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LNG储罐的罐区仪表与监测系统选型

文档作者：孔祥涛文档来源：成都深冷液化设备股份有限公司		点击数：	更新时间： 2021年02月06日
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第53卷第1期
2017年2月
石油化工自动化
AUTOMATION IN PETRO-CHEMICAL INDUSTRY
V01．53，No．1
February，2017
LNG储罐的罐区仪表与监测系统选型
孔祥涛
(成都深冷液化设备股份有限公司，四川成都610041)
摘要：根据LNG计量系统的要求，选取合适的仪表进行液位、温度、密度测量，分别阐述了伺服液位计、雷达液位计、多点温度
计、液位温度密度计、罐旁显示仪的特点，结合E+H库存管理系统，组建了储罐测量系统构架。库存管理系统可以显示储罐液
位、温度、密度等参数，同时可以监测LNG分层，实现库存管理。
关键词：LNG储罐伺服液位计雷达液位计库存管理系统密度
中图分类号：TE978 文献标志码：B 文章编号：1007—7324(2017)01—0074—02
LNG静态计量与油品的静态计量类似，通过
测量储罐的液位等参数来计算其体积，再用密度来
计算质量uJ。目前接收站LNG储罐大多采用的
是1．6×103 1333的地面全容式混凝土储罐，外罐直
径达82 m，高达37 m。LNG储罐具有容量大、低
温介质、沸腾状态、气化率高、易燃易爆等特点，在
储存中易产生分层和翻滚问题L2j。所以不仅要监
测液位，还要对LNG储罐的温度、密度等参数进
行监测。
1 测量仪表组成及各仪表特点
每个LNG储罐罐顶安装2台伺服液位计，其
中1台为主伺服液位计，另1台为辅伺服液位计；
2台16点平均温度计；1台雷达液位计；1台液位温
度密度计；储罐旁安装2台罐旁显示仪；控制室设
2台储罐扫描仪，1台交换机，3台监测站计算机。
1)伺服液位计。该液位计是基于浮力平衡原
理工作的，由高精度力传感器、伺服电机系统、测量
磁鼓、测量浮子以及钢丝组成，通过测量浮子所受
浮力的增减所引起的钢丝拉力的变化，由控制器发
出指令，伺服电机以一定的步幅带动测量磁鼓转
动，随之带动浮子不断地跟踪液位的变化，同时计
数器记录了伺服电机的转动步数，并自动地计算出
测量浮子的位移量，即液位的变化量L3J。该类液位
计精度可达±0．7 mm，重复性优于±0．1 mm，具
有PTB和NMi计量交接认证。
为避免浮子受介质波动而剧烈摆动，应安装稳
液管。LNG储罐的液位测量范围高达38 In，所选
浮子直径为50 mlTl，稳液管的直径应大于DNl50。
该液位计可接收4路HART协议输入，具备多种
现场总线协议输出，同时具有4个无源开关量输
出，可自由定义液位测量值触发。
2)16点平均温度计。该平均温度计由A级
Ptl00和信号转换单元组成，1 6个Ptl00元件从上
至下均匀分布，并且给每个温度探头按顺序编码。
温度测量精度小于4-_0．1℃，测量范围一200～
71℃，将RTD信号转换为HART协议数据输出。
16点平均温度计与罐旁显示仪之间需要1根2芯
双绞线电缆就可以完成供电和数据通信。
3)雷达液位计。通过处理雷达波从探头发射
到介质表面后再返回到探头的时间来测量液位，该
雷达液位计采用了脉冲雷达波测量技术，加装导波
管后，雷达信号在导波管内传输，即便在液体表面
沸腾的情况下，也能使液位计获得足够强的回波信
号。该类液位计精度可达±0．8 mm，量程可达
38 m，高于贸易计量交接的标准PTB，安装的导波
管管径应不小于DNl50。输出带有HART协议
