几种常见的储罐测量技术介绍

目前实用的油罐测量技术和方法有以下几种：

1、人工检尺

油罐测量始于人工检尺，这种方法目前仍广泛采用，并且作为其它液位计性能校验的工具之一。人工检尺的方法可参阅国际标准API2545。

2、浮子钢带液位计(包括光导电子式)

这种机械式测量仪表的典型准确度是10mm。由于滑轮、盘簧机构与机械计数器的摩擦力，这种表的可靠性较差。

3、伺服式液位计

伺服式液位计在浮子驱动式液位计基础上有了很大改进。一个精巧的浮子取代了以前大而重的浮子，由一个电动伺服马达取代了盘簧机构来升降浮子。一套智能的测力系统连续测量浮子的重量和浮力并控制伺服系统，伺服马达同时驱动一体化变送器。这种液位计不仅可以测量液位，也可测量油水界位。在大于40m测量上限的油罐上，一般可得到1mm的准确度。优越的准确度和可靠性使之可用于大多数的计量目的，因而得到很多国家计量管理与关税机构的认可。

4、雷达液位计

(1)测量原理

利用雷达波测量油罐液位是一项新技术，雷达液位计无可动部件，只有天线伸进罐中，故使用维护费用低。雷达表使用微波，对液位的测量通常在10GHz附近。雷达波传导的距离由发射波与反射波的频率计算，油罐相对来说高度不大，而要求分辨率较高，所以测量反射时间几乎是不可能的，解决办法是改变发射波的频率，测量发射波与反射波的频率差，即可计算出雷达波传输的距离。这种液位计尽管与浮子式相比一次性投资高，但使用费用非常低。

(2)温度、压力及物料特性对测量的影响与罐内温度的关系

微波传播不需要空气介质，因此其传播速率几乎不受温度变化的影响。根据测定，当T=500℃时，反射时间的变化为0.02％；T=2000℃时，反射时间的变化远小于0.03％。因此雷达液位计完全适合对高温介质进行物位测量。

(3)与罐内操作压力的关系

微波传播几乎不受空气密度变化的影响，因此雷达液位计能在真空或受压状态下正常工作，真空状态下微波传播速率相对空气状态下仅变化0.029％；但当操作压力高到某一范围时，压力对测量带来的误差就不容忽视。现在推出的雷达液面计产品，允许压力为64MPa。

（4）物料特性对测量的影响

易挥发性气体和惰性气体对雷达液面计的测量均没有影响。但液体介质的相对介电常数、液体的湍流状态、气泡大小等被测物料特性，对微波信号的衰减，应引起足够的重视。当介质的相对介电常数小到一定值时，雷达波的有效反射信号衰减过大，导致液位计无法正常工作，因此被测介质的相对介电常数必须大于产品所要求的一个最小值。随着产品应用经验的丰富和软件处理技术的不断完善，有些产品几乎不受相对介电常数的影响，如瑞典SAAB公司的RTG型产品已非常成功地应用于液化气(相对介电常数=12～19)的测量，对于导电介质(>10)的测量不受此限制。

另外，液体的湍动和泡沫大小对微波有散射和吸收作用，从而造成对微波信号的衰减，这将影响液位计的正常工作。总之，雷达液位计对于高粘度介质(如沥青)、有害介质和液面波动剧烈的介质的储罐，无疑是一个明智的选择。

5、静压式液位测量

静压测量法(HTG)是随着高准确度智能数字式压力变送器的问世而兴起的，内置微处理器件可以对温度影响和系统偏差给予补偿，HTG系统的一个优越性是可以对油罐进行连续质量测量，实用的HTG组合有以下几种：

·一套简单的HTG系统只包括一台罐底安装的压力变送器P1，总质量等于所测压力乘以罐的截面积。

·在距P1一定高度的上方增加一台压力变送器P2，油品密度即可由压差P1－P2得到，即γ=(P1－P2)/h，液位可由密度与P1计算出：L=P1/(P1－P2)·h

