LNG罐区仪表选型及测量管理系统设计

    刘海霞

    摘 要：计量系统是LNG储罐中很重要的一部分。根据计量系统实际的使用和功能需求，需要对系统中的仪表进行选型，同时对整个监测系统进行管理设计。不同的仪表，其具有不同的功能特点，实际使用中的侧重点也不同。本文针对伺服液位计、雷达液位计、多点温度计等仪表进行详细的阐述，同时对监测系统的结构设计进行深入的研究。

    关键词：LNG;罐区;仪表选型;测量管理

    1 LNG罐区仪表的选型及特征

    通常LNG储罐的仪表选型需根据实际所需实现的功能要求来设计。每种仪表的用途和功能都不尽相同。一般来说，每个LNG储罐罐顶都会安装2台伺服液位计;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。其中，每一类型的仪表功能和原理结构如下：

    （1）伺服液位计。该液位计是每个LNG储罐都会配备的仪表类型。工作原理主要是利用浮力平衡的原理，再结合精密的测量装置，通过传感器测量伺服电机的转动来反映浮子在储罐中的位置变化，从而能够实时监测到储罐内液位的变化。具有高精度、高灵敏的优势，其精度能够达到±0.7毫米之内，在实际的生产中应用极广。

    为了保证测量结果的可靠性和稳定性，需要在储罐中安装稳液管来保证伺服液位计测量过程的可靠性。稳液管能够有效防止浮子受到外界干扰而产生剧烈的浮动。

    （2）16点平均温度计。该温度计主要对LNG储罐的温度变化进行监控。其结构主要由感温元件和信号转化模块组成。16点代表16个PT100感温元件，自上而下均匀分布，能够可靠的、及时的将温度变化信号采集出来，测量精度高，范围广。输出的信号可以通过信号转化模块进行转化，从而实现信号传输。

    （3）雷达液位计。该液位计主要利用雷达波反射的雷达定位原理制成，需要产生雷达波，对罐内液面位置进行回波定位。在装配了雷达波发生装置之后，通过导波管能够传递雷达信号。这种雷达液位计具有定位准确、精度高的特点，但是外接接口信号输出比伺服液位计的少，一般只有2路信号通道。

    （4）液位温度密度计。该类型仪表主要是将LNG储罐的温度、液位等信号监测集成到一个测量装置中，极大程度的降低了测量装置硬件层面的复杂程度。通过伺服机构，将多种传感器布置在储罐内，传感器探头可以通过机械控制结构在罐内进行移动以及悬浮控制，控制的方式可以自动或者手动操作。传感器将采集到的信号通过信号线输出，终端的计算机再对信号进行分类处理。简化了繁杂的多种信号采集处理难度，增强了测量仪表设备的集成程度。

    （5）罐旁显示仪。该显示仪的主要功能是把收集处理好的信号显示出来，能够使得相关操作人员实现可视化操作。作为实际测量系统的工作核心，通过实时显示罐内各方面状态情况，对数据结果进行反馈和补偿，能够合理的控制LNG储罐的状态，提高监测系统的可靠稳定性。

    2 LNG罐区库存管理与液位分层监测系统

    上述几种常见的仪表类型都是监测系统中必不可少的组成部分。各部分之间通过不同的信号线相连，通过不同的数据协议和以太网环境实现信号的传输，从而搭建成整个监测系统的平台。整个系统大致可分为库存管理系统和监测系统两部分。

    2.1 LNG罐区库存管理系统

    库存管理系统主要是根据用户需求，对罐内物料的存储量、参数等相关的数据进行管理和收集。该系统通常由储罐扫描仪器和终端的计算机设备构成。扫描仪作为主要的信息收集装置，负责采集储罐中各种参数数据，通过内置的算法程序输出信号处理计算结果。同时，该系统支持多台终端设备同时进行信号处理和监测，大大提高了管理工作的效率。

    库存管理系统能够实时对罐内物料信息进行收集和监测，并且对历史数据具有记忆存储功能，能够及时发现事故危险，进行报警显示。终端的操作软件针对操作人员进行了图形化的定制，能够对数据处理结果实现可视化的操作。操作人员通过软件能够对罐内状态、材料参数、报警设置以及历史数据查询等功能进行操作，极大提高了管理信息的系统化、有序化，提高了工作的效率和可靠性。

    2.2 LNG罐区分层监控

    在对LNG罐内环境进行监测时，由于实际生产中，罐内物质多是由多种成分组成的混合物，所以，当罐内环境条件参数发生改变时，罐内的混合物质由于其自身的化学性质就会发生分层的现象。因此，在进行LNG监测时，有必要对其进行针对性的分层监测。通常当罐内物质发生分层现象后，对储罐进行加热处理。当储罐随着热量的输入，底层和顶层的物质出现温度和密度的差异，液体中所包含的能量也因为差异而造成传递，从而产生液體翻滚的现象，解决液体分层的问题。

    分层监控通常由罐内温度和密度监测的传感器实时监测罐内物质的参数变化。传感器采集到的数据通过计算机终端进行实时显示。如果罐内物质顶层和底层监测到的数据差异很大时，即罐内物质极有可能已经发生分层，操作人员可以通过设置不同的阈值，来控制罐内物质是否发生翻滚现象。

    3 结语

    上述分别详细阐述了各个仪表类型的工作原理以及使用特点，通过各种类型仪表的组合和系统控制，能够实现对LNG罐区的实时监控以及管理。通过终端系统软件的可视化设计，极大方便了工作人员的操作，提高了工作效率，保证了系统运行的可靠稳定性。

    参考文献：

    [1]杨帆.LNG储罐液位测量方法[J].天津化工，2013（04）.

    [2]张喜强.伺服液位计在LNG全容储罐工程中的应用研究[J].自动化应用，2016（12）.

    [3]昃彬，曾兆强.LNG储罐伺服液位计温度场的CFD模拟[J].山东化工，2017（09）.