LL系列外测液位仪在液化石油气球罐上的运用

ELL系列外测液位仪在液化石油气球罐上的运用蒲良刘志强李新平（新疆油田公司、石西油田作业区、天然气处理站）摘要：在新疆准格尔沙漠腹地大温差工况中，石油液化气球罐的液位测量采用传统玻璃板液位计与差压式液位计难以达到较高的精度，本文介绍了一种ELL外侧液位计在上述工况应用中得到了较高的精度。关键词：外测液位计；大温差；高精度；石油天然气液位测量；引言液化石油气简称液化气是石油产品之一英文缩写为LPG，。主要成份为C3/C4在适当压力和温度下以液态储存于储罐容器中。属于易燃、易爆危险品，在液化气存储中需要对其准确地进行测量和观察。但由于液化气的介电常数gr1.9，液化程度受温度压力变化影响很大，在平繁的收发和倒罐作业时，大罐内的储量变化很大很快，在高达十几米的储油大罐靠传统的人工测量和观察劳动强度极大，也难于准确计量，稍不谨慎出现冒油和空罐都会造成安全隐患。因此其液位测量一直是困扰液化气存储的难题。因此，选择一个性能稳定、安全可靠的液位测量设备是保障轻烃储备站安全平稳运行的关键因素。一、基本概况：石西天然气处理站是新疆油田公司规模最大的伴生气处理站，一级要害站库。于1998年10月建成投产，包括两套独立的50×104Nm3/d处理装置每天生产液化气和轻烃近百吨；一个轻烃储备站，包括1000方液化石油气球罐4座。根据规范要求“每座压力储罐应配备两套独立且不同类型的液位测量仪表”，石西天然气处理站球罐以前采用的液位测量设备为玻璃板液位计加上1151差压变送器。二、目前测量产品存在的缺陷：玻璃板液位计采用U型管原理，副管与罐体上下联通，理论上副管内液面和罐体内液面应该始终保持一致。但由于球罐直径为12米而玻璃管直径为2.5cm的细管。两者相差极大，这就造成罐体和玻璃管内部液体受到外界环境条件的影响也不一样，由于液体温度直接影响液体的密度，这就造成了副管内液体与储罐内液体的高度差，从而造成了读数误差。由于我站处于新疆准葛尓沙漠腹地，冬季温度达到零下40度、夏季高温地表50度。通过球罐温度变送器可以反应出在冬季和夏季罐内外温差达到15℃以上，这就造成玻璃板液位不能真实反应罐内液位，一个1000m³液化气球罐读数误差可达数10吨以上，在玻璃管温度较高时，读数偏大；玻璃管温度较低时，读数偏小。罗斯蒙特1151差压测量液位是通过测量球罐顶和罐低差压来反应球罐液位的。将差压值引入DCS再通过算法组态得出差压对应的液位值，gPH/其中：g为常数9.8，液面高度直接和罐内介质密度紧密和差压相关，由于天然气处理站生产的都是粗产品混烃，罐内液位密度经常发生变化，而DCS内部参数密度设的固定值。当罐内介质密度发生变化时计算出来的液位就不能反映罐内的真实液位。冬季由于环境温度较低，差压变送器的低压端连接的罐顶，按道理来说连接罐顶的低压端内部全是气相，但由于环境温度低气相的液化气液化造成低压端积液导致差压测量误差。液化气具有特殊的物理特性要求液位计的精度较高,静压式液位计测量受介质密度和温度影响很大。由于环境温度昼夜变化太大，且我站生产的都是初产品，介质成分、密度变化较大，上述两种液位计均无法达到满意的测量效果。球罐投运多年差压液位和玻璃板液位始终对应不上，一直困扰我们不知道该相信那个测量设备，影响产量计量，急需改进。2013年对四座球罐液位测量设备进行了技术改造，选用了西安定华ELL-FI-DE10LO.5AOJX外测液位计。三、液位测量产品选型石油石化行业对各项施工改造安全要求特别高，我站为防火防爆一级站库，要求项目施工时尽量避免动火，避免对压力容器进行改动，变更压力容器是一个繁琐的过程需要申请报告还要在油田公司备案。改造之后要由技术监督部门审核通过才能投入使用。因此在液位测量设备改造过程中尽量利用现有设施条件要实现不停产，不触及动火作业，不触及压力容器更改。名称与被测介质是否接触是否需要改动压力容器维护安装是否停产危险性雷达液位计不接触是需要停产是危险磁致伸缩接触是需要停产是危险伺服液位计接触是需要停产是危险外测液位仪不接触否不需停产否安全近年来出现了大量的液位测量设备，其中的雷达液位计，虽安装简单价格适中，但由于液化气的介电常数太小，而且需要动火作业更改压力容器用雷达又不合适。伺服液位计、磁致伸缩液位计精度较高，都需要改动现有压力容器，具有接触的测量方式和较高的安装维护要求不予采用。