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摘要：根据ＬＮＧ计量系统的要求，选取合适的仪表进行液位、温度、密度测量，分别阐述了伺服液位计、雷达液位计、多点温度计、液位温度密度计、罐旁显示仪的特点，结合Ｅ＋Ｈ库存管理系统，组建了储罐测量系统构架。库存管理系统可以显示储罐液位、温度、密度等参数，同时可以监测ＬＮＧ分层，实现库存管理。
ＬＮＧ静态计量与油品的静态计量类似，通过测量储罐的液位等参数来计算其体积，再用密度来计算质量。目前接收站ＬＮＧ储罐大多采用的是１．６×１０５ｍ３的地面全容式混凝土储罐，外罐直径达８２ｍ，高达３７ｍ。ＬＮＧ储罐具有容量大、低温介质、沸腾状态、气化率高、易燃易爆等特点，在储存中易产生分层和翻滚问题。所以不仅要监测液位，还要对ＬＮＧ储罐的温度、密度等参数进行监测。
１ 测量仪表组成及各仪表特点
每个ＬＮＧ储罐罐顶安装２台伺服液位计，其中１台为主伺服液位计，另１台为辅伺服液位计；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。
１）伺服液位计。该液位计是基于浮力平衡原理工作的，由高精度力传感器、伺服电机系统、测量磁鼓、测量浮子以及钢丝组成，通过测量浮子所受浮力的增减所引起的钢丝拉力的变化，由控制器发出指令，伺服电机以一定的步幅带动测量磁鼓转动，随之带动浮子不断地跟踪液位的变化，同时计数器记录了伺服电机的转动步数，并自动地计算出测量浮子的位移量，即液位的变化量
。该类液位计精度可达±０．７ｍｍ，重复性优于±０．１ｍｍ，具有ＰＴＢ和ＮＭｉ计量交接认证。为避免浮子受介质波动而剧烈摆动，应安装稳液管。ＬＮＧ储罐的液位测量范围高达３８ｍ，所选浮子直径为５０ｍｍ，稳液管的直径应大于ＤＮ１５０。该液位计可接收４路ＨＡＲＴ协议输入，具备多种现场总线协议输出，同时具有４个无源开关量输出，可自由定义液位测量值触发。
２）１６点平均温度计。该平均温度计由Ａ级
Ｐｔ１００和信号转换单元组成，１６个Ｐｔ１００元件从上至下均匀分布，并且给每个温度探头按顺序编码。温度测量精度小于 ±０．１ ℃ ，测量范围 －２００～７１℃ ，将 ＲＴＤ信号转换为 ＨＡＲＴ协议数据输出。１６ 点平均温度计与罐旁显示仪之间需要 １ 根 ２ 芯双绞线电缆就可以完成供电和数据通信。
３ ）雷达液位计。通过处理雷达波从探头发射到介质表面后再返回到探头的时间来测量液位，该雷达液位计采用了脉冲雷达波测量技术，加装导波管后，雷达信号在导波管内传输，即便在液体表面沸腾的情况下，也能使液位计获得足够强的回波信号。该类液位计精度可达 ±０．８ ｍｍ ，量程可达３８ｍ ，高于贸易计量交接的标准 ＰＴＢ ，安装的导波管管径应不小于 ＤＮ １５０ 。输出带有 ＨＡＲＴ 协议的 ４～２０ｍＡ 信号，可配置 ２ 个开关量输出信号。
４ ）液位温度密度计。带伺服机构的 ＬＮＧ 储罐液位、温度、密度测量仪表可以进行液位、温度和密度的实时测量。该测量仪表由机械驱动部件、１ 个多传感器组合的探头以及带微处理器的现场控制单元组成。探头悬浮在 ＬＮＧ 中，根据控制单元的命令由电机驱动从罐底到zui大充注液位范围内作垂直运动，探头的运动模式可设置成自动或手动。探头内的传感器可分别测量出液位、温度、密度信号 ，探头套内传感器的信号线通过中空螺旋电缆传至仪表。可提供冗余现场总线 Ｍｏｄｂｕｓ ＲＳ － ４８５输出。
５ ）罐旁显示仪。罐旁指示仪作为现场测量系统单元核心，采集所有与之相连的罐区仪表的测量值，进行各种储罐数据的计算与补偿，并实时显示测量值与自诊断信息等，通过可选的数字现场总线与控制室罐区管理系统相连。
２ 储罐监测系统架构
伺服液位计、雷达液位计、１６点平均温度计通过 ＨＡＲＴ 总线与罐旁显示仪相连。罐旁显示仪、液位温度密度计通过现场总线与储罐扫描仪相连。储罐扫描仪又通过以太网连接库存管理系统监测站ＰＣ。系统拓扑结构如图１所示。主伺服液位计、辅伺服液位计和雷达液位计分别提供独立的液位高高、低低无源触点信号，用于“２ｏｏ３ ”的液位高高、低低安全联锁信号。
３ 库存管理系统与液位分层监测
３．１ 库存管理系统
库存管理系统由储罐扫描仪和监测站 ＰＣ 组成。储罐扫描仪是库存管理系统的核心部分，接收从现场罐旁显示仪输出的现场总线信号，采集各储罐的液位、温度、密度等现场信号，储罐扫描仪内置了多种储罐管理标准算法，供用户选择。储罐扫描仪根据用户定义的罐量计算标准、储罐容积表、各信号报警点等，进行罐内存量计算、物料参数计算、报警检测、历史数据存储、报警与事件存储、生成报表等，并通过内置 Ｗｅｂ Ｓｅｒｖｅｒ向外发布。多台上位计算机通过网络浏览器就能同时浏览储罐扫描仪中各储罐的实时信息。库存监控管理软件具有图形化用户界面，可实现库存管理、液位、温度、密度显示，计算参数显示，物料参数显示，存量显示，历史数据趋势显示，报警显示，事件查看等功能。
３．２ ＬＮＧ分层监控
ＬＮＧ 是多组分混合物，因温度和组分的变化会引 起 密 度变 化，液 体 密度的差异使储罐内的ＬＮＧ发生分层。若储罐内的液体已经分层，随着外部热量的导入，底层 ＬＮＧ 温度升高，密度变小；顶层 ＬＮＧ 由于 ＢＯＧ 的挥发而密度变大，经过传质，下部ＬＮＧ上升到上部，压力减小，成为饱和液体，积蓄的能量迅速释放，产生大量 ＢＯＧ ，即产生翻滚现象。
储罐内各个高度的 ＬＮＧ 温度和密度经储罐扫描仪补偿计算后存储在扫描仪内，在监测站 ＰＣ上可以连续显示。如果液体上层与底层zui大温差与密度差都超过设定值时，发出报警，视为分层已经发生，具有发生翻滚的可能性，操作员可以采取措施来避免发生翻滚现象，如此循环。
４ 结束语
通过伺服液位计、雷达液位计、多点温度计、液位温度密度计的组合使用，既实现了 ＬＮＧ 过程检测需求，又为库存管理提供了准确的原始数据。库存管理系统整合了现场各仪表的测量数据，通过图形用户界面供用户进行储罐库存管理和监控。
