外测式液位计开关在老罐区改造中的解决方案

摘 要：高低液位报警在老罐区改造过程中，普遍存在罐体开孔困难，清罐耗费工时长等问题。外测式液位开关安装于被测罐体外壁，与传统液位开关相比，不与被测液体介质接触，抗*力强；不用动火、开孔，故无需停止生产、清罐即可安装使用；安装维护方便安全，是液位测量工作中比较理想的测量方式。本文讲述了在永坪炼油厂储罐液位监测报警，及联锁控制隐患整改的过程中，应用外测式液位开关解决这些问题的成功案例。


0、引言：
   储罐应设置液位监测器，应具备高低液位报警功能；大型（5000m3以上）可燃液体储罐、400m3以上的危险化学品压力储罐应另设高高液位监测报警及联锁控制系统[1]。应规范要求[2]，结合永坪炼油厂实际情况，本厂对油气储运车间渣油罐区、油品调和车间汽柴油罐区进行了升级改造。
  为进一步完善化学品罐区监测监控设施，根据规范要求设置储罐高低液位报警，采用超高液位自动联锁关闭储罐进料阀门和超低液位自动联锁停止物料输出设施[3]。在增设低低液位开关自动联锁停泵的过程中，遇到了两个问题。
  首先，老罐区轻质油罐体使用的雷达液位计，测量方式单一，不能满足文件中关于报警及联锁控制系统的要求，在老罐区改造过程中需要加装液位开关报警装置，传输继电器信号给核心控制系统形成联锁。
  其次，在老罐区加装液位开关时，传统的侵入式、浮力式、压力式、电容式、音叉式液位开关，与介质接触需要开孔，油品罐区老罐开孔困难，清罐耗费工时长，而且有发生泄漏的可能，既不经济，也不安全。
 
1、外测式液位开关的原理和优缺点：
1.1、外测式液位开关的工作原理：
  外测式液位开关的测量探头安装在容器外壁上，属于一种从罐外检测液位的*非接触检测仪表。仪表测量探头发射超声波，并检测其在容器壁中的余振信号，当液体漫过探头时，此余振信号的幅值会变小，这个改变被仪表检测到后会输出一个开关信号[4]。
 
1.2、外测式液位开关的优点：
  与传统的液位开关相比，外测式液位开关不与介质接触的测量方式，使其不受介质的压力、温度和腐蚀性影响，在保证测量精度高的同时，不用在罐体上面开孔、不用动火、安装费用低、维护方便，无需停止生产便可以安装维护和使用，实现真正意义上的非接触式测量控制。它的适用面很广，可用于有剧毒的、强腐蚀性的、高压等各种复杂工况，以及爆炸性气体环境下的各种液体介质测量。外测式液位开关利用声波监测容器内液面的高度，实现高、低位报警功能，精度高，反应灵敏；能够自动校正，无需调整，同时，可将其输出的继电器信号接入DCS系统中，通过改变抽出泵启动/停运的运行状态，实现连锁报警、自动控制功能。另外，外测式液位开关没有可动部件。因此，几乎可以做到无磨损，使用寿命也比较长。
 
1.3、外测式液位开关的缺点：
 目前外测式液位开关只适用于壁厚≤60mm，材质为金属、塑料、玻璃等密实材料的储罐[4]，罐体材质为非硬质材料时并不适用。
 
2、外测式液位开关的应用：
2.1、安装：
 安装测量探头处的容器壁，要求用能够良好传递振动的硬质材料制成，若容器壁为多层材料，则层间应紧密接触，无气泡或气体夹层，内外壁表面平整。不要将其它超声波设备或电磁设备放在附近使用，以免设备互相干扰引起误动作。

  本厂罐区待改造储罐属于铁磁性储罐，采用强磁铁磁力吸附辅助固定即可，利用既有支架敷设线缆，安装时无需停产，不用清罐，不用动火。本厂在增设低低液位开关自动联锁停泵的过程中应用了外测式液位开关。
 液位开关的两个探头在罐壁上一定要水平排列，两探头之间应避免焊缝等类似情况的存在，每个探头位置也应尽量远离焊缝。

图2 低低报外测式液位开关安装位置
  储罐低液位报警的设定高度应满足泵不发生汽蚀的要求，外浮顶储罐和内浮顶储罐的低液位报警设定高度（距罐底板）宜高于浮顶落底高度 0.2m 及以上[5]。
 
2.2、调试：
 对于某监测点液位状态有两种：该点处无液体（液位低于监测点）；该点处有液体（液位到达或高于监测点）。调试设置即预先判断和设置有液、无液两种状态，液位开关在调试设置中不能碰撞、移动，不能断电。


图3 液位控制器有液状态
  储罐设置低低报液位开关自动连锁停止物料输送泵，停泵信号由DCS控制室送至对应配电室，相关所有机泵运行状态引至DCS控制室。其对应关系取成品10#罐区对应表为例，做简单介绍。如表1所示。
  储罐设置超低液位自动联锁停泵的功能，需要增加各物料机泵的联锁停机功能。联锁停机信号由罐区仪表机柜间DCS系统提供，为常闭干接点信号，将各接点信号采用控制电缆引至各物料输送泵电机电源所在配电室的配出回路，串入各回路的控制回路对应配出回路作相应改造。常闭接点打开，停电机，实现了低低液位开关自动联锁停泵的功能。

3、 结语：
 外测式液位开关在本厂改造罐区运行状况良好，目前未出现任何问题。由于外测式液位开关具有诸多优点，该装置在罐区改造项目的应用上越来越成熟，储罐液位报警检测的功能日益完善，测量精度愈来愈高，成功的罐区改造项目案例也越来越多。
 本厂老罐区改造后几年的现场实际应用表明，外测式液位开关安装简单、操作简便、抗干扰性强、维护工作量小，安全性能高。外测式液位开关作为一种理想的非接触式新型液位报警仪表，较好地实现了液位低低报警，既保证了储罐液位的安全，又减少了维护工作量，消除了改造中罐区开口动火的安全隐患，可广泛应用于石油化工等行业恶劣环境下的液位报警场合的测量。