计量级与非计量级储罐该如何设置测量仪表?

储罐的测量主要有两个目的:控制储罐的存储量,满足收油、发油等生产运行;罐区库存计量,即存量管理。两种目的的测量方式不同,仪表的配备和选型也不同。本文所叙述的储罐主要为油品(包括原料油、中间油品、成品油、液化石油气及辅助生产油品)的储运系统在地上的钢制储罐。通过列举常用的储罐测量方案、控制方案和计量方案,介绍了常用的测量方法和测量原理,提供规范的、切实可行的工程设计方案。

计量级常压和低压储罐

01

液位测量仪表

液位测量仪表——可靠性要求较高的场合应取自连续液位测量仪表代替液位开关类仪表!

容积较大的储罐装载量多, 一旦发生事故损失较大,所以容积小于1×10⁵ m³ 的储罐应在罐顶设置液位连续测量仪表,容积不小于1×10⁵m³ 的储罐宜设置2套液位连续测量仪表,并应配备罐旁指示仪显示液位。为便于操作监视,应在控制系统中设置高、低液位报警。

为及时提醒操作人员,保障安全运行,应在控制系统中设置储罐的高高、低低液位报警,信号可取自连续测量仪表,也可取自液位开关。为了防止抽空或者冒罐,容积不小于1×10⁵m³的储罐宜采用液位高高联锁关闭罐进口管道开关阀、液位低低联锁停泵并关闭出口管道开关阀的控制方案,联锁 号宜取自液位连续测量仪表,也可取自液位开关,联锁应在控制系统中实现。

由于连续测量仪表可以实时测量过程变量并能连续观察确定仪表的工作状态,比不常动作的开关类仪表更可靠,有些仪表还具备自诊断功能,所以可靠性要求较高的场合应取自连续液位测量仪表代替液位开关类仪表。

02

温度测量仪表

温度测量仪表——计量级储罐应设置多点热电阻温度计,安装于罐顶。

当采用直接测量液位高度的方法测量容积,并需要计算标准体积、标准密度时,需要测量油品的温度。对于储罐内的油品温度可能不均匀的情况,应设置多点热电阻温度计或单点热电阻温度计测量,并计算罐内油品的平均温度,输出信号接入储罐 液位连续测量仪表。

计量级储罐应设置多点热电阻温度计,安装于罐顶,按照储罐有效高度范围内每3m等间距平均布置的方式确定测温点数,多点温度检测元件的最少点数应符合GB/T 21451.4—2008《石油和液体 石油产品储罐中液位和温度自动测量法常压罐中的温度测量》中的规定,见下表所列。

表1 多点温度检测元件的最少点数

文献[2]中第6.2条还规定:油罐内配备了有效使用的混合器或循环系统;最大竖向温度变化小于1℃;储罐容积小于159 m³或液位低于3 m等情况时,在罐下部设置单点温度计即可,不需要设多点温度计。热电阻温度计可单独设置,也可采用与油水界位测量仪表集成的形式。为了在现场观察罐内介质温度,宜在储罐下部设置双金属温度计。

03

压力变送器

压力变送器——用于密度计算的压力或差压变送器,取源口设置在正常操作的最低液位以下、油水界位以上;

采用雷达液位计、伺服液位计、磁致伸缩液位计、静压法等测量液位并换算油品总质量或容积时,需要测量油品密度,分为以下两种情况:

1)当采用混合法计量,通过雷达液位计、伺服 液位计、磁致伸缩液位计等直接测量液位高度时, 常压储罐应采用1台压力变送器,低压储罐采用2台压力变送器或1台差压变送器测量并计算平均密度,提高计算精度。

2)当采用静压法计量,通过测量油品罐底压力计算液位时,应采用2台压力变送器测量并计算 密度,由于受密度测量取源口间距和操作液位的限 制,只能测得罐下部2个取源口之间油品的密度。

用于密度计算的压力或差压变送器,取源口设置在正常操作的最低液位以下、油水界位以上,输出信号接入储罐液位连续测量仪表或储罐数据管理单元。

计量级压力储罐

01

液位仪表

液位仪表——不必过分强调测量的共因失效和故障。

压力储罐的仪表设置要考虑压力运行的条件, 应在罐顶设置2套液位连续测量仪表,并应配罐旁指示仪显示液位,应在控制系统中设置高、低液位报警。这2套液位连续测量仪表的测量原理可以相同或不同。有些项目要求采用2套不同测量原理的仪表,实际上意义不大,储罐的液位测量条件并不苛刻,时间常数也较大,目前采用的仪表已经很成熟可靠,不必过分强调测量的共因失效和故障。如果一味强调采用2套不同测量原理的仪表而不是根据介质特性选择适用的仪表,就可能造成仪表选型不合理。生产装置中的塔、罐等设备的液位测量条件通常比油品储罐苛刻,且多采用单套或2套相同的仪表,因而储罐的测量也不必过分配置。

