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船用LNG储罐内液位丈量装配的分类、道理及选型特色比拟

宣布日期:2019-11-12 10:10:17  来历:  作者:  阅读次数:
【阅读推荐】:船用 LNG 储罐内液位的宁静监测,在 LNG 燃料水上操纵及第足轻重。本文对典范液位丈量装配的分类、道理及特色等停止比拟,并阐发致使今朝遍及操纵的压差式液位计不切确的影响身分及其处理路子。......

 摘       要:船用 LNG 储罐内液位的宁静监测,在 LNG 燃料水上操纵及第足轻重。本文对典范液位丈量装配的分类、道理及特色等停止比拟,并阐发致使今朝遍及操纵的压差式液位计不切确的影响身分及其处理路子。

 
在 LNG 水上操纵财产链中,LNG 存储长短常首要的关键,若何完成船用 LNG 储罐内液位的宁静监测,是重中之重。船级社标准对船用 LNG 储罐液位唆使、液位监控与报警有着明白请求:LNG 能源船标准请求 LNG 能源船上 LNG 储罐最少应设置当场显现的压力表、液位计,并完成高/高压报警、   高/低液位报警[1];而 LNG 加注趸船标原则请求 LNG加注举措办法上的 LNG 储罐装备 1套自力液位丈量装配用于平常操纵,3 套液位开关(此中最少 2 套彼此自力)用于高液位报警和高液位报警 ESD 联锁堵截和低液位报警功效[2]。
 
本文对典范液位丈量装配的分类、道理及特色等停止比拟,并阐发致使今朝遍及操纵的压差式液位计不切确的影响身分及其处理路子。
 
1   典范的液位丈量装配 
1.1   压差式液位计 
压差式液位计是操纵容器内平均液体的压强与高度成反比的干系,经由进程液体底部的压力来折算液位高度。以 LNG 储罐为例,设底部压力为 p,液面上的压力为 p0,液位高度为 h,则  p=p0+ρgh  (式中:ρ 为介质密度,g 为重力加快度。),因此△p =p-p0=ρgh,LNG 介质密度是已知的,压差△p与液位高度 h 成反比,测出压差就晓得被测液位高度。
 
凡是压差式液位计将被测旌旗灯号转换成 4~20 mA 直流输入旌旗灯号,与其余单元组合仪表或节制体系共同操纵,能够构成监测、记实、节制等主动化体系。 压差式液位计是比拟成熟的液位丈量仪表,具备小型、分量轻、坚忍抗振、保护量少、装配便利等特色,经由进程表压旌旗灯号反应液位高度,轻易完成远传,在产业上有着较为遍及的操纵。 
压差式液位计体系安排图
1.2 伺服液位计 
伺服液位计的丈量是基于浮力均衡的道理。经由进程检测浮子上浮力的变更,与事后设定的浮子分量停止比拟,若是二者之间存在偏差,则会经由进程马达驱动浮子停止高低调剂,直至偏差归零,在现实丈量进程中是经由进程监测丈量钢丝的张力来寻觅对应液位。伺服液位计普通装配在 LNG 储罐的顶部,其表头带液晶显现,具备防雷击功效。
 
伺服液位计是一种高精度丈量的液位计(精度可达 1 mm),具备丈量不变、保护量少、操纵寿命长等长处,但其装配调试比拟庞杂,且价钱绝对较高。 
伺服液位计道理图
1.3   雷达液位计 
导波雷达液位计是一种微波液位计,接纳发  射-反射-领受的任务情势。雷达液位计在任务时是由天线发射出电磁波,这些波经被测工具外表反射后,再被天线领受,电磁波从发射到领受的时候与到液面的间隔成反比。
雷达液位计道理图
雷达液位计丈量切确度高,几近能够丈量一切介质。在现实操纵中,雷达液位计有调频持续波式和脉冲波式两种。接纳调频持续波手艺的雷达液位计,其功耗较大,须接纳四线制,电路较为庞杂;接纳雷达脉冲波手艺的雷达液位计,其功耗低,可间接用二线制的 24 V 直流电源供电,比拟轻易完成实质宁静,这类雷达液位计的合用规模更广。 
 
