淺析雷達(dá)液位計(jì)在外浮頂原油儲(chǔ)罐中的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

本文導(dǎo)讀：本文首先對(duì)于雷達(dá)液位計(jì)的測(cè)量原理和特點(diǎn)進(jìn)行了分析，并根據(jù)雷達(dá)液位計(jì)的產(chǎn)品及安裝上的特點(diǎn)對(duì)大型浮頂罐雷達(dá)液位計(jì)及輔助設(shè)備選型及安裝進(jìn)行詳細(xì)介紹，通過(guò)本文的指導(dǎo)可對(duì)于油田行業(yè)類(lèi)似工程的設(shè)計(jì)施工有一定的參考價(jià)值。
　　
隨著國(guó)家對(duì)于能源的需求的越來(lái)越旺盛，能源類(lèi)型的多樣化進(jìn)程也在不斷推進(jìn)，石油行業(yè)近幾年來(lái)遭遇的波動(dòng)也非常的明顯，其行業(yè)發(fā)展可謂是變化多端。針對(duì)于此現(xiàn)象，行業(yè)企業(yè)在面對(duì)未來(lái)的市場(chǎng)影響要做到未雨綢繆，需要在平時(shí)對(duì)石油資源進(jìn)行適當(dāng)?shù)膬?chǔ)備。由于引發(fā)對(duì)原油儲(chǔ)罐的需求也必然會(huì)不斷增加。

根據(jù)我們的相關(guān)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，浮頂罐已經(jīng)成為了儲(chǔ)備基地普遍采用的原油儲(chǔ)罐，對(duì)于儲(chǔ)罐的液位測(cè)量，及測(cè)量數(shù)據(jù)的應(yīng)用已經(jīng)成為了儲(chǔ)備庫(kù)生產(chǎn)管理的重要工作內(nèi)容。撰寫(xiě)本文就是向朋友們介紹已經(jīng)在罐區(qū)普遍在使用的雷達(dá)液位計(jì)，因?yàn)槠洚a(chǎn)品能夠?qū)Ω№斣蛢?chǔ)罐內(nèi)的液位、溫度以及水位進(jìn)行高精度測(cè)量，滿(mǎn)足大型原油儲(chǔ)備庫(kù)油品庫(kù)存統(tǒng)計(jì)、管理的要求。在今后肯定會(huì)在罐區(qū)有更大的應(yīng)用前景，相信本文對(duì)于涉及到此項(xiàng)工作的朋友有所幫助。

　一、雷達(dá)液位計(jì)的特點(diǎn)及測(cè)量原理
　
　1.雷達(dá)液位計(jì)的特點(diǎn)
　　雷達(dá)液位計(jì)之所以受到諸多油田企業(yè)的青睞，主要是因?yàn)樵摐y(cè)量方法相對(duì)于其他方法來(lái)說(shuō)，具有諸多優(yōu)勢(shì)。首先，雷達(dá)液位計(jì)是一體化設(shè)計(jì)，在具體使用過(guò)程中，各個(gè)機(jī)械之間不會(huì)出現(xiàn)磨損的情況，使用壽命較長(zhǎng)。其次，雷達(dá)液位計(jì)在測(cè)量過(guò)程中其天線所發(fā)射出來(lái)的電磁波，在傳輸?shù)倪^(guò)程中不會(huì)受到任何介質(zhì)的阻礙，不但能夠及時(shí)測(cè)量，而且測(cè)量的結(jié)果精度高。再次，雷達(dá)液位計(jì)的測(cè)量范圍很大，最大可以達(dá)到35m左右，可以適用于高溫、高壓的液位測(cè)量。最后，雷達(dá)液位計(jì)中所涉及到的天線，所采用的都是高質(zhì)量的材料，具有較強(qiáng)的抗腐蝕性，即使在極其惡劣的環(huán)境下，也能夠正常使用[1]。
　
　2.雷達(dá)液位計(jì)的測(cè)量原理
　　在雷達(dá)液位計(jì)的工作模式中，主要涉及了三個(gè)環(huán)節(jié)，即發(fā)射、反射和接收。雷達(dá)液位計(jì)開(kāi)始進(jìn)行測(cè)量的時(shí)候，其自身的天線會(huì)發(fā)射電磁波，這些電磁波在被天線重新接收之前，會(huì)經(jīng)過(guò)被測(cè)對(duì)象的表面反射。自發(fā)射到重新接收，期間所用的時(shí)間與被測(cè)對(duì)象的距離是成正比的，其關(guān)系式為：D=CT/2。其中，D、C、T分別表示的是雷達(dá)液位計(jì)到液面的距離、光速和電磁波運(yùn)行時(shí)間。通常情況下，電磁波的傳輸速度都是常數(shù)，這樣，在明確了電磁波自發(fā)射到接收所用的時(shí)間之后，便可以準(zhǔn)確的計(jì)算出原油儲(chǔ)罐中液位的具體情況。
