石化企業(yè)液位測(cè)量主要是針對(duì)儲(chǔ)油罐中的油品，測(cè)量其液位高度。早期的液位測(cè)量大量采用人工計(jì)量的方法，測(cè)試元器件大多為金屬機(jī)械構(gòu)件，勞動(dòng)強(qiáng)度大，測(cè)量精度低，測(cè)試平行性差，同時(shí)存在高污染對(duì)測(cè)量者身體的損害及狹小空間測(cè)量不適應(yīng)等缺點(diǎn)。隨著電子信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)及自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，研究人員開(kāi)發(fā)出很多新的液位測(cè)量原理，并在實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)明了適用性更強(qiáng)、精度更高的機(jī)電一體化液位測(cè)量?jī)x表。針對(duì)我國(guó)石化企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀，研制適合我國(guó)國(guó)情的液位測(cè)量?jī)x表，對(duì)于打破國(guó)外壟斷，提升石化企業(yè)液位測(cè)量精度具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。
1、石化企業(yè)液位測(cè)量技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
早期的液位測(cè)量大多采用機(jī)械原理并以人工測(cè)量為主。國(guó)外近年來(lái)研制出新型液位測(cè)量?jī)x表，目前很多國(guó)外跨國(guó)公司都研制并裝備了高精度、高穩(wěn)定性、功能齊全的液位計(jì)量系統(tǒng)，并形成了系列化產(chǎn)品。我國(guó)的液位測(cè)量技術(shù)起步晚，發(fā)展也相對(duì)較慢。同國(guó)外技術(shù)相比，差距明顯，仍有很長(zhǎng)的路要走，具體體現(xiàn)在：液位計(jì)測(cè)量精度不高、可靠性差、抗干擾性能不足、自主創(chuàng)新技術(shù)少。近年來(lái)，隨著國(guó)家科技水平的提高和石化企業(yè)對(duì)液位計(jì)量技術(shù)的大力投入，經(jīng)過(guò)多年的研究，儲(chǔ)油罐液位測(cè)量技術(shù)得到長(zhǎng)足的發(fā)展。
依照計(jì)量原理分類，液位測(cè)量技術(shù)大致可分為以下幾種：液位計(jì)法、靜壓測(cè)量法、混合測(cè)量法。液位計(jì)法由于操作簡(jiǎn)單、測(cè)量準(zhǔn)確，已成為目前應(yīng)用最為廣泛的計(jì)量方法。
2、典型液位測(cè)量技術(shù)研究
液位測(cè)量屬于靜態(tài)測(cè)量的一種，其主要原理是通過(guò)液位計(jì)測(cè)量油位。依據(jù)液位計(jì)測(cè)量的原理不同，液位計(jì)可以分為接觸式和非接觸式兩大類。非接觸式液位計(jì)主要有超聲波液位計(jì)、雷達(dá)物位計(jì)、光纖液位計(jì)和光電液位計(jì)，測(cè)量手段是通過(guò)聲、光、射線等測(cè)量液位；接觸式液位計(jì)主要包括浮子液位計(jì)、伺服液位計(jì)、電容式液位計(jì)、磁致伸縮液位計(jì)，主要的測(cè)量手段是通過(guò)浮子測(cè)量液位。下面對(duì)光纖液位計(jì)測(cè)量技術(shù)、光電液位計(jì)測(cè)量技術(shù)、伺服式液位計(jì)測(cè)量技術(shù)和磁致伸縮測(cè)量技術(shù)的原理及應(yīng)用情況進(jìn)行研究和探討。
①光纖液位計(jì)、光電液位計(jì)測(cè)量技術(shù)
光纖液位計(jì)在傳統(tǒng)力學(xué)平衡理論的基礎(chǔ)上運(yùn)用先進(jìn)的光纖傳感技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)儲(chǔ)油罐液位的實(shí)時(shí)測(cè)量。在信號(hào)的傳輸過(guò)程中通過(guò)電磁耦合裝置、光學(xué)編碼器、光電信號(hào)轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)電信號(hào)和光信號(hào)的相互轉(zhuǎn)換。光纖液位計(jì)的測(cè)量原理是：浮子和與之聯(lián)動(dòng)的繩索、錘子隨著液位上下浮動(dòng)，通過(guò)精確計(jì)量變徑輪，在磁力耦合裝置的帶動(dòng)下產(chǎn)生電信號(hào)的強(qiáng)弱，計(jì)算液位高度。光電信號(hào)通過(guò)光纜傳輸，在光電變送器進(jìn)行光信號(hào)向電信號(hào)的轉(zhuǎn)變，并進(jìn)行校準(zhǔn)及信號(hào)放大。經(jīng)二次儀表分析，就可以得到儲(chǔ)油罐內(nèi)液位精確數(shù)據(jù)。光纖液位計(jì)測(cè)量，由于測(cè)量元件安裝在罐區(qū)，而光電變送器及電源都安置在儀表操作室，真正實(shí)現(xiàn)了儲(chǔ)油罐無(wú)電檢測(cè)，安全防爆能力大幅提升。光電液位計(jì)量將光電技術(shù)和微電子技術(shù)運(yùn)用于液位測(cè)量中，其測(cè)量原理是在力學(xué)平衡原理基礎(chǔ)上，采用紅外光電技術(shù)進(jìn)行測(cè)量，并在測(cè)量及計(jì)算過(guò)程中運(yùn)用了多種手段進(jìn)行誤差補(bǔ)償和修正。光電液位測(cè)量技術(shù)減少機(jī)械部件的使用，系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)，可靠性得到提升，具有高檢測(cè)精度，高抗干擾能力等優(yōu)點(diǎn)，適用于易燃易爆等危險(xiǎn)場(chǎng)所，同時(shí)能實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)油罐液位檢測(cè)的聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行。
