概述

    近年LNG項目進人大規模建設時期。LNG低溫儲罐是LNG儲存運輸過程中關鍵的核心設備.也是投資zui多的設

備. LNG低溫儲罐的安全性至關重要。LNG因其超低溫特性在儲運過程中存在很多急需解決的問題，如LNG大型儲罐中的分層、翻滾和蒸發問題等。因此。應用LNG儲罐檢測儀表及儲罐TMS管理系統對LNG儲罐內的液位、溫度、密度等信息進行實時監視、分析與管理，防止儲罐內發生危險事故:

 

1儲罐檢測儀表的設置及應用

    儲罐TMS管理系統檢測儀表包括:伺服液位計、雷達液位計、LTD(Level Temperature  Density)液位溫度密度計、多點平均溫度計、罐組顯示儀、儲罐冷卻及泄漏檢測.溫度檢測及采集系統等，檢測儀表示意圖如圖I所示。

1.1伺服液位計

    伺服液位計基于阿基米德原理，采用高精度力傳感器、高精度伺服控制系統和測量磁鼓，通過測量位于漂浮在LNG液面上的浮子所受浮力的增減所引起的剛性拉力的變化，通過微處理器的高精度伺服控制系統，按照真實的液位提升或降低浮子的高度，然后利用電子傳感器準確地測得液位的變化值，由控制器發出指令，伺服電機以一定的幅度帶動測量的磁鼓轉動，并帶動浮子不斷地跟蹤液位的變化。同時，計數器記錄了伺服電機的轉動步數，并自動地計算出測量浮子的位移量，即液位的變化量

    伺服液位計的現場處理單元應是基于微處理器的電子控制設備，并且帶自診斷功能，具有很強的抗干擾能力，能有效地排除干擾信號對測量造成的影響。該現場處理單元應適合安裝在低溫LNG儲罐的頂部，現場處理單元應能夠接受來自多點平均溫度討一的RTD熱電阻信號，并將采集的數據進行處理后，將數據傳送到設置在中央控制室的TMS系統中。

 

    在LNG儲罐上安裝2套擁有高精度、防雷及防浪涌設計的伺服液位計，用于精確測量儲存介質的液位，其中一套為主伺服液位計，另一套為從伺服液位計;主伺服液位計和從伺服液位計分別通過各自的通訊總線將現場的液位、多點溫度、儀表狀態等信息上傳至TMS系統。伺服液位計表頭帶液晶顯示，便于巡檢人員在罐頂巡視時觀測液位數據。

 

1.2雷達液位計

    發射*反射*接收是雷達液位計的基本工作原理。雷達液位計傳感器的夭線以波束的形式發射電磁波信號，發射波在被測物料表面產生反射，反射回來的回波信號仍由天線接收。發射及反射波束中的每一點都采用超聲采樣的方法進行采集。信號經智能處理器處理后得出介質與探頭之間的距離，送終端顯示器進行顯示、報警、操作等。雷達液位計采用高頻振蕩器作為微波發生器，發生器產生的微波用波導管將它引到輻射天線，并向下射出。當微波遇到障礙物，例如液體液面時，部分被吸收，部分被反射回來。通過測量發射波與液位反射波之間某種參數關系來實現液位測量。

 

    在LNG儲罐上安裝1套擁有高精度、防雷及防浪涌設計的雷達液位計，用于高液位報警。連續精確測量儲存介質的液位，液位到達或超過報警值時輸出報警信號，LNG液面上部產生的蒸發氣對液位計測量無影響。雷達液位計通過通訊總線將現場的液位、儀表狀態等信息上傳至TMS系統，同時在罐底的罐旁顯示儀進行顯示。雷達液位計需配備適用于導向管的平面天線。

 

1.3 LTD一液位溫度密度計

    帶伺服機構的LTD測量儀表由機械驅動部件、多傳感器組合的探頭以及帶微處理器的現場處理單元組成。在LTD工作時，探頭在微處理器的指令下由電機驅動在LNG中垂直運動，探頭的運動模式可設置成自動或手動。探頭內的傳感器可分別實時測量出液位、溫度、密度信號1510

