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雷達液位計應用于外浮頂原油儲罐中案例分析
點擊次數：648 發布時間：2015-7-15
本文導讀：本文首先對于雷達液位計的測量原理和特點進行了分析，并根據雷達液位計的產品及安裝上的特點對大型浮頂罐雷達液位計及輔助設備選型及安裝進行詳細介紹，通過本文的指導可對于油田行業類似工程的設計施工有一定的參考價值。
隨著國家對于能源的需求的越來越旺盛，能源類型的多樣化進程也在不斷推進，石油行業近幾年來遭遇的波動也非常的明顯，其行業發展可謂是變化多端。針對于此現象，行業企業在面對未來的市場影響要做到未雨綢繆，需要在平時對石油資源進行適當的儲備。由于引發對原油儲罐的需求也必然會不斷增加。
根據我們的相關調查發現，浮頂罐已經成為了儲備基地普遍采用的原油儲罐，對于儲罐的液位測量，及測量數據的應用已經成為了儲備庫生產管理的重要工作內容。撰寫本文就是向朋友們介紹已經在罐區普遍在使用的雷達液位計，因為其產品能夠對浮頂原油儲罐內的液位、溫度以及水位進行高精度測量，滿足大型原油儲備庫油品庫存統計、管理的要求。在今后肯定會在罐區有更大的應用前景，相信本文對于涉及到此項工作的朋友有所幫助。
一、雷達液位計的特點及測量原理
1.雷達液位計的特點
雷達液位計之所以受到諸多油田企業的青睞，主要是因為該測量方法相對于其他方法來說，具有諸多優勢。首先，雷達液位計是一體化設計，在具體使用過程中，各個機械之間不會出現磨損的情況，使用壽命較長。其次，雷達液位計在測量過程中其天線所發射出來的電磁波，在傳輸的過程中不會受到任何介質的阻礙，不但能夠及時測量，而且測量的結果精度高。再次，雷達液位計的測量范圍很大，zui大可以達到35m左右，可以適用于高溫、高壓的液位測量。zui后，雷達液位計中所涉及到的天線，所采用的都是高質量的材料，具有較強的抗腐蝕性，即使在極其惡劣的環境下，也能夠正常使用[1]。
2.雷達液位計的測量原理
在雷達液位計的工作模式中，主要涉及了三個環節，即發射、反射和接收。雷達液位計開始進行測量的時候，其自身的天線會發射電磁波，這些電磁波在被天線重新接收之前，會經過被測對象的表面反射。自發射到重新接收，期間所用的時間與被測對象的距離是成正比的，其關系式為：D=CT/2。其中，D、C、T分別表示的是雷達液位計到液面的距離、光速和電磁波運行時間。通常情況下，電磁波的傳輸速度都是常數，這樣，在明確了電磁波自發射到接收所用的時間之后，便可以準確的計算出原油儲罐中液位的具體情況。
就目前雷達液位計應用的現狀來看，常見的方式主要有調頻連續波式和脈沖波式兩種。這兩種方式的液位計都有其各自的特點，前者功耗大，電子電路較為復雜，而且必須采用四線制。后者則是功耗較低，度高，可采用二線制。因此，雖然以上兩種方式都比較常用，但是應用范圍更廣的還屬脈沖波式液位計。
二、大型浮頂罐雷達液位計及輔助設備選型及安裝
1.浮頂罐雷達液位計的選擇
