產品分類
  • 上海自動化儀表一廠
    壓力變送器
    差壓變送器
    微差壓變送器
    精小型壓力變送器
    擴散硅壓力變送器
    單法蘭壓力變送器
    雙法蘭液位變送器
    節流裝置
  • 上海自動化儀表三廠
    熱電偶
    熱電阻
    端面熱電阻
    耐磨耐腐熱電偶
    電廠電站熱電偶
    耐磨耐腐熱電阻
    雙金屬溫度計
    一體化溫度變送器
    非接觸式溫度儀表
    儀表套管
    防爆熱電阻
    防爆熱電偶
    裝配式熱電偶
    法蘭式電熱偶
    鎧裝熱電阻
  • 上海自動化儀表四廠
    普通壓力表
    不銹鋼壓力表
    電接點壓力表
    特種壓力表
    雙針雙管壓力表
    精密壓力表
    隔膜壓力表
    膜片壓力表
    壓力表校驗器
    活塞壓力計
    數字壓力表
    電感壓力變送器
  • 上海自動化儀表五廠
    翻板液位計
    物位計
    浮筒液位送器
    液位控制器
    壓力表
    張力計
  • 上海自動化儀表六廠
  • 上海自動化儀表七廠
    閘閥
    截止閥
    止回閥
    球閥
    蝶閥
    安全閥
    調節閥
    電動閥門
    氣動閥門
    電磁閥
    旋塞閥
    減壓閥
    疏水閥
    水力控制閥
    針型閥
    襯氟閥門
    襯膠閥門
    銅閥門
    真空閥門
    排泥閥,排污閥
    排氣閥
    過濾器
    氨用低溫閥門
    氧氣閥門
  • 上海自動化儀表九廠
    電磁流量計
    渦街流量計
    渦輪流量計
    金屬管浮子流量計
    刮板流量計
    流量計附件
    腰輪流量計
  • 上海自動化儀表十一廠
    電動執行機構
    執行機構配件
    雙波紋管差壓計
  • 上海大華儀表廠
    XMT數顯調節儀
    中圓圖平衡記錄儀
    大圓圖自動平衡記錄儀
    XWF中長圖記錄儀
    EL小長圖記錄儀
    EH中長圖記錄儀
    記錄儀配件
    無紙記錄儀
    熱量顯示儀
  • 上海遠東儀表廠
    壓力控制器
    差壓控制器
    高壓控制器
    流量控制器
    微壓/微差壓控制器
    溫度控制器
    浮球液位控制器
  • 上海轉速表廠
    標準轉速發生裝置
    轉速傳感器
    轉速表
    轉速數字顯示儀
    轉速記錄儀
    接近開關
    轉換器
    轉速變送器
    手持式離心轉速表
    手持式離心轉速表
  • 上海自動化儀表有限公司
    調節控制器
    壓力變送器
    智能數顯儀
    蝶閥
    孔板流量計
  • 電感壓力變送器
  • 單/雙法蘭差壓(液位)變送器
新聞詳情

船用LNG儲罐內液位測量裝置的分類、原理及選型特點比較

來源:上海上自儀公司作者:上海上自儀公司網址:http://www.poopmountain.com

船用 LNG 儲罐內液位的安全監測,在 LNG 燃料水上應用中舉足輕重。上海上自儀公司對典型液位測量裝置的分類、原理及特點等進行比較,并分析導致目前廣泛使用的壓差式液位計不準確的影響因素及其解決途徑。在 LNG 水上應用產業鏈中,LNG 存儲是非常重要的環節,如何實現船用 LNG 儲罐內液位的安全監測,是重中之重。船級社規范對船用 LNG 儲罐液位指示、液位監控與報警有著明確要求:LNG 動力船規范要求 LNG 動力船上LNG 儲罐至少應設置就地顯示的壓力表、液位計,并實現高/低壓報警、 高/低液位報警[1];而 LNG 加注躉船規范則要求 LNG加注設施上的 LNG 儲罐配備 1套獨立液位測量裝置用于日常使用,3 套液位開關(其中至少 2 套相互獨立)用于高液位報警和高液位報警 ESD 聯鎖切斷以及低液位報警功能[2]。


本文對典型液位測量裝置的分類、原理及特點等進行比較,并分析導致目前廣泛使用的壓差式液位計不準確的影響因素及其解決途徑。


1 典型的液位測量裝置

1.1 壓差式液位計

壓差式液位計是利用容器內均勻液體的壓強與高度成正比的關系,通過液體底部的壓力來折算液位高度。以 LNG 儲罐為例,設底部壓力為 p,液面上的壓力為 p0,液位高度為 h,則 p=p0+ρgh (式中:ρ 為介質密度,g 為重力加速度。),因此△p =p-p0=ρgh,LNG 介質密度是已知的,壓差△p與液位高度 h 成正比,測出壓差就知道被測液位高度。


通常壓差式液位計將被測信號轉換成 4~20 mA 直流輸出信號,與其他單元組合儀表或控制系統配合使用,可以組成監測、記錄、控制等自動化系統。 壓差式液位計是比較成熟的液位測量儀表,具有小型、重量輕、堅固抗振、維護量少、安裝方便等特點,通過表壓信號反映液位高度,容易實現遠傳,在工業上有著較為廣泛的應用。


