液位計(jì)測量一般過程與庫存儲(chǔ)罐計(jì)量使用原理

    確定特定應(yīng)用程序所需的級(jí)別檢測類型有時(shí)會(huì)令人困惑。當(dāng)我們考慮過程儲(chǔ)罐液位與庫存儲(chǔ)罐計(jì)量時(shí)，尤其如此。
    水平測量有許多方面，從點(diǎn)水平指示到防止容器過滿，到極其精確的測量，提供了貿(mào)易交接所需的精確度。特定應(yīng)用所需的儀器將根據(jù)測量要求而變化。當(dāng)我們考慮過程儲(chǔ)罐液位與庫存儲(chǔ)罐計(jì)量 - 也可能包括貿(mào)易交接儲(chǔ)罐計(jì)量 - 用于每次測量的儀器將是不同的。兩種類型的測量值之間有什么區(qū)別？每種測量值的使用位置是什么？本文將解壓縮這些問題并提供一些示例，說明每個(gè)問題的位置。
 

處理罐液位
    在許多應(yīng)用中，只需要一般的庫存信息或過程控制。這些通常是過程工業(yè)中的應(yīng)用，其中存儲(chǔ)容器中的材料定期（每天，每周或根據(jù)需要）從設(shè)施的一個(gè)部分轉(zhuǎn)移到另一個(gè)部分，或者作為批處理以產(chǎn)生較終產(chǎn)品。該產(chǎn)品在一個(gè)設(shè)施內(nèi)使用，不會(huì)改變所有權(quán)。這方面的一個(gè)例子是用于生產(chǎn)較終產(chǎn)品的散裝原料。用于這些應(yīng)用的容器通常相當(dāng)小。尺寸可以從幾百到40,000加侖或更多。
    庫存對于成本考慮很重要，并確保產(chǎn)品及時(shí)重新訂購。但是，由于產(chǎn)品不會(huì)改變所有權(quán)，因此準(zhǔn)確性要求不那么嚴(yán)格。該過程中使用的產(chǎn)品量可以通過累計(jì)流量計(jì)測量，或者使用液位變送器根據(jù)罐液位的變化計(jì)算。通常，一般庫存控制應(yīng)用的精度要求為±1英寸。
    用于一般庫存控制的較常見的液位測量裝置是標(biāo)準(zhǔn)的自由空氣雷達(dá)和導(dǎo)波雷達(dá)儀器。這些產(chǎn)品可提供低至幾毫米的精度，足以滿足一般庫存要求。這些液位變送器的輸出可以線性化（圖1），以提供容器內(nèi)容的體積指示。一般過程和控制級(jí)設(shè)備通常不需要額外的溫度和密度變化補(bǔ)償。

庫存儲(chǔ)罐計(jì)量
    在某些應(yīng)用中，需要更高精度的測量。這些應(yīng)用通常用于水平不那么重要的產(chǎn)品，但為了庫存目的，需要知道容器中材料的體積�？蛻粜枰狝PI（美國石油協(xié)會(huì)）標(biāo)準(zhǔn)中稱為自動(dòng)儲(chǔ)罐計(jì)量（ATG）的系統(tǒng)。需要更高精度的常見產(chǎn)品是油，燃料，食用油，醇類，某些溶劑和果汁。ATG系統(tǒng)通常使用過程等級(jí)儀器，但需要額外增加以提高精度，例如溫度校正（點(diǎn)或多點(diǎn)），以及提供內(nèi)置密度校正表的系統(tǒng)。溫度校正可調(diào)節(jié)產(chǎn)品的熱膨脹，因?yàn)檫@會(huì)影響給定體積產(chǎn)品的精確水平。
    例如，對于100英尺的罐直徑，1℃的溫度變化可以使罐的液位膨脹或收縮至其實(shí)際水平的0.1％。在10米高的水箱中，0.1％意味著水平變化10毫米，即78.6桶。
    對于庫存罐計(jì)量應(yīng)用，使用水平，溫度和有時(shí)壓力（用于密度計(jì)算）測量儀器。常見技術(shù)包括雷達(dá)，導(dǎo)波雷達(dá)，有時(shí)還包括壓力測量變送器。這些技術(shù)可以提供±2至3毫米的精度和更好。
    電平變送器越精確越好。使用與上述相同的罐尺寸，2毫米的水平誤差為15.7桶。
    因此，如果您將熱膨脹的差異添加到變送器精度的差異中，則可能會(huì)出現(xiàn)數(shù)千美元的庫存錯(cuò)誤。對于擁有20輛坦克的油庫而言，這可能超過100,000美元的產(chǎn)品差異，必須加以考慮。