浮頂罐雷達液位計的選擇主要包括兩項內容，即天線的選擇與供電電壓的選擇。目前，可供雷達液位計選擇的天線類型主要有錐形天線、導波管陣列天線和拋物面型天線幾種。由于原油浮頂儲罐的構成介質中，涉及到鋼制浮盤，因此，如何透過浮盤來對儲罐內的液位進行有效測量便成為了液位儀表選擇所面臨的一項主要問題。根據之前對普通儲罐天線選擇的經驗來看，天線發射電磁波信號的能力以及抗*力與其尺寸是有直接關系的，尺寸越大，其發射電磁波的能力就越強，抗*力也隨之增強。反之，則越弱。由此可見，在三種可選天線中，效果的應該是拋物面型天線，但這種類型的天線只適合普通原油儲罐，對浮頂罐卻不適合。經分析，根據浮頂罐的特點，應該選擇帶有導波管的雷達天線。利用這種類型的天線對液位進行測量，可以用導波管穿過浮盤進行直接檢測，輕松的解決了上述問題。事實證明，此種方法不僅能夠直接對液位進行測量，而且其測量結果也非常[2]。
其次是對供電電壓的選擇，一般來說，原油儲備庫都具有一定的規模，這主要是由于儲罐的直徑較大所導致的。在這種情況下，即使儲備庫設置了控制中心和遠程控制單元，那么也不可避免會有超過1km的信號電纜存在，從而導致線路壓降過大。因此，為了確保雷達液位計的正常使用，對于供電電壓的選擇，應該選擇在220VAC供電的雷達液位計。
2.多點溫度計的選型和安裝
在對浮頂罐內油品液位進行測量的時候，原油的溫度是測量中的一項重要監控參數。因此，必須在浮頂罐上安裝相應的多點溫度計，這也是困擾工作人員的一個主要問題。就目前對浮頂罐的測量方法來看，需要對液面以下每3米處的介質溫度進行檢測，當前所采用的多點溫度計大多都是以PT100作為測量元件。為了更好的對其進行運輸和安裝，通常整體結構都會采用軟纜式結構，這種結構主要是將多點溫度計安裝在金屬套管內，相當于給儲罐安裝了一根導向柱，很有可能導致浮盤卡死無法上下浮動。由此可見，這些安裝方法是行不通的[3]。
鑒于此，在對多點溫度計進行安裝的時候，我們可以根據實際情況，將其安裝在導向柱的內部，盡可能將雷達液位計和多點溫度計放在一個導向柱內，并將此導向柱安裝在儲罐的一側，使其與另一側的導向柱相對稱，這樣，雷達液位計和多點溫度計就可以得到合理安裝，而且還不會對浮盤的使用造成影響。
3.罐底水位檢測
原油中含有一定量的水分，當其進入儲罐之后，隨著時間的不斷增長，內含的水分也會逐漸被分離開來并沉積在儲罐的底部。我們以10×104m3的原油儲罐為例，該儲罐的直徑為80m，如果原油經過長時間的沉積之后，其內含的水分沉積在罐底，存有10mm高的水，那么，在整個原油儲罐中，就相當于有50m3的存水。如果存水量達到1m，那么就說明罐內的含水量為5000m3，如果是滿灌的情況下，那么就說明庫存中有5%的含水量。這對于一個儲備庫來說，是一個不小的數字。如果相關工作人員不能夠將罐底的水位進行充分了解的話，那么勢必會對儲備庫的生產管理產生較大的影響。由此可見，對罐底水平進行準確檢測也是一項非常重要的工作。在以往的罐底水位檢測中，常用的方法主要是側裝式或頂裝式油水界面儀進行檢測，如果采用的是側裝式油水界面儀，那么則需要在油罐的底部增加開孔，這樣就會涉及到原油儲罐的保溫防凍問題。而如果采用頂裝式油水界面儀，那么便會遇到與多點溫度計同樣的安裝問題。因此，工作人員在對檢測方法進行選擇的時候，應該根據儲備庫的實際需求來合理選擇[4]。
三、雷達液位計在原油儲罐中的未來應用前景
綜上所述，隨著我國社會發展對石油需求的不斷增加，建立相應的石油戰略儲備系統已經成為當前相關部門的一項重要工作。浮頂罐作為目前儲備系統中zui常用的原油儲罐，如何實現對浮頂罐液位的自動檢測已經成為了相關部門所面臨的一項重大課題。本文所介紹的雷達液位計，采用的是發射——反射——接收的工作模式，能夠做到對原油儲罐內液位、溫度以及水平的有效檢測，確保儲罐內油品能夠滿足統計與管理的根本需求。由此可見，在未來的時間里，雷達液位計在浮頂罐上的應用必然會越來越廣泛。
