徐滢

（天津市化工设计院，天津 300193）

在化工设计中，我们经常会遇到石油化工工厂中储运系统的项目设计，其中储存液体物料的罐区是储运系统的主要生产单元。本文将根据在化工设计中遇到的关于罐区的项目，就罐区的仪表选型谈一些体会。

1 储罐液位检测

国内外储罐常用的液位测量仪表有：单法兰液位变送器及差压变送器、磁致伸缩液位计、外侧液位计、伺服式液位计、雷达液位计等。根据不同的测量原理和方法，每种测量仪表都有其自身的优点及适合应用工况。

1.1 单法兰液位变送器及差压变送器

单法兰液位变送器通常用于测量常压罐，而差压变送器通常用于测量带压储罐。单法兰液位变送器及差压变送器用于液位的测量时，优点是对安装的要求相对简单、维护方便，且运行的可靠性较高。缺点是当测量介质的密度易受环境变化，就会影响其测量精度，所以不适合用于大型储罐及球罐的液位测量，尤其不适用一些高温介质及搅拌介质、高黏度介质、有毒或腐蚀性介质的液位(物位)测量。

1.2 磁致伸缩液位计

磁致伸缩液位计有较高的测量精度，且适用于有毒、易燃、易爆等场所，但该液位计对介质的温度、压力和粘度有一定的要求。所以，目前在对液化气储罐的液位测量中得到了较好的应用。

1.3 外侧液位计

外测液位计是国内自主开发的一种新型测量液位的仪表。外测液位计的测量探头直接吸附在容器外壁，检测到的微小机械振动波形的特性由液位振动特性和容器振动特性决定。根据计算关系，把测量探头敏感器件检测到的振动信号变为电信号后传输到主机，主机对收集到的各种不同模式的振动进行滤波、判断，经复杂计算得到液位测量值。为保证得到更高的液位测量精度，还可对液位的测量进行温度补偿。

由于外侧液位计的特点是测量部分完全与测量介质相隔离，因此，非常适合用于测量腐蚀性强、毒性剧烈、绝对无菌等环境下的液位测量。其缺点是测量精度相对较低，而且由于检测信号为机械振动波，所以对测量介质的粘度、液体状态有一定的要求，例如,不能用于测量动力粘度大于30cp或含颗粒或充满气泡的介质。

1.4 伺服液位计

伺服液位计是用于储罐和工艺过程罐高精度液位测量仪表。伺服液位计的液位测量是基于浮力平衡的原理。仪表腔室内置有浮子，浮子的牵引钢丝缠绕在测量轮鼓上，测量轮鼓受微伺服电机驱动旋转以拉上放下浮子。工作时，浮子浮在液体表面，当液位变化时，为达到浮力平衡，微伺服电机会自动调节浮子位置使其保持在液面上。通过测量轮鼓的旋转可精确计算出液位值。

1.5 雷达液位计

雷达液位计工作时发出高频脉冲，当脉冲遇到液面时反射回来，被仪表内的接收器接收，并将距离信号转化为液位信号。雷达液位计不与被测介质接触，且无机械传动部件，运行可靠性高，可适用于检测高粘度、腐蚀性强的介质，还有产品可用于高温环境，且适用于所有罐型。

在实际应用中雷达液位计有两种方式：调频连续波式和脉冲波式。采用调频连续波式的雷达液位计，功耗大，需采用四线制，电子电路较复杂。而对于采用脉冲波式的雷达液位计，功耗较低，可用两线制的24VDC供电，容易实现本质安全，精确度高，因此适用范围更广。在结构上分为喇叭天线、杆式天线和抛物面天线等。

选择雷达液位计测量储罐液位可能会面临追加仪表投资的问题，但随着大家对其认识的加深，雷达液位计凭借其自身优势，受到越来越多客户的青睐。用雷达仪表测量储罐液位具有以下特点：

