液位監(jiān)測儀在加油站液位監(jiān)測中的應(yīng)用

1、摘要:儲罐測量,特別是油品儲罐的測量通常是一件耗時耗力的事情,主要是要測的參數(shù)較多,如油位高度、水位高度、溫度等,傳統(tǒng)的人工測量容易受測量人員的影響而不準(zhǔn)確,同時測量時也會有一些危險性。本文著重介紹一種全自動的測量方式,可以實(shí)時測量上述參數(shù),并且安全而準(zhǔn)確。關(guān)鍵詞:磁尺;觸摸屏;容積表;油罐;液位管理中圖分類號:U473.8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B 文章編號:1006-883X(201509-0028-04收稿日期:2015-08-12ZHYQ液位監(jiān)測儀在加油站液位監(jiān)測中的應(yīng)用伍正輝 譚永樂上海朝輝壓力儀器有限公司,上海 201600一、前言隨著傳感器技術(shù)、通訊技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,使工業(yè)工程的自動

2、化控制技術(shù)得到了迅猛提高。目前,我國在儲罐計量技術(shù)方面大多數(shù)采用傳統(tǒng)的人工量尺方法,即計量人員每天需要投入大量的時間和精力去測量油罐中油品的液位,人工測量被采樣油品的溫度,利用儲罐的容積表及相應(yīng)的公式,最后再經(jīng)過繁瑣的計算求出油罐中儲油的數(shù)量和油品質(zhì)量。這種方法存在一系列的問題,如計量精度受環(huán)境、人員等因素影響大;管理者勞動強(qiáng)度大,工作效率低;無法實(shí)現(xiàn)全天候計量,安全保障性差;存在較嚴(yán)重的環(huán)境污染等等,于是改變這種笨拙局面越來越觸發(fā)了油罐管理者對自動液位測量的迫切需求。加油站的油罐液位管理系統(tǒng)工程正是基于以上背景而設(shè)計和實(shí)施的,它是一種集成測量、計算、顯示、傳輸、管理和監(jiān)控的自動化管理系統(tǒng),即

3、傳感器負(fù)責(zé)各個油罐的參數(shù)測量,控制器匯總所測數(shù)據(jù)的部分計算、顯示和傳輸,上位機(jī)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的最終的處理和管理監(jiān)控。系統(tǒng)以高精度高穩(wěn)定性的傳感器為前提、以先進(jìn)可靠的工業(yè)現(xiàn)場測控網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)、配合功能強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理軟件,從而提高了測量數(shù)據(jù)的可靠性和準(zhǔn)確性,也減輕了現(xiàn)場工作者和上層管理者的勞動強(qiáng)度。它為管理者實(shí)現(xiàn)最經(jīng)濟(jì)、最合理、最有效益的運(yùn)營方式提供了有效手段。二、系統(tǒng)設(shè)計根據(jù)加油站庫的實(shí)際情況和自動化技術(shù)發(fā)展趨勢,上海朝輝壓力儀器有限公司提供的加油站液位監(jiān)測方案采用先進(jìn)可靠的測量儀器儀表和傳感器,實(shí)現(xiàn)油罐油位、水位、溫度的自動測量,依托現(xiàn)場總線技術(shù)來建立一個現(xiàn)場監(jiān)測網(wǎng)絡(luò),罐前顯示儀表先采集液位傳感器,再

4、經(jīng)通訊總線進(jìn)入觸摸屏,最后數(shù)據(jù)統(tǒng)一進(jìn)入到電腦中,不僅僅滿足了加油站的層次化管理,而且滿足了加油站自動監(jiān)控和信息化管理的需要。監(jiān)測方案遵循以下設(shè)計原則:(1嚴(yán)格執(zhí)行國家有關(guān)工程建設(shè)各項方針、政策、規(guī)范和規(guī)定;(2儀器儀表、設(shè)備選型和自動化測量、管理系統(tǒng)方案首先滿足工藝要求和用戶使用需求,并遵循技術(shù)先進(jìn)、設(shè)備可靠、安全實(shí)用、操作簡單的原則;(3在滿足近期使用需求的基礎(chǔ)上,兼顧中、遠(yuǎn)期發(fā)展的需要。DOI:10.16204/ki.sw.2015.09.006三、方案實(shí)施上海朝輝壓力儀器有限公司設(shè)計的加油站液位監(jiān)測方案系統(tǒng)結(jié)構(gòu)從數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)上可分為三層,上層為基于PC機(jī)的油庫管理系統(tǒng);中間為基于現(xiàn)場的顯