隨著國家對于能源的需求的越來越旺盛，能源類型的多樣化進程也在不斷推進，石油行業近幾年來遭遇的波動也非常的明顯，其行業發展可謂是變化多端。針對于此現象，行業企業在面對未來的市場影響要做到未雨綢繆，需要在平時對石油資源進行適當的儲備。由于引發對原油儲罐的需求也必然會不斷增加。
根據我們的相關調查發現，浮頂罐已經成為了儲備基地普遍采用的原油儲罐，對于儲罐的液位測量，及測量數據的應用已經成為了儲備庫生產管理的重要工作內容。撰寫本文就是向朋友們介紹已經在罐區普遍在使用的雷達液位計，因為其產品能夠對浮頂原油儲罐內的液位、溫度以及水位進行高精度測量，滿足大型原油儲備庫油品庫存統計、管理的要求。在今后肯定會在罐區有更大的應用前景，相信本文對于涉及到此項工作的朋友有所幫助。
一、雷達液位計的特點及測量原理
1.雷達液位計的特點
雷達液位計之所以受到諸多油田企業的青睞，主要是因為該測量方法相對于其他方法來說，具有諸多優勢。首先，雷達液位計是一體化設計，在具體使用過程中，各個機械之間不會出現磨損的情況，使用壽命較長。其次，雷達液位計在測量過程中其天線所發射出來的電磁波，在傳輸的過程中不會受到任何介質的阻礙，不但能夠及時測量，而且測量的結果精度高。再次，雷達液位計的測量范圍很大，zui大可以達到35m左右，可以適用于高溫、高壓的液位測量。zui后，雷達液位計中所涉及到的天線，所采用的都是高質量的材料，具有較強的抗腐蝕性，即使在極其惡劣的環境下，也能夠正常使用[1]。
2.雷達液位計的測量原理
在雷達液位計的工作模式中，主要涉及了三個環節，即發射、反射和接收。雷達液位計開始進行測量的時候，其自身的天線會發射電磁波，這些電磁波在被天線重新接收之前，會經過被測對象的表面反射。自發射到重新接收，期間所用的時間與被測對象的距離是成正比的，其關系式為：D=CT/2。其中，D、C、T分別表示的是雷達液位計到液面的距離、光速和電磁波運行時間。通常情況下，電磁波的傳輸速度都是常數，這樣，在明確了電磁波自發射到接收所用的時間之后，便可以準確的計算出原油儲罐中液位的具體情況。
就目前雷達液位計應用的現狀來看，常見的方式主要有調頻連續波式和脈沖波式兩種。這兩種方式的液位計都有其各自的特點，前者功耗大，電子電路較為復雜，而且必須采用四線制。后者則是功耗較低，度高，可采用二線制。因此，雖然以上兩種方式都比較常用，但是應用范圍更廣的還屬脈沖波式液位計。
二、大型浮頂罐雷達液位計及輔助設備選型及安裝
1.浮頂罐雷達液位計的選擇
浮頂罐雷達液位計的選擇主要包括兩項內容，即天線的選擇與供電電壓的選擇。目前，可供雷達液位計選擇的天線類型主要有錐形天線、導波管陣列天線和拋物面型天線幾種。由于原油浮頂儲罐的構成介質中，涉及到鋼制浮盤，因此，如何透過浮盤來對儲罐內的液位進行有效測量便成為了液位儀表選擇所面臨的一項主要問題。根據之前對普通儲罐天線選擇的經驗來看，天線發射電磁波信號的能力以及抗*力與其尺寸是有直接關系的，尺寸越大，其發射電磁波的能力就越強，抗*力也隨之增強。反之，則越弱。由此可見，在三種可選天線中，效果的應該是拋物面型天線，但這種類型的天線只適合普通原油儲罐，對浮頂罐卻不適合。經分析，根據浮頂罐的特點，應該選擇帶有導波管的雷達天線。利用這種類型的天線對液位進行測量，可以用導波管穿過浮盤進行直接檢測，輕松的解決了上述問題。事實證明，此種方法不僅能夠直接對液位進行測量，而且其測量結果也非常[2]。