1）雷达液位计采用一体化设计，无可动部件，不存在机械磨损，使用寿命长；2）雷达液位计测量时发出的电磁波能够穿过真空，不需要传输媒介，具有不受大气、蒸汽、储罐内挥发雾影响的特点，因此可用于测量具有挥发性的介质的液位；3）雷达液位计几乎能用于所有液体的液位测量；4）采用非接触式测量，不受所检测介质的密度、浓度等物理特性的影响；5）测量范围大，可用于高温、高压的液体液位的测量；6）天线等关键部件采用高质量材料制成，抗腐蚀能力强，能适用于腐蚀性较强的环境等；7）计量级精度的雷达可用于计量。

雷达液位计应用很广泛，几乎可用于所有介质油罐的液位检测。雷达液位计与储罐的连接方式有法兰连接和螺纹连接。

在化工设计过程中，通常需根据检测介质的特性、温度、压力、罐型等情况，选择不同形式的雷达液位计。例如，喇叭形天线的雷达液位计可安装在无导波管的拱顶罐上，用于测量各种石油与化工产品（沥青与类似产品除外）的液位。抛物面天线雷达液位计既可以安装在无导波管拱顶罐上，也可以安装在浮顶罐上，用于测量各种石油与化工产品的液位，包括沥青、柏油及冷凝产品。导波管雷达液位计则适用于所有类型储罐的液位检测。

1.6 罐旁指示仪的应用

罐旁指示仪是一种现场指示仪表，配合雷达液位计或伺服液位计使用。在罐区、油库、炼油厂中，用于总量控制和计量交接，是储罐计量系统的一部分。罐旁指示仪安装在现场，通过总线等通讯方式连接雷达液位计或伺服液位计、多点平均温度计等仪表，收集这些仪表的测量信号，再将各种信息集成输出给上位控制系统，一般安装在油罐的底部，方便操作人员读取罐上的液位、温度等信息。

2 储罐高低液位越限报警

在化工设计中，储罐液位越限检测报警仪表的种类有很多，通常用到的有浮球液位控制器、音叉液位控制器等。

对于音叉液位开关，其探头有固有的频率振动，当传感器探头接触到液体时，音叉固有的频率就会产生变化，电子检测器将这一变化检测出来，然后将其转化成开关信号，输出液位越限报警信号或联锁信号。

储罐液位越限检测报警仪表的安装方式通常有顶装和侧装两种。安装时需注意，应尽量避免因物料粘结而影响音叉振动，而且音叉与罐壁应保持一定距离，防止叉齿触碰到罐壁影响检测效果。

3 储罐温度检测

由于储罐介质的存储温度一般都不高，所以，当需要就地显示储罐温度时，一般会选用双金属温度计；当需要DCS集中监控时，常选用带输出的测温变送一体化热电阻。通常，对于中间储罐通常检测单点温度，而对于原油和成品油储罐以及有计量要求的储罐，我们通常会检测平均温度。

4 储罐压力检测

通常对于带压储罐，通常需要对储罐压力进行检测。压力变送器是我们经常用到的压力测量仪表，测量单点位置处的压力，可用于测量气体、液体和蒸汽等介质的压力。压力变送器的工作方式是通过安装在仪表内的感压膜片感应压力，再通过内置电路放大转换成可读信号。

5 罐区安全检测系统

化工设计中，对于罐区这样的易燃易爆危险环境，必须设置可燃气体浓度、有毒气体浓度检测及报警装置。在条件允许的情况下，应在一些重要位置设置紧急停车按钮和工业电视监视系统。

6 化工设计中罐区设计的基本原则

在化工设计过程中，首先必须严格按照针对本行业的国家有关设计规范、标准和法规进行设计。并严格执行有关防火、防爆、防雷、防静电的有关设计标准及规范。同时应该强调整个罐区生产过程的安全性，选用的仪表设备必须符合相应安全防爆区域的防爆等级标准。