液位计相关文章

浅析LNG加气站60m3卧式储罐液位计波动的影响因素及对策

日期：2018-04-27 来源：作者：

摘要：在LNG 加气站迅猛发展的当下，60m 3 储罐液位计使用过程中都存在不同程度波动，给日常管理带来隐患，使用者无法得到相对准确的液位值。本文针对波动问题从了解液位计的工作原理入手，通过分析储罐取压结构， “剥洋葱”式的找到影响液位波动的根本原因，并结合实际，对可能存在的影响因素进行了分析，同时提出消除或减少液位波动的应对措施。储罐液位计根据不同介质，不同结构储罐，不同工艺和环境条件适用不同的液位计，如磁翻板液位计、超声波液位计、雷达液位计、法兰差压液位计、辞职伸缩液位计、浮球液位计、玻璃管液位计、磁敏电子双色液位计等。

0 引言

差压液位计是通过测量容器内液体压差换算为液位高度的一种测量方法。因差压液位计具备测量原理简单,安装、操作和维护方便，性能可靠，投资低等特点，被广泛用于60m 3 LNG低温储罐。但由于种种原因，在实际运行中测量误差较大，甚至严重时空罐显示满液位，显然无法对LNG 的真实库存和损耗

情况做出科学和准确的判断，因此找出测量误差产生的原因并尽量克服，具有重要的意义。

1 差压液位计的工作原理

差压液位计是基于液体静压力原理，通过测量气相取压管和液相取压管的压差换算储罐内液体储存量。气相管与内胆顶部相连，压力处处相等(P 0 )(忽略气体引起的压差)。液相管的压力等于内胆气相压力(P 0 ) 加上内胆液平面到液相管内液平面高度差(Δh) 产生的液柱静压(P h =ρgΔh)，液位计的读数便是由此液柱静压力产生的。

2 差压液位计的取压结构

LNG 储罐上的安装结构包括储罐内胆上部相连通的气相导压管、与储罐内胆底部相连通的液相导压管，设置在气相导压管和液相导压管之间的液位计。所属气相导压管包括穿设在储罐保温夹层中的气相内管以及穿出储罐外壳的气相外管，气相内管通过若干不锈钢支架与储罐外壳相连接。不锈钢支架与所述气相内管之间设有玻璃纤维垫层。液相导压管包括设在储罐保温夹层中的液相内管以及穿出储罐外壳的液相外管，液位计设置在气相外管和液相外管之间。气相外管和液相外管之间设有与液位计并联的平衡阀。气相导压管的末端设有压力表。

3 影响液位波动的因素

LNG 低温液体较之常温液体的液位测量有其特殊的困难。低温储罐绝热设计和封闭性要求与液位信号的取出是一对矛盾 [1] ，液位计的液相导压管与储罐内zui低液位点连通会使低温液体流出绝热储罐进入暴露于大气中的液相导压管和仪表后，通过其传入的热量使管内存在气液共存现象。而且这种气液共存是不稳定的，微小的诱因即可导致管内液面的大幅度震荡。

理论上液位计气相取压管( 负压腔P - ) 测得是气相空间对液体表面产生的压强P 0 ，液相取压管( 正压腔P + ) 测得是P 0 和高度为H 的液体对罐底产生的压强即PH，用式子表示为P - =P 0 ，P + = P 0 +ρ 液 gH,ΔP= P + - P - =ρ 液 gH，换句话说保证气、液相两个引压管均为气体( 由于气体的密度远小于液体，气体产生的压强可忽略不计) 可以满足测量精确度要求。

而实际上，液相管一端接内胆底部，另一端从外壳引出并连接液位计液相。正常情况下内胆液平面高于液相管液平面，液平面有上升趋势，并且靠近内胆处液相管内气体会受冷液化，另一端从外界导入热量使液相管内液体气化，静置一段时间后液相管内液平面在某个位置成形平衡，zui终罐体内液位与管线内液位高度差才是液位计测试的zui终数据。假设液相引压管中在b 点处达到气液平衡 [3] ，用式子表示为：