　　就目前雷達(dá)液位計(jì)應(yīng)用的現(xiàn)狀來(lái)看，常見(jiàn)的方式主要有調(diào)頻連續(xù)波式和脈沖波式兩種。這兩種方式的液位計(jì)都有其各自的特點(diǎn)，前者功耗大，電子電路較為復(fù)雜，而且必須采用四線制。后者則是功耗較低，精確度高，可采用二線制。因此，雖然以上兩種方式都比較常用，但是應(yīng)用范圍更廣的還屬脈沖波式液位計(jì)。
　
　二、大型浮頂罐雷達(dá)液位計(jì)及輔助設(shè)備選型及安裝
　
　1.浮頂罐雷達(dá)液位計(jì)的選擇
　　浮頂罐雷達(dá)液位計(jì)的選擇主要包括兩項(xiàng)內(nèi)容，即天線的選擇與供電電壓的選擇。目前，可供雷達(dá)液位計(jì)選擇的天線類(lèi)型主要有錐形天線、導(dǎo)波管陣列天線和拋物面型天線幾種。由于原油浮頂儲(chǔ)罐的構(gòu)成介質(zhì)中，涉及到鋼制浮盤(pán)，因此，如何透過(guò)浮盤(pán)來(lái)對(duì)儲(chǔ)罐內(nèi)的液位進(jìn)行有效測(cè)量便成為了液位儀表選擇所面臨的一項(xiàng)主要問(wèn)題。根據(jù)之前對(duì)普通儲(chǔ)罐天線選擇的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，天線發(fā)射電磁波信號(hào)的能力以及抗干擾能力與其尺寸是有直接關(guān)系的，尺寸越大，其發(fā)射電磁波的能力就越強(qiáng)，抗干擾能力也隨之增強(qiáng)。反之，則越弱。由此可見(jiàn)，在三種可選天線中，效果最好的應(yīng)該是拋物面型天線，但這種類(lèi)型的天線只適合普通原油儲(chǔ)罐，對(duì)浮頂罐卻不適合。經(jīng)分析，根據(jù)浮頂罐的特點(diǎn)，應(yīng)該選擇帶有導(dǎo)波管的雷達(dá)天線。利用這種類(lèi)型的天線對(duì)液位進(jìn)行測(cè)量，可以用導(dǎo)波管穿過(guò)浮盤(pán)進(jìn)行直接檢測(cè)，輕松的解決了上述問(wèn)題。事實(shí)證明，此種方法不僅能夠直接對(duì)液位進(jìn)行測(cè)量，而且其測(cè)量結(jié)果也非常精確[2]。
　　其次是對(duì)供電電壓的選擇，一般來(lái)說(shuō)，原油儲(chǔ)備庫(kù)都具有一定的規(guī)模，這主要是由于儲(chǔ)罐的直徑較大所導(dǎo)致的。在這種情況下，即使儲(chǔ)備庫(kù)設(shè)置了控制中心和遠(yuǎn)程控制單元，那么也不可避免會(huì)有超過(guò)1km的信號(hào)電纜存在，從而導(dǎo)致線路壓降過(guò)大。因此，為了確保雷達(dá)液位計(jì)的正常使用，對(duì)于供電電壓的選擇，應(yīng)該選擇在220VAC供電的雷達(dá)液位計(jì)。
　
　2.多點(diǎn)溫度計(jì)的選型和安裝
　　在對(duì)浮頂罐內(nèi)油品液位進(jìn)行測(cè)量的時(shí)候，原油的溫度是測(cè)量中的一項(xiàng)重要監(jiān)控參數(shù)。因此，必須在浮頂罐上安裝相應(yīng)的多點(diǎn)溫度計(jì)，這也是困擾工作人員的一個(gè)主要問(wèn)題。就目前對(duì)浮頂罐的測(cè)量方法來(lái)看，需要對(duì)液面以下每3米處的介質(zhì)溫度進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)前所采用的多點(diǎn)溫度計(jì)大多都是以PT100作為測(cè)量元件。為了更好的對(duì)其進(jìn)行運(yùn)輸和安裝，通常整體結(jié)構(gòu)都會(huì)采用軟纜式結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)主要是將多點(diǎn)溫度計(jì)安裝在金屬套管內(nèi)，相當(dāng)于給儲(chǔ)罐安裝了一根導(dǎo)向柱，很有可能導(dǎo)致浮盤(pán)卡死無(wú)法上下浮動(dòng)。由此可見(jiàn)，這些安裝方法是行不通的[3]。