5、示儀表;底層為現(xiàn)場液位傳感器。如圖1所示,主要有液位傳感器測量部分、罐前顯示數(shù)據(jù)和傳輸部分、上位機(jī)數(shù)據(jù)處理部分等,每部分均包括相應(yīng)的軟硬件。從圖1可以看出,系統(tǒng)能在油庫油罐密閉的情況下,每個液位傳感器完成對各自儲油罐中油品的自動測量;現(xiàn)場控制器實(shí)現(xiàn)對整個庫區(qū)液位傳感器所測數(shù)據(jù)的運(yùn)算、顯示和遠(yuǎn)程傳輸;遠(yuǎn)程計算機(jī)結(jié)合所接收的數(shù)據(jù),并通過其內(nèi)部的專用管理軟件,實(shí)現(xiàn)油罐中油品參數(shù)的分析,直接反映出儲罐的運(yùn)行情況,諸如:罐中的儲油量、含水量、油品溫度、罐的滲漏情況、油量的動態(tài)變化等各項數(shù)據(jù);管理者可通過自己的計算機(jī)及時地掌握和了解每個儲罐的運(yùn)行情況,從而合理地進(jìn)行生產(chǎn)安排和調(diào)度。四、硬件設(shè)計系統(tǒng)硬件主要

6、包括磁致伸縮液位傳感器、觸摸屏、上位PC機(jī)、安全柵、防雷模塊等。1、磁致伸縮液位傳感器由于油罐都在4m以下,所以采用直桿的數(shù)字磁致伸縮液位計,采用RS485接口,通訊介質(zhì)為屏蔽雙絞線,如圖2所示為ZHDM-FB1M922P-GK3039M1J13-C16磁致伸縮液位傳感器。該傳感器量程為3m,采用Modbus-Rtu數(shù)字信號輸出,雙浮球,優(yōu)點(diǎn)是測量精度高,液位測量精度可達(dá)0.08%以上,溫度 0.5%,可同時測量多個物理量, 如油位(可以多點(diǎn)、水位、溫度(可以多個,特別適合在化工領(lǐng)域使用;全數(shù)字信號輸出,可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn) 距離傳輸,抗干擾能力強(qiáng);使用壽命長。缺點(diǎn)就是直桿式的運(yùn)輸不是很方便。2 、觸摸屏

7、罐前顯示表 液位傳感器 報警器電腦 采集箱觸摸屏具有多種尺寸選擇,通常采用7寸的屏。由于具有分辨率高,可視性好,操作方便、編程容易、性價比高的特點(diǎn),其使用也越來越廣。五、軟件設(shè)計1、軟件的概況軟件分為三部份,底層的液位計主要使用單片機(jī)進(jìn)行開發(fā);中層的控制主機(jī)主要基于觸摸屏的應(yīng)用平臺進(jìn)行設(shè)計,由于觸摸屏具有強(qiáng)大的底層語言支持,所以使用進(jìn)行應(yīng)用開發(fā)具有簡單、可靠、快捷、圖樣豐富、清晰度的特點(diǎn)。軟件是使用觸屏平臺開發(fā)軟件,上層為PC 機(jī)的油庫管理系統(tǒng),主要是使用大型的組態(tài)軟件。2、軟件基本實(shí)現(xiàn)的功能(1油罐監(jiān)測功能監(jiān)測油罐各項參數(shù),如罐內(nèi)的液位、油水分界面、各單點(diǎn)溫度、容積等,在計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)上顯示