1.4   磁致伸缩液位计 
磁致伸缩液位计首要是操纵磁致伸缩的物理特征停止丈量,不受介质的介电常数、压力或温度变更的影响。任务时,上端电子部件产生高压电流脉冲,起头计时,产生磁场沿磁致伸缩线向下传布,浮子跟着液位变更沿丈量竿高低挪动,浮子内有磁铁,也产生磁场,两个磁场相遇,磁致伸缩线歪曲构成扭应力波脉冲,脉冲速率已知,计较脉冲传布时候即对应液位切确变更。 
磁致伸缩液位计布局表示图
磁致伸缩液位计具备丈量精度较高(可达到   1  mm)、易于装配和保护简略、靠得住性强、宁静性好等长处。 
 
1.5   电容式液位计 
电容式液位计是基于电容感到的道理,当被测介质淹没电极的高度变更时,会引发其电容变更,高度变大,电容值变大,反之则变小,将液位高度的变更转换成电旌旗灯号输入。电容式液位计的布局情势良多,有平极板式、齐心圆柱式等。在 LNG 储罐中普通是接纳齐心圆柱式,其电极棒普通接纳不锈钢 304 或 316 制作,耐久耐用,靠得住性好,一般环境下不必停止维修。 
 
电容式液位计接纳电容式间接丈量法,传感器间接与被测介质打仗,丈量精度高,其表头可直观显现液位参数,也可转换成 4~20  mA 直流输入旌旗灯号,完成长途监测。 
 
2   液位丈量装配近况 
综合上述几种典范的液位丈量装配,压差式液位计在陆用高温储罐、高温罐车及船用 LNG 储罐等深冷装备中操纵很是为遍及。连系其持久以来的操纵环境来看,仍是存在液位计数不切确的景象。以LNG 储罐为例,阐发致使压差式液位计不切确的身分。 
1)在夏季较严寒环境下,因为液位计液相管内的 LNG 介质没法汽化,管内是液态介质致使压力没法一般传输到液位计感到元件。 
2)储罐的真空度细小破坏,致使储罐绝热机能变差,表里热互换而引发罐内超高温液体沸腾致使液位动摇猛烈。 
3)各源产地 LNG 组分含量和密度差别,而储罐内液位、压力、充装品质之间换算都因此一个牢固的密度值停止。若是现实充装的 LNG 密度与现实计较所接纳的 LNG 密度值相差较多,液位计的显现值就会与现实值产生较大偏差。 
4)受储罐液面横向面积的影响,对不异 LNG变更量,卧式储罐内的液面高度变更远小于立式储罐,反应到液位计上的读数变更就比拟小,而对立式储罐,LNG 液面高度变更就比拟较着,以是当卧式储罐内 LNG 品质已产生变更时,液位计表盘上指针显现却不变。 
 
针对上述致使压差式液位计丈量不准的身分,倡议能够经由进程以下路子从必然水平上停止节制与改良: 
1)保障 LNG 储罐的真空度,避免热互换的超标而引发罐内超高温液体的沸腾形成液位计的晃悠。 
2)按期查验机器液位表。 
3)尽可能把储罐充装率节制在 90%及以下。 
4)阐扬远传液位计的感化,对液位丈量数据停止彼此比拟。 
5)增强对液位计的数值监控,最少保障 1 h 放哨记实一次。 
 
3   竣事语  
经由进程对几种典范液位丈量装配的简述可见,每种液位丈量装配都有本身的任务道理和特色。差别的操纵前提,应按照具体环境和液位计道理去挑选和设想。出于宁静方面斟酌,船用仪表应设有冗余,且装备品质必须靠得住,获得船级社产物证书。针对今朝船用 LNG 储罐的操纵工况前提,倡议压差式液位计仅为平常监测操纵,接纳电容式液位计或雷达液位计作为液位报警和 ESD 联锁操纵,同时应增强海员操纵培训,确保船舶飞行宁静。
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