P - = P 0 -ρ 气 g(H-H L1 )，

P + = P 0 +ρ 液 gH-ρ 液 gh-ρ 气 g(H L1 -h)，

ΔP= P + - P-=ρ 液 gH-ρ 液 gh-ρ 气g(H+h) ；

ρ 液为400-500kg/m 3 ，ρ 气为0.6-0.8kg/Nm 3 ，由于ρ 液>>ρ 气，ρ 气 g(H+h) 可以忽略不计。因此，差压计测量液位的波动情况归根是液相取压管中的平衡点不稳定造成的，可引起取压管液位波动的因素主要包括设备运行状况、液位变化、温度变化、压力变化、密度变化等方面的因素，具体讲：

3.1 设备本身“带病”

一是储罐真空度缺失，引起储罐内外热交换加剧引起LNG 沸腾而造成液位仪波动；二是液位计本身有问题，目前国内LNG 储罐液位计主要是巴顿表，随着时间的推移，表会出现不准的现象，无法消除，只能更换；三是取压管有微漏，即使微小的渗漏也会造成液位的不准；四是气相取压管中进液，一般发生在储罐液位过满的情况；五是储罐的远传变送器安装位置不合理，因为我们观察的是远传数据端的液位。

3.2 储罐内LNG液位变化

储罐内液位较高时液相取压管内液位也相应较高，特别是刚刚卸完液时，由于新液温度较低没来得及气化，当静置一段时间后，液相取压管的液柱下降趋于平衡稳定。

3.3 储罐内温度变化

液相引压管液位高度与储罐内温度正相关，随着储罐内温度T1 的上升，液相取压管内的液位h 也不断升高。

3.4 储罐内压力变化

当储罐内温度上升时，LNG 气化加剧导致储罐内压力上升，同时储罐内液体体积减少。

3.5 密度变化

由 ΔP=ρ LNG gH 可知，在差压一定的情况下，ρ LNG 越大，则H 越少。因此，使用的ρ LNG 一定要通过修正，使测量液位更为准确。

4 结论与探讨

为减少差压液位计在LNG 储罐中的测量误差，应采取相应措施减少或避免引起误差的因素。

(1)实现设备本质安全化从根本上改变液相取压管气液共存，需迫使引压管中的液相转化为气相。既然无法避免热量的传入，就无法避免引压管及液位计正压腔内液体气化，由此可直接考虑在引压管的入口处输入足够的热量进入导压管内的液体充分气化，引压管的入口位置在储罐内的zui低液位点，管内介质虽处于完全气态，但并不会使传递的压力失真 [2] 。

(2) 加强管理措施一是定时巡检设施设备运行情况，及时发现设备设施不安全状态，如储罐真空度缺失，液位计、远程变送器的失准；二是制定检维修计划，加强设备设施维护保养；三是通过引压管的平衡阀、放散管放散或对远传变送器及管道进行吹扫，使设备内部气相部分和液相部门压强保持平衡，减少憋压；四是真正实现高液位、高高液位自动连锁切断功能，避免液体进入引压管。

(3) 刚进行完卸液、加液( 气) 作业后不可立即去读数，等静置一段时间后，液相取压管气相和液相平衡后再读取液位值。

(4) 通过实验的方法获得实际高度H 和液相取压管中影响高度h 的数据模型，用T 2 ( 环境的温度)、T 1 ( 储罐内的温度)、P( 储罐压力) 和修正曲线及表格来计算h，实现实际液位H′( 液位计显示高度)+h 的查表计算，然后通过运行一段时间站点的记录数据来修正曲线及表格，实现通过修正计算的方法得到LNG 储罐内真实液位的方法。

(5)LNG 的密度与温度之间的关系虽然很难用绝对精确的数学模型表示, 但在饱和状态下LNG 的密度与温度之间的关系是一定的, 而且在一定温度范围内可以用统计分析的相关工具拟合出一条近似曲线来表示它们之间的这种关系将密度对液位的影响尽可能的减小。

上一篇文章：磁翻板液位计在污水罐中出现的故障经排查总结缘由下一篇文章：采油厂自控仪表使用维护及检定