淺析雷達(dá)液位計在外浮頂原油儲罐中的設(shè)計與應(yīng)用

本文導(dǎo)讀：本文首先對于雷達(dá)液位計的測量原理和特點進(jìn)行了分析，并根據(jù)雷達(dá)液位計的產(chǎn)品及安裝上的特點對大型浮頂罐雷達(dá)液位計及輔助設(shè)備選型及安裝進(jìn)行詳細(xì)介紹，通過本文的指導(dǎo)可對于油田行業(yè)類似工程的設(shè)計施工有一定的參考價值。
　　
隨著國家對于能源的需求的越來越旺盛，能源類型的多樣化進(jìn)程也在不斷推進(jìn)，石油行業(yè)近幾年來遭遇的波動也非常的明顯，其行業(yè)發(fā)展可謂是變化多端。針對于此現(xiàn)象，行業(yè)企業(yè)在面對未來的市場影響要做到未雨綢繆，需要在平時對石油資源進(jìn)行適當(dāng)?shù)膬洹Ｓ捎谝l(fā)對原油儲罐的需求也必然會不斷增加。

根據(jù)我們的相關(guān)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，浮頂罐已經(jīng)成為了儲備基地普遍采用的原油儲罐，對于儲罐的液位測量，及測量數(shù)據(jù)的應(yīng)用已經(jīng)成為了儲備庫生產(chǎn)管理的重要工作內(nèi)容。撰寫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，因為其產(chǎn)品能夠?qū)Ω№斣蛢迌?nèi)的液位、溫度以及水位進(jìn)行高精度測量，滿足大型原油儲備庫油品庫存統(tǒng)計、管理的要求。在今后肯定會在罐區(qū)有更大的應(yīng)用前景，相信本文對于涉及到此項工作的朋友有所幫助。

