大吨位球罐料位测量新方法

---美国KM公司贴片式重量料位计

        球罐作为一种大容量、承压的球形储存容器，在石油炼制工业和石油化工中广泛应用于用于贮存和运输液态或气态物料。对于球形容器，通常采用雷达、磁致伸缩等测量方法，通过测量物料的物理特性来获取物位信息。

由于球罐中间半径大，上下端半径小，导致测量结果为非线性，很难实际反映出内部实际物料的数量。而且球罐内部存在高压，通常具有易燃易爆等特性，安装和维护设备也较为困难。客户想要寻找一种简单便捷的测量方法获取物位信息。

一、现场问题描述

客户现场有8个3000m3的球罐，内部装有用于生产丁辛醇的原料——丙烯。原先采用的雷达液位计每年需要定期维护，维护时需要移转罐体内的丙烯且不能抽取干净，维护人员安全不能保证，并且由于丙烯的市场价格较高，每次维护库区都会损失20万以上的丙烯原料。对于此种方案维护费用大但寻找不到合适的方案解决。

图1 现场八个3000m3的球罐

二、提出方案

根据客户的需求，KM公司提出了贴片式重量料位计技术，这种技术并不通过测量液位本身特性获取物位高度，而是通过外部测量整个容器的重量来获取物位信息。这种方法将物位计外置于料仓外部，巧妙的解决了设备安装维护带来的困扰。

贴片式重量物位计核心部件是一个高灵敏度的贴片式称重传感器。只要用2个螺栓将Microcell 传感器固定在容器支撑结构上时，该容器即可成为一个称重系统。往容器内加载物料即会压紧应变片，改变传感器内电阻，进而产生与物料重量变化相称的电信号。

图2 美国KM公司的Microcell传感器

三、方案设计

现场料仓3000m3，物料密度大约在0.515左右，最大容量大约为1500T，为了防止爆仓最大加载量控制在1200T以内。我们现场观察，料仓有12个圆管钢作为支撑腿，材质为碳钢，支撑腿尺寸为630mm X 16mm。支撑腿之间有少量的加强筋保持设备的稳固，基本没有其他大型刚性连接，整个料仓结构非常适合贴片式称重系统的安装。

图3 料仓基本结构示意图

我们根据客户提供的数据得到以下参数：

        总重：3000m3x 0.515 kg/m3＝1500T；

        支腿截面积：3.14 x630mm x 16mm＝31651.2mm2；

        1000T时的压强：1,000,000kg/(12 x 31651.2mm2)＝2.63kg/mm2；

        800T时的压强：800,000kg/(12 x 31651.2mm2)＝2.11kg/mm2；

        500T时的压强：500,000kg/(12 x 31651.2mm2)＝1.32kg/mm2；

图4 直撑式料仓精度表

根据直撑式精度表可得：

        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

结论：这个系统结构可靠，符合现场的使用要求。

四、项目实施

根据现场情况，将12个Microcell传感器分别固定在12个料仓支腿上，并将传感器发出的高灵敏度压差信号送入Kistler-Morse公司专门设计的称重显示控制器中，经过滤波、发送、信号转换的方式输出为4～20ma信号，接入客户的上位机系统中。

图5 Microcell传感器安装位置示意

五、数据测试

现场料仓容量巨大，如果直接校准耗时耗力。KM公司的称重显示控制器自带免砝码校准功能，只要简单几个步骤，就可以在极短的时间内快速校准设备，使其进入正在工作状态。

我们往料仓中加料观察线性，如果产品线性良好则证明产品的精度较好。我们使用罐车往料仓中打物料，每次打入22T并观察重量变化。经过测算，在内部有800T物料情况下，每加载22T物料误差仅为1T，在大量加载卸载物料情况下，误差在精度满足设计要求的3.5％。

六、结论

由此可见，美国KM公司贴片式称重料位计非常适合统计这种大容量球罐液位变化，并且系统安装简单、后续维护便捷、精度可靠、性能稳定，具有非常广泛的应用。

如果您有任何疑问，可以和Kistler-Morse公司技术人员联系。