核辐射液位计因有放射源应用需特别批准应用受到限制。充分结合本站实际情况于是选择了外测液位仪。四、外测式液位计的优点ELL外测液位计从罐外连续、精确地测量罐内液位，并根据校准完成后的液位自动计算液体介质各项参数，实时校准，完全不接触罐内的介质，实现了真正的隔离测量。可用于极端恶劣工况、危险环境，可测量腐蚀性强、毒性剧烈，放射性、易爆炸等任一压力范围的液体介质。安装、维修均不接触罐内的液体和气体，非常安全无污染。安装方便、耐用可靠，安装时不必在容器上开孔，不用连通管。可以不停产安装。测量头和仪表中无机械运动部件，严格密封与外界隔离，不会磨损或腐蚀，十分耐用且维护工作量小。五、ELL外测液位仪工作原理外测液位计利用对人体无害的微震动原理，吸合在容器壁外部的仪表测量头测的微小机械振动信息，转变为电信号传入仪表主机，主机再通过滤波、识别，去除与液位变化无关的信号，通过对最后有效波的计算得出介质的液面高度。同时其无需开罐安装的特点，使得我厂技术改造实现了不停产安全改造。六、ELL外测液位仪应用情况此次外测液位仪改造施工完全实现清洁、安全、环保。没用动火作业，未对压力容器造成变更。相比于其它液位测量设备安装，避免了与介质的直接接触，未在容器上新增一处法兰或丝扣连接点，避免了改造施工给后期运行带来的危险品跑、冒、滴、漏危险因素。施工不用停产，不影响球罐的正常使用。后期维护方便，相比其它液位计，不用开罐，避免了维护中的倒罐、压力放空操作。由于我站为伴生气天然气处理站，产品主要有液化气C3/C4和轻质油C5以上组分。在实际生产中当脱丁烷塔切割工艺参数变化时会造成液化气C5超标，轻质油饱和蒸汽压超标。造成进罐产品不合格，这时就需要将不合格的产品倒入事故罐再用泵打回装置区从新回炼。之前的静压测量设备在罐内介质发生变化后根本无法准确测量液位，DCS无法准确反应罐内液位，给倒罐操作带来极大的安全隐患。这时就需要进行频繁的人工观察，劳动强度极大。ELL外测液位仪正好弥补了这一缺陷，它在实时液位测量过程中自动修正介质的各项特征参数，无需进行人工设定，当介质发生变化之后依然可以准确可靠的反应真实液位。给倒罐操作极大的安全保障。同时液位的准确测量也使得在每日产量计算上更加准确，根据伴生气的进气量和组分含量可以精确的计算出当日轻烃液化气的收率，有效的指导我们工艺参数的控制，在提高产品质量和产品收率上发挥了重要作用。我站选用ELL外测液位仪进行液化石油气液位测量以来，运行稳定并且测量精确，与1151差压变送器和玻璃板比较，误差小，性能稳定，没有出现任何故障，是理想的外测液位仪表。对定华外测式液位计提出宝贵的建议1、通过5个月的运行发现，该液位计盲区较大，12米的大罐盲区达到1.2米左右。当液位低于盲区时液位无法显示，或者显示一个任意的液位值。2、主机复位之后，液位信号搜索慢，使得技术人员在参数调效时需要在现场等待很长时间，在环境恶劣的沙漠腹地每修改一次参数都要面对一次严寒的折磨。3、测量头的维护比较吃力，当检查测量头是否工作时，现场技术员没有检测设备只有将测量头拔下将测量头贴近耳朵听声音。测量头吸附在罐壁上后特别难以拔下，建议在主机上设置信号灯，反应测量头是否工作。4、外测液位主机内部没有设定高低液位报警，且主机不支持智能通讯，接线为四线制24V电源和信号线分开。由于两线制设备在现场大量使用，用外测液位仪替换以前的差压液位计时需要从新布电源线，比较繁琐。1企业简介石西天然气处理站是新疆油田公司规模最大的伴生气处理站，一级要害站库。于1998年10月建成投产，包括两套独立的50×104Nm3/d处理装置每天生产液化气和轻烃近百吨；一个轻烃储备站，包括1000方液化石油气球罐4座。2作者简介蒲良，2009年毕业于西南石油大学、电气工程及其自动化专业。目前为石西油田天然气处理站仪表技术员，助理工程师。3参考文献“新疆石油科技”《伺服液位计在液化气球罐上的应用》作者：高玉进《罐区液位测量安全改造的设计与实施》作者：于海波《外测式液位计在石油化工生产中的应用》作者：姚伟《外测液位仪在液氨球罐上的应用》作者：吴洪波《ELL外测液位计》作者：庞启强SH3104-2000T石油化工仪表安装设计规范。。工业自动化仪表工程施工及验收规范GB500932002