油库自动化计量概述培训教材.pdf
油库自动化计量第一章储罐计量仪表
第二章Enraf伺服液位计
第三章储罐自动计量系统
主讲: *****
第一章储罐计量仪表
第一节人工计量
第二节液位仪的分类
第三节钢带浮子液位计
第四节磁致伸缩液位计
第五节雷达液位计
第六节伺服液位计
第七节其他液位计
静压式液位计、电容式液位计、超声波液位计
第一节 人工计量
1.1人工计量检尺 利用浸入式刻度钢卷尺测量液位，取样测量油温和密度，通过计算得到储液体积和重量。这是至今仍广泛使用的储罐计量方法，它可以用作现场检验其它测量仪表的参考手段。人工液位测量的精确度一般认为是使用的刻度钢尺精度加上±2mm的人为误差。
1.2油罐自动计量的目的
储罐计量指对大型储罐内储存产品进行测量，从而获得储罐库存量。通过储罐计量得到库存量是一个企业掌握库存资料以便指导生产和销售的重要管理项目，因此，对库存量的测量精度和重现性要求较高，必须要有可靠而稳定的储罐计量测量系 统。
第二节液位仪的分类
根据油罐液位测量原理，可分为两大类:
第一类为直接测量高度法
直接测量高度法主要是依靠下述方法或仪表来完成油罐液位测 量，如人工检测尺测量、浮子钢带测量、伺服式液位计、雷达液位计、超声波液位计、电容式液位计、磁致伸缩液位计等。
第二类为压强法。
基于压强法测量原理的测量系统主要有静压式测量液位系统、称重仪等。
第三节钢带浮子液位计
浮子式钢带液面计
测量原理:浮子受浮力浮在介质表面，通过变速齿轮到有刻度的钢带上读出液位值，液位上升或下降破了力平衡后，浮子也跟随上升下降，带动钢带运行。理论精度在2-3mm左右.
这种仪表的优点是比较直观，价格较便宜。缺点是传动部件多，容易发生故障，尤其是对安装要求比较高。
在 投资有限的项目中，中小型罐仍可考虑选用该表。但16m以上的罐不适合选用该种仪表，因为罐越高，安装的平行度、垂直度以及盘簧的质量要求越高；外浮顶罐 也不适合，因为一有风吹，指针上下摆动，不稳定，并容易损坏衡力盘簧。
浮子式钢带
液位计原理图
第四节 磁致伸缩液位计
磁致伸缩液位计
测量原理是探棒上端电子部件产 生低压电流脉冲，开始计时，产生磁场沿磁致伸缩线向下传播，浮子随着液位变化沿测量竿上下移动，浮子内有磁铁，也产生磁场，两个磁场相遇，磁致伸缩线扭曲形成扭应力波脉冲，脉冲速度已知，测出“询问脉冲”和“返回脉冲”的周期计算脉冲传播时间即对应液位精确变化。
该液位计可动部分只有浮子，故维护工作量小、安装比较简 单、精度也比较高，另一个特点是可同时测温，但它不适合重质油品的检测。
第五节雷达液位计
雷达液位计
测量原理:利用雷达电磁波测量液位,采用发射-反射-接收的工作模式,电磁波从发射到接收的时间与液面的距离成正比,可以计算出介质的液位。
如德国Endress+Hauser公司的FMR型液位计。由于液位计不接触介质，又无可动部件，故障率低，而且精度也很高。
雷达液位计
原理图
雷达液位计
安装图
第六节伺服液位计
伺服液位计
测量原理:基本原理同钢带式液位计，但具有精确的力传感器以及伺服系统，形成闭环调节系统，通过考虑钢带自身重力，精确地调节浮子高度以达到平衡浮力和重力，得到精确的当前液面到罐顶高度，以得到液位值。
伺服式液位计是最近比较成功的新型液位计，主要应用在轻油品的高精度测量中。这种液位计功能强，可测液位、界位、介质比重等，精度高(±0.9mm)，故障率比较低，与计算机联网比较方便，受到操作和维护人员的欢迎，但价格比较昂贵。
伺服液位计
原理图
伺服液位计是性能很好的仪表，但目前由于价格偏高，在国内大面积推广还有一定困难，但随着技术的发展，这些仪表性能价格比的不断改善，使用会越来越广泛地被采用。
应用比较广泛的有:荷兰ENRAF公司、德国E+H公司的产品
第七节 液位计的特点
7.1 静压式液位计
测量原理:静压式液位计比较特殊，其利用均匀液体的压强与高度成正比的关系通过测量液体底部的压力来折算液位高度。压强P＝ρgh 由于其受介质密度和温度影响很大，所以常常精度比较差，而为消除这些影响，需要很多其他测试仪表，由于变送器和计算机技术的进步,静压式测量液位近年来 又取得了新的进展, 搭建一套完善的静压测量系统,精度和可靠性都有很大提高。
