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大噸位球罐料位測量新方法

---美國KM公司貼片式重量料位計

         球罐作為一種大容量、承壓的球形儲存容器，在石油煉制工業(yè)和石油化工中廣泛應(yīng)用于用于貯存和運輸液態(tài)或氣態(tài)物料。對于球形容器，通常采用雷達、磁致伸縮等測量方法，通過測量物料的物理特性來獲取物位信息。

由于球罐中間半徑大，上下端半徑小，導(dǎo)致測量結(jié)果為非線性，很難實際反映出內(nèi)部實際物料的數(shù)量。而且球罐內(nèi)部存在高壓，通常具有易燃易爆等特性，安裝和維護設(shè)備也較為困難。客戶想要尋找一種簡單便捷的測量方法獲取物位信息。

一、現(xiàn)場問題描述

客戶現(xiàn)場有8個3000m³的球罐，內(nèi)部裝有用于生產(chǎn)丁辛醇的原料——丙烯。原先采用的雷達液位計每年需要定期維護，維護時需要移轉(zhuǎn)罐體內(nèi)的丙烯且不能抽取干凈，維護人員安全不能保證，并且由于丙烯的市場價格較高，每次維護庫區(qū)都會損失20萬以上的丙烯原料。對于此種方案維護費用大但尋找不到合適的方案解決。

1 現(xiàn)場八個3000m³的球罐

二、提出方案

根據(jù)客戶的需求，KM公司提出了貼片式重量料位計技術(shù)，這種技術(shù)并不通過測量液位本身特性獲取物位高度，而是通過外部測量整個容器的重量來獲取物位信息。這種方法將物位計外置于料倉外部，巧妙的解決了設(shè)備安裝維護帶來的困擾。

貼片式重量物位計核心部件是一個高靈敏度的貼片式稱重傳感器。只要用2個螺栓將Microcell 傳感器固定在容器支撐結(jié)構(gòu)上時，該容器即可成為一個稱重系統(tǒng)。往容器內(nèi)加載物料即會壓緊應(yīng)變片，改變傳感器內(nèi)電阻，進而產(chǎn)生與物料重量變化相稱的電信號。

圖2 美國KM公司的Microcell傳感器

三、方案設(shè)計

現(xiàn)場料倉3000m³，物料密度大約在0.515左右，zui大容量大約為1500T，為了防止爆倉zui大加載量控制在1200T以內(nèi)。我們現(xiàn)場觀察，料倉有12個圓管鋼作為支撐腿，材質(zhì)為碳鋼，支撐腿尺寸為630mm X 16mm。支撐腿之間有少量的加強筋保持設(shè)備的穩(wěn)固，基本沒有其他大型剛性連接，整個料倉結(jié)構(gòu)非常適合貼片式稱重系統(tǒng)的安裝。

圖3 料倉基本結(jié)構(gòu)示意圖

我們根據(jù)客戶提供的數(shù)據(jù)得到以下參數(shù)：

         總重：3000m³ x 0.515 kg/m³＝1500T；

         支腿截面積：3.14 x 630mm x 16mm＝31651.2mm²；

         1000T時的壓強：1,000,000kg /(12 x 31651.2mm²)＝2.63kg/mm²；

         800T時的壓強：800,000kg /(12 x 31651.2mm²)＝2.11kg/mm²；

         500T時的壓強：500,000kg /(12 x 31651.2mm²)＝1.32kg/mm²；

圖4 直撐式料倉精度表

根據(jù)直撐式精度表可得：

         1000T精度在2.8％；即精度在+/-28 T左右

         800T精度在3.5％；即精度在+/-28 T左右

         500T精度在4.2％；即精度在+/-21 T左右

結(jié)論：這個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可靠，符合現(xiàn)場的使用要求。

四、項目實施

     12個Microcell傳感器分別固定在12個料倉支腿上，并將傳感器發(fā)出的高靈敏度壓差信號送入Kistler-Morse公司專門設(shè)計的稱重顯示控制器中，經(jīng)過濾波、發(fā)送、信號轉(zhuǎn)換的方式輸出為4～20ma信號，接入客戶的上位機系統(tǒng)中。

圖5 Microcell傳感器安裝位置示意

五、數(shù)據(jù)測試

現(xiàn)場料倉容量巨大，如果直接校準耗時耗力。KM公司的稱重顯示控制器自帶免砝碼校準功能，只要簡單幾個步驟，就可以在極短的時間內(nèi)快速校準設(shè)備，使其進入正在工作狀態(tài)。

我們往料倉中加料觀察線性，如果產(chǎn)品線性良好則證明產(chǎn)品的精度較好。我們使用罐車往料倉中打物料，每次打入22T并觀察重量變化。經(jīng)過測算，在內(nèi)部有800T物料情況下，每加載22T物料誤差僅為1T，在大量加載卸載物料情況下，誤差在精度滿足設(shè)計要求的3.5％。

六、結(jié)論

由此可見，美國KM公司貼片式稱重料位計非常適合統(tǒng)計這種大容量球罐液位變化，并且系統(tǒng)安裝簡單、后續(xù)維護便捷、精度可靠、性能穩(wěn)定，具有非常廣泛的應(yīng)用。

如果您有任何疑問，可以和Kistler-Morse公司技術(shù)人員。

：sales@kistlermorse.com.cn