摘要：再黃島地下油庫(kù)改造工程中，分別在1號(hào)和3號(hào)地下儲(chǔ)罐安裝了雷達(dá)液位計(jì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)可通過(guò)天線發(fā)出到達(dá)介質(zhì)液面的發(fā)射波，檢測(cè)出其與反射波之間的頻率變化，與被測(cè)液面距離成正比關(guān)系，能夠準(zhǔn)確地計(jì)算出罐存在介質(zhì)的液位，并可同時(shí)將液位、溫度及裂隙水位等重要數(shù)據(jù)傳至地面控制中心進(jìn)行監(jiān)測(cè)，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了安全生產(chǎn)的保障系數(shù)。該系統(tǒng)具有精確度高、傳輸速度快、防爆性能好及維修方便等特點(diǎn)。介紹了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理與技術(shù)特性。

 

為使東黃老線（黃島-東營(yíng)，直徑529mm）重新啟用，輸送進(jìn)口原油，1997年，中國(guó)石油天然氣管道局勝利輸油公司對(duì)黃島地下油庫(kù)進(jìn)行了大規(guī)模的改造施工。主要任務(wù)是對(duì)電氣儀表、輸油泵的更新?lián)Q代和部分管道流程的改造。黃島地下油庫(kù)共建有3座5*104m3的儲(chǔ)油罐，2號(hào)儲(chǔ)罐和3號(hào)儲(chǔ)罐是聯(lián)通的（液位相同）。由于黃島地下油庫(kù)的特殊工作環(huán)境和地理位置，無(wú)論是從安全生產(chǎn)，還是從運(yùn)行監(jiān)控方面，都對(duì)工程施工、設(shè)備選型、安裝調(diào)試提出了更新更高的要求。

 

目前，廣泛使用的油罐液位計(jì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的功能、價(jià)格不盡相同。常用的有浮子式液位計(jì)、投入式（差壓式）液位計(jì)、超聲波液位計(jì)和雷達(dá)液位計(jì)等。經(jīng)中國(guó)石油天然氣管道勘察設(shè)計(jì)院選型確認(rèn)，較終選用了瑞典公司生產(chǎn)的高精度、高性能雷達(dá)液位計(jì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，分別安裝在1號(hào)和3號(hào)地下儲(chǔ)罐上。該儀表檢測(cè)系統(tǒng)沒(méi)有任何一個(gè)部件與罐存介質(zhì)有實(shí)際接觸，除雷達(dá)天線外露外，其余組件均有密封保護(hù)措施。通過(guò)雷達(dá)液位計(jì)的DAU數(shù)據(jù)處理單元，可以方便的將液位之外的其他信號(hào)（如油水界面儀的4-20mA信號(hào)（側(cè)裂隙水位）、油罐平均溫度計(jì)的pt100熱電阻值）快捷、準(zhǔn)確地傳至地面控制室。系統(tǒng)具備了工藝流程、參數(shù)趨勢(shì)顯示、事故報(bào)警處理、數(shù)據(jù)報(bào)告打印等多種功能，不僅可以實(shí)現(xiàn)油罐液位在地下、地面的兩級(jí)顯示，而且還可以利用DAU監(jiān)測(cè)出儲(chǔ)罐的油溫和地下庫(kù)裂隙水位。大大地減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了安全生產(chǎn)的保障系數(shù)。

 

二、基本原理

1、系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)

雷達(dá)液位計(jì)系統(tǒng)式一種能夠測(cè)量罐位和介質(zhì)溫度的智能型精密監(jiān)控系統(tǒng)，具有多種規(guī)格型號(hào)適用于各種罐存介質(zhì)，如原油、瀝青、提煉油及LPG/LNG氣體等。它的主體部分雷達(dá)頭及天線的重量?jī)H有20KG，通過(guò)法蘭連接在罐頂即可，液位計(jì)系統(tǒng)不與罐內(nèi)介質(zhì)接觸，完全符合高可靠性、高精確度（正負(fù)1mm）、高性能（較大響應(yīng)實(shí)際0.06S）的設(shè)計(jì)要求。

 

黃島地下儲(chǔ)罐(1號(hào)和3號(hào))安裝的是兩臺(tái)RTG 2945型雷達(dá)液位計(jì)，它通過(guò)選擇152.4-304.8 mm的法蘭連接到罐內(nèi)的帶孔鋼管中，現(xiàn)場(chǎng)總線(TRL/2)將RTG2945,DAU (DATA ACQUI-SITION UNIT)連接起來(lái)，再通過(guò)總線調(diào)制解調(diào)器與控制室上位機(jī)相連接，組成一個(gè)完整的雷達(dá)液位計(jì)L/2監(jiān)控系統(tǒng)(見(jiàn)圖1).