·罐顶可增加一台压力变送器P3来消除蒸汽压力对P1和P2的影响。

对于液化石油气等高压储罐，HTG法不适用，因为液位高度引起的静压变化相对于储罐压力十分微小，这将引起很大的测量误差。

HTG系统的一个缺点是其密度测量是在一个接近罐底的有限范围内得出的。如果液位高于P2变送器，可以得出密度的计算值；但如果液位低于P2，将得不到差压(通常液位在15m～25m时)。另外，有一些油罐的罐底密度与上部密度不完全相同，这种密度分层现象对油罐测量将产生很大的影响。在常压罐上，HTG系统对质量测量的不确定度优于005％。

6、混合式计量管理系统

混合式计量管理系统将现代化油罐液位测量技术与HTG结合起来。对于高准确度的计量管理，液位测量是根本的，将压力测量与液位测量相结合可以提供一个全液位范围的真正的平均密度测量值，进而对质量进行测算。测量温度用来计算在参考温度下的标准体积和密度。伺服或雷达液位计可以直接与智能变送器通讯，成为一个非常完善的计量系统，提供液面、油水介面、体积、质量、平均密度、平均温度、蒸汽温度等参数。

目前已有的雷达或伺服式液位计在多数情况下，可以很容易地扩展为混合式计量管理系统。

为了对不同的计量系统进行比较，现将对各测量系统影响最终误差的各个参数进行分析。

油品计量总的误差是各个单一参数误差的综合结果，下面示出了油罐测量的主要误差来源：

·液位测量：安装的不稳定性；

·温度测量：温度分层；

·静压法(HTG)：变送器位置、风力、储罐带压等。

油罐的实际形状受很多因素的影响。如果其中的一些影响是已知的并且是重复性的，可在计算机内对这些进行补偿。要想取得较好测量准确度，一个稳定的测量平台是先决条件。定位管的使用是一项实用而已为人接受的技术，并且已在很多油罐(无论有无浮顶)上成功应用。在旧罐改造工程中安装一个定位管是一项可取得高准确度的措施。

对于雷达液位计，定位管可保证仪表的机械稳定性，在高压储罐上，推荐使用带参考针的定位管，分别在定位管的上、中、下3个位置安装3枚参考针，在罐使用中，可随时测3枚针高度，以达到不开罐就能校验雷达表的目的。

温度是一个易被忽视的测量变量，准确的平均温度测量对于取得高准确度的油品计量是十分必要的。当油品温度出现分层现象时单点温度测量是没有意义的。

静压测量系统中，压力变送器P1要安装得尽可能低，但必须在最高水位和沉淀物上面。研究表明，风力可对一个10m高的罐产生最高02％的误差，对于很高操作压力的球罐或卧罐，需要特殊研制的量程比很大的变送器，因为静压变化相对于操作压力很小。

目前很多品种的油罐测量仪表可适用于不同类型的油罐，每一种测量原理各有优势。因此各种技术之间存在更多的互补性而不是孰优孰劣。现代化的雷达和伺服液位计已得到了很大改进，它们几乎不需什么维护，如果运用适当，它们可以作到无故障运行。将伺服式、雷达式、静压式结合起来运用，可利用各种测量技术的优点。

几种测量方法的对比：

对于存量管理和贸易交接，如果需要测量的是质量，则应该选择静压法。但体积测量在世界范围内仍将继续起重要的作用。体积测量与质量测量的结合将提供巨大的优越性。标准化的现场总线能够在专用的油罐测量系统与其它系统的直接通讯方面起决定性的作用。然而，决不能因为追求总线的标准化而牺牲测量的准确度。

在目前激烈的世界性市场竞争中，企业以挖潜增效为致胜手段。因此包括油罐准确的计量管理、油品连续调和控制、泄漏检测等内容的罐区自动化系统将日益显示出其重要性。