差压液位变送器在油库液位计量中的应用分析

 差压变送器，顾名思义，就是利有测量介质的压力差进行测量液位物理量的变送器，是通过间接测量的参数进行测量的液位仪表，在常压容器测量液位时，需用一台压变即可，比如投入式液位变送器和单法兰液位变送器，其测量介质直接与大气接触，只要直接测量压力就可以。当测量密封容体中受压容器液位时，则需要计算其压力差来计算液位，即测量下限一台，测量上限一台，它们的输出信号可进行减法运算，即可测出液位，这就是本文所要介绍的差压变送器（测量液位的差压变送器在生产中也有直接称为差压式液位变送器）。甚至在容器内液位与压力值不变的情况下它还可以用来测量介质的密度。压力变送器的测量范围可以做的很宽，从绝压0 开始可以到100MPa（一般情况）。
 
        差压变送器可分为以下几种类型:
低（微）压/低差压变送器 应用举例：锅炉送风、中央空调、井下通风、风管风力、楼宇自控等电力、煤炭行业压力过程控制领域。
中压/中差压变送器 应用举例：再热蒸汽压力
高压/高差压变送器 应用举例：给水流量
绝压/真空/负压差压变送器 应用举例：主机真空压力
高温差压变送器 应用举例：蒸汽压力
耐腐蚀差压变送器 应用举例：中水加药系统等
耐结晶差压变送器 应用举例：脱硫系统耐腐蚀耐结晶
本文根据差压液位计的工作原理，提出利用把差压变送器的液位测量功能扩展转换为计量功能的设计思路，并指出在实际使用中需要注意的事项。
 

　　一、油库液位测量的现状
在目前的油库油罐液位的测量设计中，比较流行的是采用雷达液位计或浮球、浮标、钢带式液位计等。雷达液位计虽然精度高但成本也高，而浮标、浮球等液位计，安装、维护比较麻烦。差压式液位计，在锅炉汽包等密闭容器中应用广泛，但测量结果并非真正液位，在油罐液位测量的设计鲜有应用。
 
　　二、采用差压变送器的理由
其实油库油罐的精确液位，并不真的十分重要，只要防止满溢也就可以了，用户实际要了解的并不是液位，而是通过测量液位来了解油罐中油品的实际数量(即吨数)。只要理解了用户的意思，我们知道采用差压法来测液位(实际为吨数)是好不过的了。因为目前差压变送器的应用十分成熟，象1151、3051以及EJA等差压变送器，技术十分完善，精度可达0．075级，而且价格大幅下跌，性能价格比十分好。
 
　　三、设计思路
顾名思义，差压式液位计所测量的结果是压力差，即△P=P g／kh。而由于油罐往往是圆柱形，其截面圆的面积S是不变的，那么，重量G=／NP·S=P gAh·S，S不变，G与AP成正比关系。即只要准确地检测出／NP值，就可以得到实际油品的库存量G，从公式还可知其密度P与高度Ah成反比，在温度变化时，虽然油品体积膨胀或缩小，实际液位升高或降低，而所检测到的压力始终是保持不变的。如果用户需要显示实际液位，也可以引入介质温度补偿予以解决。
 
　　四、实际应用
在温州新世纪油库项目，我们将此思路应用到实际设计中(见图一)。设计条件： 2000m3油罐，直径d：14．5m，高度h=14m。一次表：选用3851LT法兰式隔爆差压变送器，选用法兰式是防止罐底脏物沉淀而堵塞引压管，变送器量程0-140kPa。二次表：选用RX-XML系列智能光柱显示报警仪，万能信号输入，可任意改变量程，用光柱显示液位，用数字显示油品的吨数。以6#罐为例S=ⅡXr2=3．14X 7．252=165m2，高为14m。在油罐顶部，设计一套液位报警装置，防止油品满溢，作为双保险。在应用中由于测量值直接为吨数，故油罐不论贮存何种油品，二次表显示的值是油罐内油品的吨数，避免了需要测定密度进行换算的麻烦。一般情况油品出入库往往是采用泵输送经过椭圆齿轮流量计计量，由于流量计的精度有限，高也只有0．2级。还需测密度计算，其结果往往有些出入，从而造成计量纠纷。现在因为油罐测量的结果为吨数，270 万而且精度可达到0．2级甚至0．1级，因此，与容积式流量计相互比较对照，往往会有比较准确的结果。虽然在小数量的油品出入库时，由于分辨率的原因，测量的结果误差较大，但在大数量的油品出入库时，其较高的精度和较小的相对误差，是其它计量手段所无法比拟的，特别适合月度、季度、年度的盘存。经使用后其主要优点有：一是安装维护简单方便；二是读数直观直接明确，可直接读出油品的库存量；三是免除了密度的测定和换算。

 
 
图一油罐液位检测报警仪表安装示意图

　　五、差压变送器 应用总结及注意事项
　　1、差压变送器 设计和安装时应考虑油罐底部的取压开孔尽可能放低，以消除温度变化而造成的误差。必要时引入温度补偿。
　　2、在油罐的罐体水平截面不等的情况下(如上小下大)要考虑补偿措施。如二次表选用WP-H80系列液位一容量控制仪。
　　3、为达到一定精度，如油罐顶部装有呼吸阀时，必须采用差压变送器而不能采用压力变送器。对敞口油罐或精度要求不高时则可直接采用压力变送器以方便安装。
　　4、二次表尽量采用智能表，可方便改变量程，实现温度补偿等。
　　5、安装时差压变送器的负压室要安装集水器，并要经常排污，以免积水影响准确度。