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[摘要]：浅谈各种储罐液位计量技术的发展情况、测量原理以及技术特点。结合中国石油云南1000万吨/年炼油项目原油灌区以及中间原料灌区初步设计的储罐液位计量方案，阐述油品灌区中液位计量仪表的选型要点和方法。
[关键词]：油品储罐 伺服液位计 雷达液位计 磁致伸缩液位计
中图分类号：TE 文献标识码：TE 文章编号：1009-914X（2012）35- 0216 -01
随着我国石油能源战略的全球化，石油工业的迅猛发展，国内的油汽储运项目日益增加。油汽储运系统中储罐液位是整个系统的重要参数之一。油品储罐液位测量技术越来越受到人们的普遍关注。
1.各种储罐液位计的测量原理以及技术特点
目前国内外油汽储运系统在液位测量方面采用的技术和产品种类很多，传统的液位传感器按其采用的测量原理以及使用方法分类就有十余种。根据各种传感技术的应用情况，归纳有如下几种主要的检测技术。
1.1人工检测尺
人工检尺是手动检测工具，利用浸入式刻度钢皮尺测量液位，取样测量油温和比重，通过计算得到储液体积和重量。人工液位测量的精确度一般认为是使用的刻度钢尺精度加上±2mm的人为误差。石油储罐测量技术始于人工检尺，这种方法目前仍然广泛采用，并且作为其他储罐液位计性能校验的工具之一。但是人工检尺计量的自动化程度低，上罐计量难度大，也存在一定的危险性。
1.2浮子钢带液位计
浮子式钢带液位计工作原理是， 浮子受浮力作用浮在液体表面表面上， 液位值通过测量钢带和减速齿轮传送到指示器上， 测量钢带起始于钢带轮受到盘簧的作用保持一定张力，由于钢带的另一端受到浮子的重力作用、加上浮力和盘簧拉力， 使钢带保持着一个恒定的受力状态，只有当液位上升或下降时力发生变化使原有的力平衡受到破坏， 此时在盘簧力的作用下立即进行调节使浮子随液位变化， 同时液位的变化也通过钢带传给了指示器。
由于浮球式钢带液位计的可动部件较多，维护困难。但是由于价格便宜，在一下投资有限的中小型项目中仍有使用。
1.3磁致伸缩液位计
磁致伸缩液位计由三部分组成：探测杆，电路单元和浮子组成。测量时，电路单元产生电流脉冲，该脉冲沿着磁致伸缩线向下传输，并产生一个环形的磁场。在探测杆外配有浮子，浮子沿探测杆随液位的变化而上下移动。由于浮子内装有一组永磁铁，所以浮子同时产生一个磁场。当电流磁场与浮子磁场相遇时，产生一个“扭曲”脉冲，或称“返回”脉冲。将“返回”脉冲与电流脉冲的时间差转换成脉冲信号，从而计算出浮子的实际位置，测得液位。
磁致伸缩液位计无机械可动部分，故无摩擦，无磨损，可靠性强，寿命长。精度高，分辨率优于0.01%FS，这是用一般传感器难以达到的精度。易于安装和维护简单，磁致伸缩液位仪一般通过罐顶已有管口进行安装，特别适用于地下储罐和已投运储罐的安装，并可在安装过程中不影响正常生产。但是磁致伸缩液位计不能测量高粘度液体和泥浆，天线浸在被测液体或其饱和汽体中工作，不适用于有压、自聚、有腐蚀、有毒、高黏度液体的测量。浮子沿着波导管外的护导管上下移动，有时会被卡住。
1.4伺服液位计
伺服式液位计的测量原理是检测浮子浮力变化。 浮子由缠绕在带有槽的测量转鼓上的结实柔软的测量钢丝悬吊。转鼓通过磁耦合与步进马达相连接。 浮子的实际重量由力传感器来测量。力传感器测得的浮子重量与预先设定的浮子重量比较。 如果测量值和设定值之间存在偏差，先进的软件控制模块就会调整步进马达的位置。通过得到浮子的位置来检测出当前的储罐液位。
目前伺服式液位计普遍采用高精度的力传感器和步进马达，每步精度可以达到0.0085mm，该技术在发达国家被广泛采用，因其测量精度高，稳定性好，因此常用于计量交接应用。但是，目前国际品牌的伺服式液位计因为售价较高，售后服务没有保障，阻碍了这一技术的推广和普及。
