球罐作為一種大容量、承壓的球形儲(chǔ)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(yùn)輸液態(tài)或氣態(tài)物料。對(duì)于球形容器，通常采用雷達(dá)、磁致伸縮等測(cè)量方法，通過測(cè)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(cè)量結(jié)果為非線性，很難實(shí)際反映出內(nèi)部實(shí)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(hù)設(shè)備也較為困難?？蛻粝胍獙ふ乙环N簡(jiǎn)單便捷的測(cè)量方法獲取物位信息。

一、 現(xiàn)場(chǎng)問題描述

 客戶現(xiàn)場(chǎng)有8個(gè)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(dá)液位計(jì)每年需要定期維護(hù)，維護(hù)時(shí)需要移轉(zhuǎn)罐體內(nèi)的丙烯且不能抽取干凈，維護(hù)人員安全不能保證，并且由于丙烯的市場(chǎng)價(jià)格較高，每次維護(hù)庫區(qū)都會(huì)損失20萬以上的丙烯原料。對(duì)于此種方案維護(hù)費(fèi)用大但尋找不到合適的方案解決。

圖1 現(xiàn)場(chǎng)八個(gè)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(jì)技術(shù)，這種技術(shù)并不通過測(cè)量液位本身特性獲取物位高度，而是通過外部測(cè)量整個(gè)容器的重量來獲取物位信息。這種方法將物位計(jì)外置于料倉外部，巧妙的解決了設(shè)備安裝維護(hù)帶來的困擾。

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

 圖2 美國KM公司的Microcell傳感器

 三、 方案設(shè)計(jì)

 現(xiàn)場(chǎng)料倉3000m3，物料密度大約在0.515左右，最大容量大約為1500T，為了防止爆倉最大加載量控制在1200T以內(nèi)。我們現(xiàn)場(chǎng)觀察，料倉有12個(gè)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(qiáng)筋保持設(shè)備的穩(wěn)固，基本沒有其他大型剛性連接，整個(gè)料倉結(jié)構(gòu)非常適合貼片式稱重系統(tǒng)的安裝

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(shí)的壓強(qiáng)：1,000,000kg /(12 x 31651.2mm2)＝2.63kg/mm2；

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

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

      圖4   svs2000

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(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可靠，符合現(xiàn)場(chǎng)的使用要求。

四、 項(xiàng)目實(shí)施

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

圖5 Microcell傳感器安裝位置示意

 五、 數(shù)據(jù)測(cè)試

 現(xiàn)場(chǎng)料倉容量巨大，如果直接校準(zhǔn)耗時(shí)耗力。KM公司的稱重顯示控制器自帶免砝碼校準(zhǔn)功能，只要簡(jiǎn)單幾個(gè)步驟，就可以在極短的時(shí)間內(nèi)快速校準(zhǔn)設(shè)備，使其進(jìn)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(cè)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(jì)要求的3.5％。