　　鑒于此，在對(duì)多點(diǎn)溫度計(jì)進(jìn)行安裝的時(shí)候，我們可以根據(jù)實(shí)際情況，將其安裝在導(dǎo)向柱的內(nèi)部，盡可能將雷達(dá)液位計(jì)和多點(diǎn)溫度計(jì)放在一個(gè)導(dǎo)向柱內(nèi)，并將此導(dǎo)向柱安裝在儲(chǔ)罐的一側(cè)，使其與另一側(cè)的導(dǎo)向柱相對(duì)稱(chēng)，這樣，雷達(dá)液位計(jì)和多點(diǎn)溫度計(jì)就可以得到合理安裝，而且還不會(huì)對(duì)浮盤(pán)的使用造成影響。
　
　3.罐底水位檢測(cè)
　　原油中含有一定量的水分，當(dāng)其進(jìn)入儲(chǔ)罐之后，隨著時(shí)間的不斷增長(zhǎng)，內(nèi)含的水分也會(huì)逐漸被分離開(kāi)來(lái)并沉積在儲(chǔ)罐的底部。我們以10×104m3的原油儲(chǔ)罐為例，該儲(chǔ)罐的直徑為80m，如果原油經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的沉積之后，其內(nèi)含的水分沉積在罐底，存有10mm高的水，那么，在整個(gè)原油儲(chǔ)罐中，就相當(dāng)于有50m3的存水。如果存水量達(dá)到1m，那么就說(shuō)明罐內(nèi)的含水量為5000m3，如果是滿(mǎn)灌的情況下，那么就說(shuō)明庫(kù)存中有5%的含水量。這對(duì)于一個(gè)儲(chǔ)備庫(kù)來(lái)說(shuō)，是一個(gè)不小的數(shù)字。如果相關(guān)工作人員不能夠?qū)⒐薜椎乃贿M(jìn)行充分了解的話，那么勢(shì)必會(huì)對(duì)儲(chǔ)備庫(kù)的生產(chǎn)管理產(chǎn)生較大的影響。由此可見(jiàn)，對(duì)罐底水平進(jìn)行準(zhǔn)確檢測(cè)也是一項(xiàng)非常重要的工作。在以往的罐底水位檢測(cè)中，常用的方法主要是側(cè)裝式或頂裝式油水界面儀進(jìn)行檢測(cè)，如果采用的是側(cè)裝式油水界面儀，那么則需要在油罐的底部增加開(kāi)孔，這樣就會(huì)涉及到原油儲(chǔ)罐的保溫防凍問(wèn)題。而如果采用頂裝式油水界面儀，那么便會(huì)遇到與多點(diǎn)溫度計(jì)同樣的安裝問(wèn)題。因此，工作人員在對(duì)檢測(cè)方法進(jìn)行選擇的時(shí)候，應(yīng)該根據(jù)儲(chǔ)備庫(kù)的實(shí)際需求來(lái)合理選擇[4]。
　
　三、雷達(dá)液位計(jì)在原油儲(chǔ)罐中的未來(lái)應(yīng)用前景
　
　綜上所述，隨著我國(guó)社會(huì)發(fā)展對(duì)石油需求的不斷增加，建立相應(yīng)的石油戰(zhàn)略?xún)?chǔ)備系統(tǒng)已經(jīng)成為當(dāng)前相關(guān)部門(mén)的一項(xiàng)重要工作。浮頂罐作為目前儲(chǔ)備系統(tǒng)中最常用的原油儲(chǔ)罐，如何實(shí)現(xiàn)對(duì)浮頂罐液位的自動(dòng)檢測(cè)已經(jīng)成為了相關(guān)部門(mén)所面臨的一項(xiàng)重大課題。本文所介紹的雷達(dá)液位計(jì)，采用的是發(fā)射——反射——接收的工作模式，能夠做到對(duì)原油儲(chǔ)罐內(nèi)液位、溫度以及水平的有效檢測(cè)，確保儲(chǔ)罐內(nèi)油品能夠滿(mǎn)足統(tǒng)計(jì)與管理的根本需求。由此可見(jiàn)，在未來(lái)的時(shí)間里，雷達(dá)液位計(jì)在浮頂罐上的應(yīng)用必然會(huì)越來(lái)越廣泛。