1.5雷达液位计
雷达液位计采用发射—反射—接收的工作模式。雷达液位计的天线发射出电磁波，这些波经被测对象表面反射后，再被天线接收，电磁波从发射到接收的时间与到液面的距离成正比，关系式如下：
6 A+ ＼' ]& G' }； M7 D=CT/2
式中 D——雷达液位计到液面的距离；C——光速；T——电磁波运行时间。
雷达液位计记录脉冲波经历的时间，而电磁波的传输速度为常数，则可算出液面到雷达天线的距离，从而知道液面的液位。
在实际运用中，雷达液位计有两种方式即调频连续波式和脉冲波式。采用调频连续波技术的液位计，功耗大，须采用四线制，电子电路复杂。而采用雷达脉冲波技术的液位计，功耗低，可用二线制的24V DC供电，容易实现本质安全，精确度高，适用范围更广。
雷达液位计是一种非接触式的液位计，可以用来测量各种液体介质，不会受到液体介质本身的密度、浓度、温度等物理因素的影响，能够用于一些非挥发性腐蚀性介质的测量。同时，雷达液位计对周围工作环境的温度、压力的适应性好，可以用于高温、高压等恶劣环境测量。雷达液位计测量是依靠雷达波作用，而雷达波的传输不受媒体介质的影响，可以适应浓雾、蒸汽的测量环境，能够用于挥发性液体介质的测量。雷达液位计是一体化设计的液位仪表，内部不存在可动部件，运行时不会产生机械磨损，具有较长的使用寿命。
2.中国石油云南1000万吨/年炼油项初步设计的储罐液位计量方案
2.1原油灌区
原油灌区一共设10个外浮顶储罐，每个储罐的罐容为10万立方米。介质为原油，粘度13.2cP。考虑到原油介质比重大，粘稠，而且罐容较大，所以选用雷达液位计进行液位的计量。同时设置多点（16点）平均温度计，检测储罐内各个液位高度的平均温度。多点温度计的信号直接进入雷达液位计，通过雷达液位计以通讯的方式传输到DCS，用以进行相关的容量计算。
2.2中间原料灌区
中间原料灌区共设置49个储罐，分为轻油区和重油区。
2.2.1轻油区
轻油区设置20个1万立方米和4个5千立方米的内浮顶罐，介质为粘度在3cP以内的轻组分油品（直馏煤油、催化汽油、混合柴油等）。考虑到轻组分油品容易挥发，雷达波传输可能会受到影响，故选用了伺服液位计来进行储罐液位的计量。同时考虑到罐容不大，没有单独设置多点平均温度计，而是采用安装于高中低液面位置的三个PT100温度计进行温度的测量。
2.2.2重油区
重油区设置12个2万立方米、5个1万立方米、5个5千立方米、3个3千立方米的拱顶罐，介质都是粘度都比较大的重组分油品（混合重油、减压渣油、减压蜡油等）。考虑到重组分油品粘度较大，伺服液位计的浮子上下运动会手印象，而且介质不容易挥发，所以选用了雷达液位计进行储罐液位的计量。同时考虑到罐容不大，不另外设置多点平均温度计，而是采用安装于高中低液面位置的三个PT100温度计进行温度的测量。
3.结束语
最后总结出储罐液位计量的选型方法：
3.1介质特性
粘度大、腐蚀性的介质（重油），应尽量避免采用接触式的液位计（伺服液位计、磁致伸缩液位计等），可选用雷达液位计等非接触式的液位计。容易挥发的介质则尽量避免采用雷达液位计等波传输类的液位计。
3.2罐容大少
大容量是应该采用性能较好的液位计，中小型储罐可选用一般液位计。
3.3精度要求
贸易计量计算用的储罐，则应该采用高精度液位计，中间灌区可用一般的液位计。
3.4用户实际需求
最后就是要结合用户的需求，根据用户的投资规模、自动化水平以及使用维护习惯等因素综合考虑使用各种储罐液位计量方案
参考文献：
【1】大型储罐液位计的测量方法 蒋晓雷 1007-7324（2003）04-0022-03