1.2 伺服液位計

伺服液位計的測量是基于浮力平衡的原理。通過檢測浮子上浮力的變化,與預先設定的浮子重量進行比較,如果兩者之間存在偏差,則會通過馬達驅動浮子進行上下調整,直至偏差歸零,在實際測量過程中是通過監測測量鋼絲的張力來尋找對應液位。伺服液位計一般安裝在 LNG 儲罐的頂部,其表頭帶液晶顯示,具有防雷擊功能。伺服液位計是一種高精度測量的液位計(精度可達 1 mm),具有測量穩定、維護量少、使用壽命長等優點,但其安裝調試比較復雜,且價格相對較高。


1.3 雷達液位計

導波雷達液位計是一種微波液位計,采用發 射-反射-接收的工作模式。雷達液位計在工作時是由天線發射出電磁波,這些波經被測對象表面反射后,再被天線接收,電磁波從發射到接收的時間與到液面的距離成正比。雷達液位計測量精確度高,幾乎可以測量所有介質。在實際運用中,雷達液位計有調頻連續波式和脈沖波式兩種。采用調頻連續波技術的雷達液位計,其功耗較大,須采用四線制,電路較為復雜;采用雷達脈沖波技術的雷達液位計,其功耗低,可直接用二線制的 24 V 直流電源供電,比較容易實現本質安全,這種雷達液位計的適用范圍更廣。


1.4 磁致伸縮液位計

磁致伸縮液位計主要是利用磁致伸縮的物理特性進行測量,不受介質的介電常數、壓力或溫度變化的影響。工作時,上端電子部件產生低壓電流脈沖,開始計時,產生磁場沿磁致伸縮線向下傳播,浮子隨著液位變化沿測量竿上下移動,浮子內有磁鐵,也產生磁場,兩個磁場相遇,磁致伸縮線扭曲形成扭應力波脈沖,脈沖速度已知,計算脈沖傳播時間即對應液位精確變化。


磁致伸縮液位計具有測量精度較高(可達到 1 mm)、易于安裝和維護簡單、可靠性強、安全性好等優點。


1.5 電容式液位計

電容式液位計是基于電容感應的原理,當被測介質浸沒電極的高度變化時,會引起其電容變化,高度變大,電容值變大,反之則變小,將液位高度的變化轉換成電信號輸出。電容式液位計的結構形式很多,有平極板式、同心圓柱式等。在 LNG 儲罐中一般是采用同心圓柱式,其電極棒一般采用不銹鋼 304 或 316 制造,經久耐用,可靠性好,正常情況下無須進行維修。


電容式液位計采用電容式直接測量法,傳感器直接與被測介質接觸,測量精度高,其表頭可直觀顯示液位參數,也可轉換成 4~20 mA 直流輸出信號,實現遠程監測。


2 液位測量裝置現狀

綜合上述幾種典型的液位測量裝置,壓差式液位計在陸用低溫儲罐、低溫罐車及船用 LNG 儲罐等深冷設備中應用非常為普遍。結合其長期以來的使用情況來看,還是存在液位計數不準確的現象。以LNG 儲罐為例,分析導致壓差式液位計不準確的因素。


1)在冬季較寒冷環境下,由于液位計液相管內的 LNG 介質無法汽化,管內是液態介質導致壓力無法正常傳輸到液位計感應元件。


2)儲罐的真空度微小破損,導致儲罐絕熱性能變差,內外熱交換而引起罐內超低溫液體沸騰致使液位波動劇烈。


3)各源產地 LNG 組分含量和密度不同,而儲罐內液位、壓力、充裝質量之間換算都是以一個固定的密度值進行。


如果實際充裝的 LNG 密度與理論計算所采用的 LNG 密度值相差較多,液位計的顯示值就會與實際值產生較大偏差。


4)受儲罐液面橫向面積的影響,對于相同 LNG變化量,臥式儲罐內的液面高度變化遠小于立式儲罐,反映到液位計上的讀數變化就比較小,而對于立式儲罐,LNG 液面高度變化就比較明顯,所以當臥式儲罐內 LNG 質量已經發生變化時,液位計表盤上指針顯示卻沒有變。


針對上述導致壓差式液位計測量不準的因素,建議可以通過以下途徑從一定程度上進行控制與改善:


1)保證 LNG 儲罐的真空度,防止熱交換的超標而引起罐內超低溫液體的沸騰造成液位計的晃動。


2)定期檢驗機械液位表。


3)盡量把儲罐充裝率控制在 90%及以下。


4)發揮遠傳液位計的作用,對液位測量數據進行相互比較。


5)加強對液位計的數值監控,至少保證 1 h 巡查記錄一次。


3 結束語

通過對幾種典型液位測量裝置的簡述可見,每種液位測量裝置都有自己的工作原理和特點。不同的應用條件,應根據具體情況和液位計原理去選擇和設計。出于安全方面考慮,船用儀表應設有冗余,且設備質量必須可靠,取得船級社產品證書。針對目前船用 LNG 儲罐的使用工況條件,建議壓差式液位計僅為日常監測使用,上海上自儀公司采用電容式液位計或雷達液位計作為液位報警和 ESD 聯鎖使用,同時應加強船員操作培訓,確保船舶航行安全。