保管轉(zhuǎn)移罐計(jì)量
 

    在這個(gè)儲(chǔ)罐測量部分中，有些應(yīng)用需要較高的精度測量; 這些被稱為貿(mào)易交接罐計(jì)量。這些應(yīng)用程序通常是將產(chǎn)品從一個(gè)地點(diǎn)移動(dòng)到另一個(gè)地點(diǎn)或更改所有權(quán)（保管從一方轉(zhuǎn)移到另一方）以及產(chǎn)品由一個(gè)或多個(gè)政府實(shí)體征稅的應(yīng)用程序。銷售點(diǎn)的例子包括石油和燃料終端（LNG，NGL，LPG，噴氣燃料，原油，柴油等），食用油儲(chǔ)存和酒精儲(chǔ)存容器。這些通常是大直徑的坦克，直徑為40到120英尺，高30到65英尺，可能包含數(shù)十萬到數(shù)百萬加侖的產(chǎn)品。
    對于這些高精度要求，需要使用貿(mào)易交接箱液位計(jì)測量系統(tǒng)。庫存儲(chǔ)罐計(jì)量與貿(mào)易交接儲(chǔ)罐計(jì)量的標(biāo)準(zhǔn)可在API章節(jié)3.1B中參考，標(biāo)題為“儲(chǔ)罐計(jì)量 - 通過自動(dòng)儲(chǔ)罐計(jì)量測量固定儲(chǔ)罐中液態(tài)烴的液位測量的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐”。一英寸的誤差可以等于數(shù)千加侖的產(chǎn)品，因此可以獲得數(shù)千美元的庫存。
    對于貿(mào)易交接罐測量應(yīng)用，使用較準(zhǔn)確的液位，溫度，有時(shí)壓力（用于密度）測量儀器（圖2）。技術(shù)包括自由空間雷達(dá)和伺服測量變送器。這些技術(shù)可以提供小于±1 mm的精度。
    在所示的兩種儲(chǔ)罐計(jì)量應(yīng)用中（圖2和圖3），需要溫度補(bǔ)償來調(diào)節(jié)由于熱膨脹導(dǎo)致的測量材料的液位變化。取決于應(yīng)用和所需的精度，溫度變送器可以是單個(gè)點(diǎn)或可以是跨越液位測量范圍的多個(gè)點(diǎn)，因?yàn)榇蟮墓蘅梢跃哂袕牡撞康巾敳康膶挏囟确植肌Ｔ谝恍┕拗写嬖诜謱�，因�(yàn)樘砑拥膩碜圆煌瑏碓吹漠a(chǎn)品可能不容易混合，并且重要的是在不同層中測量溫度。對于溫度測量，API第7章提供了如何確定正確的點(diǎn)測量或平均測量的指導(dǎo)。

    除了精確的水平和溫度測量外，一些應(yīng)用還需要補(bǔ)償密度的變化。對于這些應(yīng)用，包括壓力變送器以提供容器內(nèi)容物的質(zhì)量測量。水平儀器與質(zhì)量測量相結(jié)合可以檢測容器變形（膨脹），這是由于施加在容器壁上的靜水壓力導(dǎo)致的非常大的容器的特征。
    在許多船只，還需要測量在容器底部積水，被稱為waterbottom。大部分積聚來自從石油和油基液體中滴出的水，以及通過容器中的通風(fēng)口和浮頂油罐上的墊圈滲入的水。水分離并下沉到容器的底部，并且必須考慮到達(dá)到容器中產(chǎn)品的NSV（凈標(biāo)準(zhǔn)體積）。測量水底的一個(gè)顯而易見的原因是，只有所需的產(chǎn)品在貿(mào)易交接中被測量和支付，而不是水。它被測量為允許從NSV中扣除水作為儲(chǔ)罐計(jì)量系統(tǒng)的一部分。出于維護(hù)原因，還要進(jìn)行除水; 也就是說，維護(hù)部門希望定期清除水，以防止罐底生銹，從而導(dǎo)致泄漏并造成環(huán)境危害。
    通常使用電容水平液位計(jì)測量水底（圖3）。電容發(fā)射器使用高介電和導(dǎo)電水與低介電和非導(dǎo)電碳?xì)浠�合物之間的電差異來確定界面。在大多數(shù)情況下，電容傳感器包含在溫度傳感器的底部或使用伺服儀表。
庫存管理系統(tǒng)可以進(jìn)一步利用這些系統(tǒng)之一生成的數(shù)據(jù)。與各種現(xiàn)場儀表一起，完整的庫存管理系統(tǒng)可以輕松訪問所收集的數(shù)據(jù)。來自現(xiàn)場設(shè)備的輸出與用于進(jìn)行體積和質(zhì)量校正的儲(chǔ)罐計(jì)量網(wǎng)關(guān)連接，包括API校正表和捆扎表（TCT），并且可以向僅需要使用瀏覽器進(jìn)行訪問的客戶提供數(shù)據(jù)。
    還有基于Microsoft Windows的軟件選項(xiàng)，甚至可以將更正后的測量結(jié)果輸入PLC或DCS。網(wǎng)關(guān)或軟件可以提供計(jì)算以將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為體積或質(zhì)量測量，以滿足由NMi和PTB等機(jī)構(gòu)批準(zhǔn)的權(quán)重和度量的要求。OIML和API就這些實(shí)踐和準(zhǔn)確性提出建議。網(wǎng)關(guān)或軟件可以包括Web服務(wù)器，使數(shù)據(jù)幾乎可以從任何位置訪問。
    液位測量取決于應(yīng)用的要求。對于過程儲(chǔ)罐液位，通常只需要液位計(jì)，因?yàn)橹皇褂靡何粶y量。在處理庫存或貿(mào)易交接儲(chǔ)罐計(jì)量應(yīng)用時(shí)，需要額外的考慮因素，如溫度和壓力補(bǔ)償以及儲(chǔ)罐計(jì)量網(wǎng)關(guān)或軟件，以達(dá)到所需的精度。這里的主要區(qū)別是需要質(zhì)量或體積，而不僅僅是水平值。與熟悉各種技術(shù)的儀器供應(yīng)商合作，可以建議設(shè)備滿足您的需求，但不要超過您的錢包。較終結(jié)果是以正確的格式獲得工廠所需的水平或體積數(shù)據(jù)，這將使您的任務(wù)更容易。