　一、雷達(dá)液位計的特點及測量原理
　
　1.雷達(dá)液位計的特點
　　雷達(dá)液位計之所以受到諸多油田企業(yè)的青睞，主要是因為該測量方法相對于其他方法來說，具有諸多優(yōu)勢。首先，雷達(dá)液位計是一體化設(shè)計，在具體使用過程中，各個機械之間不會出現(xiàn)磨損的情況，使用壽命較長。其次，雷達(dá)液位計在測量過程中其天線所發(fā)射出來的電磁波，在傳輸?shù)倪^程中不會受到任何介質(zhì)的阻礙，不但能夠及時測量，而且測量的結(jié)果精度高。再次，雷達(dá)液位計的測量范圍很大，最大可以達(dá)到35m左右，可以適用于高溫、高壓的液位測量。最后，雷達(dá)液位計中所涉及到的天線，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)液位計的測量原理
　　在雷達(dá)液位計的工作模式中，主要涉及了三個環(huán)節(jié)，即發(fā)射、反射和接收。雷達(dá)液位計開始進(jìn)行測量的時候，其自身的天線會發(fā)射電磁波，這些電磁波在被天線重新接收之前，會經(jīng)過被測對象的表面反射。自發(fā)射到重新接收，期間所用的時間與被測對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)液位計到液面的距離、光速和電磁波運行時間。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)射到接收所用的時間之后，便可以準(zhǔn)確的計算出原油儲罐中液位的具體情況。
　　就目前雷達(dá)液位計應(yīng)用的現(xiàn)狀來看，常見的方式主要有調(diào)頻連續(xù)波式和脈沖波式兩種。這兩種方式的液位計都有其各自的特點，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。
　
　二、大型浮頂罐雷達(dá)液位計及輔助設(shè)備選型及安裝
　
　1.浮頂罐雷達(dá)液位計的選擇
　　浮頂罐雷達(dá)液位計的選擇主要包括兩項內(nèi)容，即天線的選擇與供電電壓的選擇。目前，可供雷達(dá)液位計選擇的天線類型主要有錐形天線、導(dǎo)波管陣列天線和拋物面型天線幾種。由于原油浮頂儲罐的構(gòu)成介質(zhì)中，涉及到鋼制浮盤，因此，如何透過浮盤來對儲罐內(nèi)的液位進(jìn)行有效測量便成為了液位儀表選擇所面臨的一項主要問題。根據(jù)之前對普通儲罐天線選擇的經(jīng)驗來看，天線發(fā)射電磁波信號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，抗干擾能力也隨之增強。反之，則越弱。由此可見，在三種可選天線中，效果最好的應(yīng)該是拋物面型天線，但這種類型的天線只適合普通原油儲罐，對浮頂罐卻不適合。經(jīng)分析，根據(jù)浮頂罐的特點，應(yīng)該選擇帶有導(dǎo)波管的雷達(dá)天線。利用這種類型的天線對液位進(jìn)行測量，可以用導(dǎo)波管穿過浮盤進(jìn)行直接檢測，輕松的解決了上述問題。事實證明，此種方法不僅能夠直接對液位進(jìn)行測量，而且其測量結(jié)果也非常精確[2]。
　　其次是對供電電壓的選擇，一般來說，原油儲備庫都具有一定的規(guī)模，這主要是由于儲罐的直徑較大所導(dǎo)致的。在這種情況下，即使儲備庫設(shè)置了控制中心和遠(yuǎn)程控制單元，那么也不可避免會有超過1km的信號電纜存在，從而導(dǎo)致線路壓降過大。因此，為了確保雷達(dá)液位計的正常使用，對于供電電壓的選擇，應(yīng)該選擇在220VAC供電的雷達(dá)液位計。
　
　2.多點溫度計的選型和安裝
　　在對浮頂罐內(nèi)油品液位進(jìn)行測量的時候，原油的溫度是測量中的一項重要監(jiān)控參數(shù)。因此，必須在浮頂罐上安裝相應(yīng)的多點溫度計，這也是困擾工作人員的一個主要問題。就目前對浮頂罐的測量方法來看，需要對液面以下每3米處的介質(zhì)溫度進(jìn)行檢測，當(dāng)前所采用的多點溫度計大多都是以PT100作為測量元件。為了更好的對其進(jìn)行運輸和安裝，通常整體結(jié)構(gòu)都會采用軟纜式結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)主要是將多點溫度計安裝在金屬套管內(nèi)，相當(dāng)于給儲罐安裝了一根導(dǎo)向柱，很有可能導(dǎo)致浮盤卡死無法上下浮動。由此可見，這些安裝方法是行不通的[3]。
　　鑒于此，在對多點溫度計進(jìn)行安裝的時候，我們可以根據(jù)實際情況，將其安裝在導(dǎo)向柱的內(nèi)部，盡可能將雷達(dá)液位計和多點溫度計放在一個導(dǎo)向柱內(nèi)，并將此導(dǎo)向柱安裝在儲罐的一側(cè)，使其與另一側(cè)的導(dǎo)向柱相對稱，這樣，雷達(dá)液位計和多點溫度計就可以得到合理安裝，而且還不會對浮盤的使用造成影響。
　
　3.罐底水位檢測
　　原油中含有一定量的水分，當(dāng)其進(jìn)入儲罐之后，隨著時間的不斷增長，內(nèi)含的水分也會逐漸被分離開來并沉積在儲罐的底部。我們以10×104m3的原油儲罐為例，該儲罐的直徑為80m，如果原油經(jīng)過長時間的沉積之后，其內(nèi)含的水分沉積在罐底，存有10mm高的水，那么，在整個原油儲罐中，就相當(dāng)于有50m3的存水。如果存水量達(dá)到1m，那么就說明罐內(nèi)的含水量為5000m3，如果是滿灌的情況下，那么就說明庫存中有5%的含水量。這對于一個儲備庫來說，是一個不小的數(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，那么勢必會對儲備庫的生產(chǎn)管理產(chǎn)生較大的影響。由此可見，對罐底水平進(jìn)行準(zhǔn)確檢測也是一項非常重要的工作。在以往的罐底水位檢測中，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，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孔，這樣就會涉及到原油儲罐的保溫防凍問題。而如果采用頂裝式油水界面儀，那么便會遇到與多點溫度計同樣的安裝問題。因此，工作人員在對檢測方法進(jìn)行選擇的時候，應(yīng)該根據(jù)儲備庫的實際需求來合理選擇[4]。
　
　三、雷達(dá)液位計在原油儲罐中的未來應(yīng)用前景
　
　綜上所述，隨著我國社會發(fā)展對石油需求的不斷增加，建立相應(yīng)的石油戰(zhàn)略儲備系統(tǒng)已經(jīng)成為當(dāng)前相關(guān)部門的一項重要工作。浮頂罐作為目前儲備系統(tǒng)中最常用的原油儲罐，如何實現(xiàn)對浮頂罐液位的自動檢測已經(jīng)成為了相關(guān)部門所面臨的一項重大課題。本文所介紹的雷達(dá)液位計，采用的是發(fā)射——反射——接收的工作模式，能夠做到對原油儲罐內(nèi)液位、溫度以及水平的有效檢測，確保儲罐內(nèi)油品能夠滿足統(tǒng)計與管理的根本需求。由此可見，在未來的時間里，雷達(dá)液位計在浮頂罐上的應(yīng)用必然會越來越廣泛。