为及时提醒操作人员,保障安全运行,应在控制系统中设置储罐的高高、低低液位报警及联锁,信号可取自连续测量仪表,也可取自液位开关。为了防止抽空或者冒罐,储罐采用液位高高联锁关闭罐进口管道开关阀、液位低低联锁停泵的控制方案,联锁信号宜取自液位连续测量仪表,也可取自液位开关,联锁应在控制系统中实现。

计量级压力储罐需要按照计量级要求设置测量方案,当采用直接测量液位高度的方法测量容积,并需要计算标准体积、标准密度时,需要测量油品的温度。所以对于油罐内的油品温度可能不均匀的情况,应设置多点热电阻温度计测量并计算油罐内油品的平均温度,输出信号接入储罐液位连续测量仪表。

02

温度仪表

温度仪表——计量级储罐设置的多点热电阻温度计安装于罐顶,按照储罐有效高度范围内每3m等间距平均布置的方式确定测温点数。

计量级储罐设置的多点热电阻温度计安装于罐顶,按照储罐有效高度范围内每3m等间距平均布置的方式确定测温点数,多点温度检测元件的最少点数应符合文献[2]的规定。

当储罐油品竖向温度变化较小时,在罐下部设置单点温度计即可,不需要设多点温度计。热电阻温度计可单独设置,也可采用与油水界位测量仪表集成的形式。为了现场观察罐内介质温度,宜在储罐下部设置双金属温度计。

当采用雷达液位计、伺服液位计、磁致伸缩液 位计等直接测量液位并换算油品总质量或容积时, 需要测量油品密度。压力储罐采用2台压力变送器或1台差压变送器测量并计算平均密度,提高计算精度。

用于密度计算的压力或差压变送器,取源口设置在正常操作的最低液位以下、油水界位以上,输出信号接入储罐液位连续测量仪表或储罐数据管理单元。

含水介质储罐应设置油水界位测量仪表,可采用单独的测量仪表,也可采用与热电阻温度计集成形式的,信号接入储罐液位连续测量仪表,用以计算油品的实际液位。

03

压力仪表

压力仪表——应在罐顶设置压力变送器和压力表,有的储罐还需要配备2套压力变送器。

应在罐顶设置压力变送器和压力表,有的储罐还需要配备2套压力变送器。为了减少取源接口堵塞引起共因失效,压力变送器和压力表不共用同一取源接口。球罐需要氮气密封时,应设置压力分程控制。氮气入口管线应设置压力表。根据 SH 3136—2003《液化烃球型储罐安全设计规范》, 压力储罐一般不设置就地液位指示仪表,当需要就地液位指示仪表时,不应采用玻璃板液位计。

计量级和非计量级储罐的测量仪表设置

与非计量级储罐相比,非计量级常压和低压储罐的仪表配备相对简单,液位连续测量仪表不需要计量级仪表的精度,也不需要对连续在线测量罐中油品的密度进行密度补偿。非计量级储罐温度测量仅用于过程监测, 宜设置单点热电阻配现场温度变送器,输出信号接入罐区控制系统,其他仪表的设置与计量级常压和低压储罐类似。

与计量级压力储罐相同,仪表设置要考虑压力运行的条件,应在罐顶设置2套液位连续测量仪表,并应配罐旁指示仪显示液位。这2套液位连续测量仪表的测量原理可以相同或不同。应在控制系统中设置高、低液位报警。

非计量级储罐温度测量仅用于过程监测,宜设置单点热电阻配现场温度变送器,输出信号接入罐区控制系统。

总之,石油化工油品储罐的计量与测量方案应根据工艺运行的需要、工厂的自动控制水平和管理水平设计。根据油品储罐的压力分类、计量与非计量分类、罐区规模、介质特性等情况综合考虑,设置计量仪表和测量仪表的方案,确定合适的测量仪表种类、报警方案以及设定方式。

罐区生产运行的主要监控仪表是液位连续测量仪表,对于压力储罐及压力变送器,应在控制系统中设置重要过程变量的多级报警和联锁。储罐计量仪表要考虑合适的测量方式,满足计量标准所需的仪表精度,应为温度补偿和密度补偿设置仪表。

拓展知识

储罐根据储运工艺的需要分为计量级和非计量级,测量仪表方案也相应地分为计量级和非计量级,计量级测量方案有时也称为控制级测量方案。由于这两种测量方案的仪表设置需求不同,所以储罐的自控设计应根据储运工艺的需要按照计量级或非计量级设置储罐的测量仪表方案。

需要对外贸易结算和交接计量的储罐应按计量级设计,通常原油罐、成品油罐等与全厂物料平衡有关的储罐应设计为计量级储罐,应采用计量级测量仪表方案,仪表测量精度应符合国家有关计量标准或国际间贸易互认标准。

石油化工厂内各生产装置之间的油品缓冲存储、库存控制用途的中间原料罐、中间油品罐及其他辅助油品储罐应按非计量级设计,应采用非计量级测量仪表方案,仪表测量精度应符合库存控制需要。

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