最简单的HTG（Hydrostatic Tank Gaugings）系统只有一个变送器，将测得的压强乘以储罐的面积就可以得到液体的重量。这种测量方式因为可动部件少，维护工作量小而且方便，设计人员在 一些重质油罐上，用单法兰差压变送器，对于一些较小的炼厂或油库要实现远传监控也采用了这种测量方式。
7.2电容式液位计、超声波液位计，也都各有特点，因现场使用数量较少在此不做比较和分析
液位计的重要作用
7.3从应用角度来说，对储罐计量测量仪表系统的要求应是：精度高（重量、液位）、高重现性、绝对安全、易操作、易维护、高可靠性、数据远传与接口标准化等。
通过对液位计的合理选用，为储罐自动化目标的实现提供了可靠的依据，使油品计量精度大大提高，加强收发存作业环节的数量监控，为降本增效提供了可靠的依据；同时也减轻了计量员的劳动强度，提高了工作效率，为计量优化奠定了基础。
第二章Enraf伺服液位计
恩拉福伺服液位计是进入中国较早的高精度液位检测仪表。在小虎岛油库使用18台854ATG 伺服液位计，配备977TSI罐边显示器进行现场显示,并通过通讯连接到Enits Pro库存管理系统中。目前正在进行初期调校、对比阶段。由于采用了特殊的测量原理，所以在仪表对大高度测量， 以及界面和密度的检测上有其它种类仪表不能比拟的良好性能。
恩拉福854ATG伺服液位计
Enraf 854 高精度液位计通过了官方认证机构例如Factory Mutual 和PTB(CENELEC)的防爆认证（可用于0区）
液位计还同时通过了Weights and Measures (W&M) 和Custom and Excise等权威机构可用于贸易交接的认证
伺服液位计测量原理
伺服液位计测量原理
伺 服液位计的测量原理如图所示：由力传感器检测浮子上浮力的变化。浮子由缠绕在带有槽的测量磁鼓上的结实柔软的测量钢丝吊着。磁鼓通过磁耦合与步进马达相连 接。浮子的实际重量由力传感器来测量。力传感器测得的浮子重量与预先设定的浮子重量比较。如果测量值和设定值之间存在偏差，先进的软件控制模块就会调整步 进马达的位置，使浮子向下或向上移动，最终在力达到平衡的时候伺服电机停止转动。
854ATG伺服液位计功能
2.1液位测量
产品液位的变化引起浮子浸没深度的变化，浮子所受的浮力同时也变化，浮力的变化被力传感器检测到。测量值和设定值之间的的偏差引起步进马达位置的变化，升高和降低浮子的位置，直到测量值和设定值相等为止。
为 了避免振动，软件还可以调整滞后作用和积分时间。这样可以得到比较稳定和精确的平均液位。步进马达每旋转一周大约使浮子上下移动10mm。每旋转一周被分成200步，因此每步相当于0.05mm。 这直接决定了马达的分辨率。同时不停地检测步进马达的位置。这是通过安装在马达轴上的独特的码盘来实现的。
854ATG伺服液位计
2.2两种产品间的界面 测量两种产品间的界面是通过向液位计发命令来实现的。当你的设定点（一个浮子减浮力的一部分的值）等于浮子在两种液体受到的浮力的平均值的重量的时候，仪表就可以检测界面的位置。在这一点上要优于浮筒和差压（浮筒和差压受温度压力以及组分的干扰影响误差很大）。
恩拉福854ATG伺服液位计
2.3相对密度 要测量相对密度，浮子被停在特定的位置并测量浮子的重量。知道浮子的体积，在空气中的重量，以及测量的实际重量，产品在特定位置的相对密度就可以被计算出来。测量密度的软件是一个可选的功能。
2.4温度测量
通过温度检测板进行温度的检测，也可以检测多点平均温度
第三章 储罐自动计量系统
第一节液位计量法（简称：ATG法）
第二节静压法（简称：HTG法）
第三节混合法（简称：HTMS系统）
第四节储罐计量管理系统功能
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