    2,  RTG 2945雷達(dá)液位計(jì)系統(tǒng)組件

    RTG 2945液位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是由雷達(dá)頭及圓錐型天線、DAU數(shù)據(jù)接收單元和上位機(jī)操作軟件三大部分組成。雷達(dá)液位計(jì)的構(gòu)造參見(jiàn)圖2，其測(cè)量范圍為00--200 m、工作溫度較高為+2300C、工作壓力較高為1 MPa。

    (1)雷達(dá)頭及圈錐天線雷達(dá)頭安裝在罐頂，而圓錐天線是在儲(chǔ)油嫩里面的頂部。雷達(dá)波波導(dǎo)單元密封在雷達(dá)頭的內(nèi)部，與其電氣單元相連接。電氣單元由以下五個(gè)部分組成:電源板、通信板、信號(hào)處理板、電流環(huán)板和屏蔽單元(見(jiàn)圖3)。它還有一個(gè)微處理器，內(nèi)存里有數(shù)據(jù)庫(kù)所需要的引導(dǎo)程序和主程序。它使用微波單元的數(shù)字化同步反饋通道作為測(cè)量油罐液位的依據(jù)，不會(huì)因老化和溫度變化而產(chǎn)生漂移現(xiàn)象。雷達(dá)波(9.7-10.3 GHz)的測(cè)量原理是利用Saab公司的專利技術(shù)一FMCW (Frequency Modu-lated Continuous Wave)方法進(jìn)行的(見(jiàn)圖4),頻率為fo的微波由圓錐天線發(fā)出，經(jīng)t,--t。時(shí)間后遇罐存介質(zhì)液面反射折回，因?yàn)槟芰繐p失，返回波束的頻率f'有所降低。這個(gè)頻率的變化△f(of=fo一ft)與所測(cè)罐位d具有一種比例關(guān)系，由此就可以方便的計(jì)算出罐位:d= 0f X 41. 7.

    (2)數(shù)據(jù)接收單元DAU  DAU分為從屬DAU(Slave DAU)和獨(dú)立DAU (Independent DAU )兩種。從屬DAU直接與RTG 2945相連，它的主要功能是可以接入溫度傳感器(平均溫度計(jì)Pt 100)，配有現(xiàn)場(chǎng)液晶顯示屏、可滾動(dòng)顯示液位和溫度參數(shù)。一旦出現(xiàn)上位機(jī)通信故障，仍可以在DAU上‘讀出罐位;獨(dú)立DAU與TRL/2現(xiàn)場(chǎng)總線直接相連，它有獨(dú)立的電源和通信，可以接入溫度傳感器(平均溫度計(jì))和油水界面儀((4-20 mA信號(hào))，也能夠進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)顯示。

    (3)操作軟件RTG 2945液位計(jì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)使用的軟件包是:Operator's Interface，運(yùn)行在OS/2WARP操作系統(tǒng)下，該軟件包OPI/2是一種全報(bào)表式的工具軟件，具有界面友好、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，可方便快捷地對(duì)RTG, DAU及現(xiàn)場(chǎng)總線進(jìn)行設(shè)置，同時(shí)具備了流程顯示、報(bào)警處理、趨勢(shì)顯示、報(bào)表打印等多項(xiàng)功能。

    雷達(dá)液位計(jì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在黃島地下油庫(kù)投產(chǎn)運(yùn)行后，無(wú)論是地下現(xiàn)場(chǎng)，還是地面控制室，各方面顯示的性能指標(biāo)參數(shù)(液位、溫度、裂隙水位)穩(wěn)定可靠，充分體現(xiàn)了精度高、傳輸速度快、防爆性能好和維修方便(僅限于罐頂雷達(dá)頭部分)等特點(diǎn)，極大地提高了儀表自動(dòng)化的應(yīng)用水平，在惡劣環(huán)境條件下對(duì)液位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用，做了一次大膽有益的嘗試。

 

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