    LTD測量儀表的現場處理單元應是基于微處理器的電子控制設備，并且帶自診斷功能，該現場處理單元適合安裝在低溫LNG儲罐的頂部，將采集的數據進行處理，輸出到罐底的罐組顯示儀。

    在標定模式下，LTD測量儀表必須能夠自動/手動使驅動測量單元到達LNG儲罐底部。當驅動測量單元到達LNG儲罐底部時，將得到罐底的測量參考信號。

 

1.4多點平均溫度計

    與伺服液位計配合使用的多點平均溫度計，用于LNG不同高度液位處的溫度檢測。應允許溫度檢測信號接入到液位計的現場處理單元。

 

    多點平均溫度計是一體化、集成化設計結構，每點采用獨立的溫度測量傳感器。多點平均溫度計配備滿量程均勻分布的溫度檢測點，任何連續測量傳感器的垂直間距小于2m，并且單獨接線至溫度計接線盒，并由接線盒獨立地將每個溫度點的信號引出。

    溫度傳感器安裝在封閉的不銹鋼溫度計套管中，并帶重錘，溫度計套管及引出電纜具有耐低溫性能。

 

1.5罐組顯示儀

    罐組顯示儀信號由伺服液位計、雷達液位計、LTD液位一溫度一密度儀表，通過電纜直接傳輸或通信接口單元進行數據反傳，通信接口應采用RS-485串行通信接口或現場總線通信接口，通信協議為MODBUS (RTU)或現場總線通信協議。罐旁顯示儀為LCD液晶顯示器。并且能夠顯示平均溫度、液位、密度值，所有數據的單位均采用國際單位制。該顯示儀應安裝在罐旁地面上，便于現場觀察的地方。

 

1.6儲罐冷卻、泄漏檢測及多路溫度采集系統

    1)在儲罐頂部設置熱電阻檢測元件，用于測量罐內產生的蒸發氣BOG的氣相溫度。

    在內外罐環形空間均勻布置熱電阻檢測元件，在熱角區域設置熱電阻檢測元件，用于LNG泄漏檢測，在內罐的外罐壁上、吊頂板處分別設置表面溫度檢測器，一旦發生LNG泄漏，各點的溫度會降低，通過檢測溫度即可以測出LNG是否發生泄漏。

    2)在內罐的底部平均布置表面溫度檢測器，用于儲罐初始冷卻以及儲罐正常使用時的溫度測量。

    3)現場接線箱內安裝多路溫度采集器。多路溫度采集器將所有采集的數據進行處理后，通過通訊總線傳送到設置在控制室的儲罐TMS管理系統。多路溫度采集器安裝在現場危險區域，應配備防爆外殼和接線口。多路溫度采集器接人8一16路的3線制Pt 100熱電阻輸人，與上位機通過RS485串口通信(Madhus RTU協議)或總線通訊。

2儲罐管理系統

    LNG儲罐TMS管理系統將利用LNG儲罐現場檢測儀表的測量數據，并采用專用軟件對LNG儲罐內介質的液位、溫度、密度等參數進行實時監測，并對LNG翻滾可能性進行預估，并提供操作指導，避免儲罐內發生液體分層、翻滾以及氣體超壓、負壓等危險情況。此外，還可根據測量參數計算出儲罐內LNG的體積、重量以及庫存管理所需的其它信息，便于生產管理和實際運行操作。

    LNG儲罐管理系統采用專用軟件，運行在專用的操作員工作站上，根據需要將所需數據通過通訊方式傳輸至DCS進行數據存儲、處理及顯示。如圖2儲罐管理系統簡圖所示。

 

結論

    LNG儲罐通過兩套伺服液位計及多點平均溫度計、I套雷達液位計、LTD的綜合設置，既實現了LNG儲罐的過程檢測需求，又為儲罐TMS管理系統采集了精準的運行數據。儲罐TMS管理系統接收到的現場各測量儀表的數據，通過圖文界面為用戶提供了實時的儲罐監控和管理，有效地解決了LNG大型儲罐中的分層、翻滾和蒸發問題。