8、,見圖4、圖5。(2報警功能根據(jù)用戶的要求設(shè)定各項報警功能,如高低液位報警功能、油罐滲漏報警功能、油水界面高位報警功能、突發(fā)事件報警功能等,報警界面見圖6所示。(3報表功能能夠生成各種報表,如油品入出報表、日報表、月報表、班組報表和其它用戶自定義報表等。(4儲存和分析功能可以根據(jù)用戶的要求,設(shè)置歷史數(shù)據(jù)的存儲天數(shù),該歷史數(shù)據(jù)能用于特定的分析,如上層管理人員依此進(jìn)行事后查閱。(5數(shù)據(jù)查詢功能可對各類型數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢,包括實(shí)時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)查詢、報警記錄查詢、事件記錄查詢、油品入出記錄查詢等。(6流程監(jiān)控功能可根據(jù)需要隨時查看任一油罐或群罐各項參數(shù)以及某罐的當(dāng)前狀態(tài),見圖 7。(7 趨勢曲線功能可查

9、看每個油罐的各種參數(shù)和不同油罐 的同一類參數(shù)的實(shí)時曲線和歷史趨勢曲線。(8打印功能系統(tǒng)支持各種報表進(jìn)行手動/自動定時打印,可打印各種趨勢曲線、各個流程畫面以及事件記錄等。(9擴(kuò)展功能系統(tǒng)規(guī)模可擴(kuò)展,可根據(jù)用戶需要隨時添加硬件或軟件升級。六、已經(jīng)應(yīng)用的具體案例廣東某油庫的附屬加油站,沒使用 ZHYQ液位測量系統(tǒng)時,平常是安排人員一天測三次,由于油罐的油料是動態(tài)變化的,他們只能按經(jīng)驗(yàn)和出油的數(shù)據(jù)統(tǒng)計定時向罐補(bǔ)充油料,對罐內(nèi)的油料情況難時第一時間掌握。安裝ZHYQ液位監(jiān)測儀后,采用正副兩屏控制器,控制室安裝一個主屏,加油站安裝一個副屏,管理層的辦公室安裝上位機(jī),數(shù)據(jù)同時顯示。有了這套系統(tǒng),現(xiàn)場的油罐

10、的溫度、液位高度、容積、液體重量等都一目了然,并完全符合安監(jiān)局的安監(jiān)要求。對他們的管理帶來了質(zhì)的飛躍。七、總結(jié)這套液位監(jiān)測儀已投入市場一段時間了,用戶對這套系統(tǒng)對了如下評價:1、使用方便,簡單易作;2、測量精準(zhǔn),液位可達(dá)0.05%,溫度0.5%,容量計算達(dá)0,5%;3、提高了管理效率和降低人工成本;4、滿足國家的安全監(jiān)控要求;5、認(rèn)為可大力推廣。雖然得到了客戶的認(rèn)可,但我們還是對產(chǎn)品作了認(rèn)真的分析,認(rèn)為存在的一定不足之處,就是還要擔(dān)高液位計的使用壽命上下功夫,雖然我們的產(chǎn)品現(xiàn)在壽命完全達(dá)到國家的標(biāo)準(zhǔn),但是因?yàn)橐何挥嫷拈L度較長,一進(jìn)入維修期,運(yùn)輸就是一個比較大的問題。參考文獻(xiàn)1.廖常初.西門子人

11、機(jī)界面(觸摸屏組態(tài)與應(yīng)用技術(shù)M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社.20082.郁有文,常健,程繼紅.傳感器原理及工程應(yīng)用M.陜西:西安電子科技大學(xué)出版社.2014-053 GB/T 50074-2002,石油庫設(shè)計規(guī)范S4 GB/T 50156-2012, 加油加氣站設(shè)計與施工規(guī)范SApplication of ZHYQ liquid level monitoring instrument in monitoring of gas stationWU Zheng-hui, TAN Yong-le(Shanghai Zhaohui Pressure Apparatus Co,Shanghai 201600,

12、ChinaAbstract:Tank measurement, especially the oil tank measurement , is time-consuming usually. The main reason is that many parameters need to be measured , such as oil level, water level, temperature, etc. Traditional manual measurement is not accurate easily , meanwhile, also has some risks. A kind of automatic measuring method is introduced in this paper, which can measure the above parameters in real-time and is safe and accurate. Keywords: magnetostrictive