的4～20 mA信号，可配置2个开关量输出信号。
4)液位温度密度计。带伺服机构的LNG储
罐液位、温度、密度测量仪表可以进行液位、温度和
密度的实时测量。该测量仪表由机械驱动部件、
1个多传感器组合的探头以及带微处理器的现场
控制单元组成。探头悬浮在LNG中，根据控制单
元的命令由电机驱动从罐底到最大充注液位范围内
作垂直运动，探头的运动模式可设置成自动或手动。
探头内的传感器可分别测量出液位、温度、密度信
号[4]，探头套内传感器的信号线通过中空螺旋电缆
传至仪表。可提供冗余现场总线Modbus RS一485
输出。
5)罐旁显示仪。罐旁指示仪作为现场测量系
统单元核心，采集所有与之相连的罐区仪表的测量
值，进行各种储罐数据的计算与补偿，并实时显示
稿件收到日期：2016—09—09，修改稿收到日期：2016—11—20。
作者简介：孔祥涛(1982一)，男，山西运城人，2007年毕业于华中
科技大学动力工程及其自动化专业，获硕士学位，现就职于成都深
冷液化设备股份有限公司，从事化工自动化设计工作，任工程师。
万方数据
第1期孔祥涛．LNG储罐的罐区仪表与监测系统选型
测量值与自诊断信息等，通过可选的数字现场总线
与控制室罐区管理系统相连。
2储罐监测系统架构
伺服液位计、雷达液位计、16点平均温度计通
过HART总线与罐旁显示仪相连。罐旁显示仪、
液位温度密度计通过现场总线与储罐扫描仪相连。
储罐扫描仪又通过以太网连接库存管理系统监测
站PC。系统拓扑结构如图1所示。
主伺服液位计、辅伺服液位计和雷达液位计分
别提供独立的液位高高、低低无源触点信号，用于
“2003”的液位高高、低低安全联锁信号。
Tankvision PC Tankvision PC Tankvision PC
图1 LNG储罐监测系统拓扑结构示意
3库存管理系统与液位分层监测
3．1库存管理系统
库存管理系统由储罐扫描仪和监测站PC组
成。储罐扫描仪是库存管理系统的核心部分，接收
从现场罐旁显示仪输出的现场总线信号，采集各储
罐的液位、温度、密度等现场信号，储罐扫描仪内置
了多种储罐管理标准算法，供用户选择。
储罐扫描仪根据用户定义的罐量计算标准、储
罐容积表、各信号报警点等，进行罐内存量计算、物
料参数计算、报警检测、历史数据存储、报警与事件
存储、生成报表等，并通过内置Web Server向外发
布。多台上位计算机通过网络浏览器就能同时浏
览储罐扫描仪中各储罐的实时信息。
库存监控管理软件具有图形化用户界面，可实
现库存管理、液位、温度、密度显示，计算参数显示，
物料参数显示，存量显示，历史数据趋势显示，报警
显示，事件查看等功能。
3．2 LNG分层监控
LNG是多组分混合物，因温度和组分的变化
会引起密度变化，液体密度的差异使储罐内的
LNG发生分层。若储罐内的液体已经分层，随着
外部热量的导入，底层LNG温度升高，密度变小；
顶层LNG由于BOG的挥发而密度变大，经过传
质，下部LNG上升到上部，压力减小，成为饱和液
体，积蓄的能量迅速释放，产生大量BOG，即产生
翻滚现象∞J。
储罐内各个高度的LNG温度和密度经储罐
扫描仪补偿计算后存储在扫描仪内，在监测站PC
上可以连续显示。如果液体上层与底层最大温差
与密度差都超过设定值时，发出报警，视为分层已
经发生，具有发生翻滚的可能性，操作员可以采取
措施来避免发生翻滚现象，如此循环。
4结束语
通过伺服液位计、雷达液位计、多点温度计、液
位温度密度计的组合使用，既实现了LNG过程检
测需求，又为库存管理提供了准确的原始数据。库
存管理系统整合了现场各仪表的测量数据，通过图
形用户界面供用户进行储罐库存管理和监控。
参考文献：
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