【2】储罐液位测量技术现状與发展趋势 齐永生、宋生奎、涂亚庆 1001-2206（2006）04-0001-03
[关键词]：油品储罐 伺服液位计 雷达液位计 磁致伸缩液位计
中图分类号：TE 文献标识码：TE 文章编号：1009-914X（2012）35- 0216 -01
随着我国石油能源战略的全球化，石油工业的迅猛发展，国内的油汽储运项目日益增加。油汽储运系统中储罐液位是整个系统的重要参数之一。油品储罐液位测量技术越来越受到人们的普遍关注。
1.各种储罐液位计的测量原理以及技术特点
目前国内外油汽储运系统在液位测量方面采用的技术和产品种类很多，传统的液位传感器按其采用的测量原理以及使用方法分类就有十余种。根据各种传感技术的应用情况，归纳有如下几种主要的检测技术。
1.1人工检测尺
人工检尺是手动检测工具，利用浸入式刻度钢皮尺测量液位，取样测量油温和比重，通过计算得到储液体积和重量。人工液位测量的精确度一般认为是使用的刻度钢尺精度加上±2mm的人为误差。石油储罐测量技术始于人工检尺，这种方法目前仍然广泛采用，并且作为其他储罐液位计性能校验的工具之一。但是人工检尺计量的自动化程度低，上罐计量难度大，也存在一定的危险性。
1.2浮子钢带液位计
浮子式钢带液位计工作原理是， 浮子受浮力作用浮在液体表面表面上， 液位值通过测量钢带和减速齿轮传送到指示器上， 测量钢带起始于钢带轮受到盘簧的作用保持一定张力，由于钢带的另一端受到浮子的重力作用、加上浮力和盘簧拉力， 使钢带保持着一个恒定的受力状态，只有当液位上升或下降时力发生变化使原有的力平衡受到破坏， 此时在盘簧力的作用下立即进行调节使浮子随液位变化， 同时液位的变化也通过钢带传给了指示器。
由于浮球式钢带液位计的可动部件较多，维护困难。但是由于价格便宜，在一下投资有限的中小型项目中仍有使用。
1.3磁致伸缩液位计
磁致伸缩液位计由三部分组成：探测杆，电路单元和浮子组成。测量时，电路单元产生电流脉冲，该脉冲沿着磁致伸缩线向下传输，并产生一个环形的磁场。在探测杆外配有浮子，浮子沿探测杆随液位的变化而上下移动。由于浮子内装有一组永磁铁，所以浮子同时产生一个磁场。当电流磁场与浮子磁场相遇时，产生一个“扭曲”脉冲，或称“返回”脉冲。将“返回”脉冲与电流脉冲的时间差转换成脉冲信号，从而计算出浮子的实际位置，测得液位。
磁致伸缩液位计无机械可动部分，故无摩擦，无磨损，可靠性强，寿命长。精度高，分辨率优于0.01%FS，这是用一般传感器难以达到的精度。易于安装和维护简单，磁致伸缩液位仪一般通过罐顶已有管口进行安装，特别适用于地下储罐和已投运储罐的安装，并可在安装过程中不影响正常生产。但是磁致伸缩液位计不能测量高粘度液体和泥浆，天线浸在被测液体或其饱和汽体中工作，不适用于有压、自聚、有腐蚀、有毒、高黏度液体的测量。浮子沿着波导管外的护导管上下移动，有时会被卡住。
1.4伺服液位计
伺服式液位计的测量原理是检测浮子浮力变化。 浮子由缠绕在带有槽的测量转鼓上的结实柔软的测量钢丝悬吊。转鼓通过磁耦合与步进马达相连接。 浮子的实际重量由力传感器来测量。力传感器测得的浮子重量与预先设定的浮子重量比较。 如果测量值和设定值之间存在偏差，先进的软件控制模块就会调整步进马达的位置。通过得到浮子的位置来检测出当前的储罐液位。
目前伺服式液位计普遍采用高精度的力传感器和步进马达，每步精度可以达到0.0085mm，该技术在发达国家被广泛采用，因其测量精度高，稳定性好，因此常用于计量交接应用。但是，目前国际品牌的伺服式液位计因为售价较高，售后服务没有保障，阻碍了这一技术的推广和普及。
1.5雷达液位计