其次是對供電電壓的選擇，一般來說，原油儲備庫都具有一定的規模，這主要是由于儲罐的直徑較大所導致的。在這種情況下，即使儲備庫設置了控制中心和遠程控制單元，那么也不可避免會有超過1km的信號電纜存在，從而導致線路壓降過大。因此，為了確保雷達液位計的正常使用，對于供電電壓的選擇，應該選擇在220VAC供電的雷達液位計。
2.多點溫度計的選型和安裝
在對浮頂罐內油品液位進行測量的時候，原油的溫度是測量中的一項重要監控參數。因此，必須在浮頂罐上安裝相應的多點溫度計，這也是困擾工作人員的一個主要問題。就目前對浮頂罐的測量方法來看，需要對液面以下每3米處的介質溫度進行檢測，當前所采用的多點溫度計大多都是以PT100作為測量元件。為了更好的對其進行運輸和安裝，通常整體結構都會采用軟纜式結構，這種結構主要是將多點溫度計安裝在金屬套管內，相當于給儲罐安裝了一根導向柱，很有可能導致浮盤卡死無法上下浮動。由此可見，這些安裝方法是行不通的[3]。
鑒于此，在對多點溫度計進行安裝的時候，我們可以根據實際情況，將其安裝在導向柱的內部，盡可能將雷達液位計和多點溫度計放在一個導向柱內，并將此導向柱安裝在儲罐的一側，使其與另一側的導向柱相對稱，這樣，雷達液位計和多點溫度計就可以得到合理安裝，而且還不會對浮盤的使用造成影響。
3.罐底水位檢測
原油中含有一定量的水分，當其進入儲罐之后，隨著時間的不斷增長，內含的水分也會逐漸被分離開來并沉積在儲罐的底部。我們以10×104m3的原油儲罐為例，該儲罐的直徑為80m，如果原油經過長時間的沉積之后，其內含的水分沉積在罐底，存有10mm高的水，那么，在整個原油儲罐中，就相當于有50m3的存水。如果存水量達到1m，那么就說明罐內的含水量為5000m3，如果是滿灌的情況下，那么就說明庫存中有5%的含水量。這對于一個儲備庫來說，是一個不小的數字。如果相關工作人員不能夠將罐底的水位進行充分了解的話，那么勢必會對儲備庫的生產管理產生較大的影響。由此可見，對罐底水平進行準確檢測也是一項非常重要的工作。在以往的罐底水位檢測中，常用的方法主要是側裝式或頂裝式油水界面儀進行檢測，如果采用的是側裝式油水界面儀，那么則需要在油罐的底部增加開孔，這樣就會涉及到原油儲罐的保溫防凍問題。而如果采用頂裝式油水界面儀，那么便會遇到與多點溫度計同樣的安裝問題。因此，工作人員在對檢測方法進行選擇的時候，應該根據儲備庫的實際需求來合理選擇[4]。
三、雷達液位計在原油儲罐中的未來應用前景
綜上所述，隨著我國社會發展對石油需求的不斷增加，建立相應的石油戰略儲備系統已經成為當前相關部門的一項重要工作。浮頂罐作為目前儲備系統中zui常用的原油儲罐，如何實現對浮頂罐液位的自動檢測已經成為了相關部門所面臨的一項重大課題。本文所介紹的雷達液位計，采用的是發射——反射——接收的工作模式，能夠做到對原油儲罐內液位、溫度以及水平的有效檢測，確保儲罐內油品能夠滿足統計與管理的根本需求。由此可見，在未來的時間里，雷達液位計在浮頂罐上的應用必然會越來越廣泛。