②伺服液位計(jì)量技術(shù)
伺服液位計(jì)測(cè)量系統(tǒng)主要包括浮子、電路系統(tǒng)、靈敏度校正系統(tǒng)和伺服式電機(jī)。伺服液位計(jì)是現(xiàn)階段石化企業(yè)公認(rèn)的高精度液位計(jì)，由伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)體積較小的浮子，能精確地測(cè)出油品液位、溫度和密度等參數(shù)，液位精度可到1mm，溫度測(cè)量精度在±0.1 ℃。
③磁致伸縮測(cè)量技術(shù)
磁致伸縮測(cè)量系統(tǒng)由兩個(gè)浮子和一個(gè)傳感器測(cè)桿組成，對(duì)油水和油氣雙界面都有較好的測(cè)量精度，屬于一種接觸式液位測(cè)量系統(tǒng)，具有較高的測(cè)量精度。具體測(cè)量原理是：由兩個(gè)浮子分別檢測(cè)油水界面和油氣界面，制作的浮子密度一個(gè)在油密度和水密度之間，另一個(gè)浮子密度小于油的密度，這樣兩浮子在隨著測(cè)桿移動(dòng)過(guò)程中就能檢測(cè)兩界面位置。浮子內(nèi)部安裝永久磁鐵，形成一個(gè)磁場(chǎng)；檢測(cè)脈沖沿測(cè)桿內(nèi)波導(dǎo)絲傳播會(huì)形成一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，兩磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生一個(gè)電流脈沖，通過(guò)計(jì)算脈沖電流與返回電流脈沖的時(shí)間差，可以精確地確定浮子所在的位置，即液面的位置。
磁致伸縮測(cè)量技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于：
a、測(cè)量原理更加先進(jìn)，因而儀器理論測(cè)量精度更高；
b、可測(cè)量參數(shù)更多，對(duì)于石化企業(yè)罐區(qū)測(cè)量中的液位高度、油水界面情況、油品溫度分布等都可進(jìn)行測(cè)量；
c、測(cè)量分辨率更高，常用磁致伸縮測(cè)量?jī)x器進(jìn)行液位測(cè)量時(shí)分辨能力可達(dá)到0.001mm；
d、數(shù)據(jù)傳輸更加穩(wěn)定，由于使用數(shù)字信號(hào)傳輸，并結(jié)合Modbus數(shù)字通訊協(xié)議，信號(hào)穩(wěn)定性得到很大提升，在2000m以內(nèi)傳輸具有很好的保真度；
e、可與多種終端配和使用，兼容性好；
f、儀器性能穩(wěn)定，日常維護(hù)工作量小，安全隱患得以降低。
3、石化企業(yè)罐區(qū)液位測(cè)量存在的問(wèn)題
光纖液位計(jì)、光電液位計(jì)測(cè)量技術(shù)的主要缺點(diǎn)在于：液位測(cè)量范圍相對(duì)較窄，制作成本高，使用壽命較短，企業(yè)使用成本高。同時(shí)污濁液體、粘稠液體可能污染或粘附在探測(cè)器表面，干擾測(cè)量精度。
伺服液位測(cè)量系統(tǒng)內(nèi)伺服電機(jī)功耗較大，一般需要220V交流電壓供電，在油氣集聚的油庫(kù)中使用，安全隱患較大；為滿足伺服液位計(jì)精度要求，與之配套的溫度傳感器等其他儀表較為固定，系統(tǒng)整體兼容性差；系統(tǒng)故障排除需要高水平專業(yè)人員進(jìn)行，人員配備成本高，維護(hù)周期長(zhǎng)。磁致伸縮測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量受其中液位計(jì)精度限制，在寬范圍內(nèi)測(cè)量時(shí)，精度降低，不適合作為大量程儲(chǔ)油罐計(jì)量系統(tǒng)使用。
4、石化罐區(qū)液位計(jì)量檢測(cè)發(fā)展方向
通過(guò)分析國(guó)內(nèi)外罐區(qū)液位測(cè)量?jī)x表技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，和對(duì)常用的液位計(jì)術(shù)原理及應(yīng)用進(jìn)行分析，未來(lái)罐區(qū)液位測(cè)量的液位計(jì)主要發(fā)展方向如下：
①向更高精度發(fā)展
未來(lái)生產(chǎn)數(shù)據(jù)必然會(huì)向高精度發(fā)展，相對(duì)應(yīng)的液位計(jì)量必須提供精度更高的數(shù)據(jù)。
②向快速、實(shí)時(shí)檢測(cè)方向發(fā)展
液位測(cè)量在實(shí)際油品交易和存儲(chǔ)中顯得極重要，實(shí)時(shí)罐區(qū)管理是未來(lái)的發(fā)展方向，快速的液位檢測(cè)技術(shù)及相關(guān)儀器的研制刻不容緩。
③向自動(dòng)化、集成化發(fā)展
自動(dòng)化技術(shù)能夠大幅度降低勞動(dòng)強(qiáng)度、提高生產(chǎn)效率，這已成為業(yè)內(nèi)共識(shí)。同時(shí)石化罐區(qū)液位儀表應(yīng)能夠同時(shí)提供包括液位在內(nèi)的溫度、密度等多方面數(shù)據(jù)，在減少液位儀表采購(gòu)的同時(shí)，更全面的提供罐區(qū)油品數(shù)據(jù)。
