外测式液位计在石油化工生产中的应用

　　1 引言

　　在石油化工等行业，原料、成品储运和生产流程中建有大量各种储罐，企业生产及管理部门需掌握罐内存储介质的液位高度、压力、温度、流量、相对密度、质量、体积等参数。其中，液位高度是确保储罐安全，防止意外事故发生的最重要数据之一。液位计测量不准或测量设备的损坏，不但影响工艺操作，而且需要对贮罐进行清罐处理，才能恢复正常液位测量。以一个3000m3的贮罐为例，每清罐一次大约需要损失 10 万元人民币左右。如果储罐属于特殊容器，开孔受限制，一些常用的液位计不能使用;同时，储罐的介质有可能是腐蚀性很强的物质，常规的测量仪表的零部件易腐蚀,维护成本大。因此，我们采用了外测式液位计—一种新型液位计，无需容器开孔，罐外连续精确测量，属完全非接触测量，容器内压力无限制，可测易燃易爆、强腐蚀性、剧毒和高清洁度、自聚等介质。安装简便，无须动火，无须停产，可在线安装维护。

　　2 外测式液位计工作原理

　　每种容器不管有没有液位，或者液位多与少，其本身都有一定微小的机械振动，只是其振动的强弱不同而已，容器壁外侧所检测到的微小机械振动波形的特性是由液体振动特性和容器振动特性所决定的，此振动波形经专用算法处理后可以得到容器的液位特征量Y ，液位的高度 H 与特征量 Y ，以及液位温度 t 之间有一个数学模型可以表述其关系⑴，即：

　　H=f(a+b(t)Y)

　　其中：a-------- 液体特性系数

　　b-------- 液体温度系数

　　t-------- 液体温度

　　Y-------- 振动特征量

　　H-------- 液面高度

　　f--------- 一个固定常数

　　利用此原理，采用仪表测量头从容器壁外测量得到罐壁的微小机械振动信息，转变为电信号传入仪表主机，仪表主机对测量头得到的各种不同模式的振动波进行滤波、识别，除去与液位变化无关的信号，并利用专门的软件对该信号的波形进行复杂的计算，得出介质的液位高度⑵。

　　为了适应液体温度变化> ± 5 ℃或液体成分变化较大的场合，使测量不受液体温度和液体成分变化的影响，确保仪表的测量精度(± 0.2%F.S )。可在容器内加装校准管或校准器，用校准管内的液柱长度(见图1)。因为校准管侧壁开有孔与罐内液体连通，所以校准管内液体温度、成分与罐内液体一样，而校准管内的液柱长度等于校准管长度(确定值 h0)。因此 a0,t0数值分别与罐内液体的 a,t 相等。于是由公式可以导出修正后的 hm。这样校准管就相当于一把标尺，只要不断地测量出当时的 y、y0 值，就可以计算出液面的精确测量高度 hm。这样测得的液面高度值 h m 不受液体温度和成分变化的影响。实际上就是不断地用校准管的长度对外测液位计进行自我校准，来保证高精度。