雷达液位计采用发射—反射—接收的工作模式。雷达液位计的天线发射出电磁波，这些波经被测对象表面反射后，再被天线接收，电磁波从发射到接收的时间与到液面的距离成正比，关系式如下：
6 A+ ＼' ]& G' }； M7 D=CT/2
式中 D——雷达液位计到液面的距离；C——光速；T——电磁波运行时间。
雷达液位计记录脉冲波经历的时间，而电磁波的传输速度为常数，则可算出液面到雷达天线的距离，从而知道液面的液位。
在实际运用中，雷达液位计有两种方式即调频连续波式和脉冲波式。采用调频连续波技术的液位计，功耗大，须采用四线制，电子电路复杂。而采用雷达脉冲波技术的液位计，功耗低，可用二线制的24V DC供电，容易实现本质安全，精确度高，适用范围更广。
雷达液位计是一种非接触式的液位计，可以用来测量各种液体介质，不会受到液体介质本身的密度、浓度、温度等物理因素的影响，能够用于一些非挥发性腐蚀性介质的测量。同时，雷达液位计对周围工作环境的温度、压力的适应性好，可以用于高温、高压等恶劣环境测量。雷达液位计测量是依靠雷达波作用，而雷达波的传输不受媒体介质的影响，可以适应浓雾、蒸汽的测量环境，能够用于挥发性液体介质的测量。雷达液位计是一体化设计的液位仪表，内部不存在可动部件，运行时不会产生机械磨损，具有较长的使用寿命。
2.中国石油云南1000万吨/年炼油项初步设计的储罐液位计量方案
2.1原油灌区
原油灌区一共设10个外浮顶储罐，每个储罐的罐容为10万立方米。介质为原油，粘度13.2cP。考虑到原油介质比重大，粘稠，而且罐容较大，所以选用雷达液位计进行液位的计量。同时设置多点（16点）平均温度计，检测储罐内各个液位高度的平均温度。多点温度计的信号直接进入雷达液位计，通过雷达液位计以通讯的方式传输到DCS，用以进行相关的容量计算。
2.2中间原料灌区
中间原料灌区共设置49个储罐，分为轻油区和重油区。
2.2.1轻油区
轻油区设置20个1万立方米和4个5千立方米的内浮顶罐，介质为粘度在3cP以内的轻组分油品（直馏煤油、催化汽油、混合柴油等）。考虑到轻组分油品容易挥发，雷达波传输可能会受到影响，故选用了伺服液位计来进行储罐液位的计量。同时考虑到罐容不大，没有单独设置多点平均温度计，而是采用安装于高中低液面位置的三个PT100温度计进行温度的测量。
2.2.2重油区
重油区设置12个2万立方米、5个1万立方米、5个5千立方米、3个3千立方米的拱顶罐，介质都是粘度都比较大的重组分油品（混合重油、减压渣油、减压蜡油等）。考虑到重组分油品粘度较大，伺服液位计的浮子上下运动会手印象，而且介质不容易挥发，所以选用了雷达液位计进行储罐液位的计量。同时考虑到罐容不大，不另外设置多点平均温度计，而是采用安装于高中低液面位置的三个PT100温度计进行温度的测量。
3.结束语
最后总结出储罐液位计量的选型方法：
3.1介质特性
粘度大、腐蚀性的介质（重油），应尽量避免采用接触式的液位计（伺服液位计、磁致伸缩液位计等），可选用雷达液位计等非接触式的液位计。容易挥发的介质则尽量避免采用雷达液位计等波传输类的液位计。
3.2罐容大少
大容量是应该采用性能较好的液位计，中小型储罐可选用一般液位计。
3.3精度要求
贸易计量计算用的储罐，则应该采用高精度液位计，中间灌区可用一般的液位计。
3.4用户实际需求
最后就是要结合用户的需求，根据用户的投资规模、自动化水平以及使用维护习惯等因素综合考虑使用各种储罐液位计量方案
参考文献：
【1】大型储罐液位计的测量方法 蒋晓雷 1007-7324（2003）04-0022-03
【2】储罐液位测量技术现状與发展趋势 齐永生、宋生奎、涂亚庆 1001-2206（2006）04-0001-03