罐區(qū)計(jì)量系統(tǒng)中的MTS磁致伸縮液位計(jì)及與其他計(jì)量技術(shù)的比較

石油、化工、糧油、食品、消防、交通、冶金、國(guó)防等行業(yè)都會(huì)劃分出專門的罐區(qū)范圍，罐區(qū)內(nèi)遍布了許多大小不一的密封容器，用于儲(chǔ)存液體，即儲(chǔ)罐。計(jì)量?jī)?chǔ)罐內(nèi)液體存量，對(duì)不同行業(yè)的原料或成品庫(kù)存管理、評(píng)定生產(chǎn)效率、核算收益等有重大意義。

一般罐區(qū)計(jì)量系統(tǒng)，需要測(cè)量?jī)?chǔ)罐內(nèi)液體的液位高度（用來根據(jù)儲(chǔ)罐形狀計(jì)算出儲(chǔ)罐內(nèi)液體存量）、液體分界面高度（例如燃油中的芳香烴會(huì)吸收儲(chǔ)罐空氣中的水分，長(zhǎng)久儲(chǔ)存過程中會(huì)在儲(chǔ)罐底部累積水分從而形成油水分界面）和平均溫度（用于對(duì)儲(chǔ)罐內(nèi)液體
存量做補(bǔ)償計(jì)算）。應(yīng)用于儲(chǔ)罐液位測(cè)量的高精度液位測(cè)量技術(shù)主要有磁致伸縮液位計(jì)（如圖1）、雷達(dá)液位計(jì)（如圖2）、伺服液位計(jì)（如圖3）。

圖1 安裝在儲(chǔ)罐上的MTS磁致伸縮液位計(jì)

圖2  安裝在儲(chǔ)罐上的雷達(dá)液位計(jì)

圖3 安裝在儲(chǔ)罐上的伺服液位計(jì)

在這三種儲(chǔ)罐液位測(cè)量技術(shù)中，可能由于生產(chǎn)品牌較少的原因，磁致伸縮液位計(jì)是zui少被人知道的。MTS生產(chǎn)的磁致伸縮原理的Level Plus液位計(jì)，包含電子模塊、表頭外殼、浮子以及內(nèi)部含有感應(yīng)元件的測(cè)量桿或者軟管從罐頂延伸到罐底   

硬桿結(jié)構(gòu)的MTS磁致伸縮液位計(jì)

罐區(qū)計(jì)量系統(tǒng)中的MTS磁致伸縮液位計(jì)及與其他計(jì)量技術(shù)的比較

軟管結(jié)構(gòu)的MTS磁致伸縮液位計(jì)
磁致伸縮液位計(jì)的工作原理就是電子模塊能檢測(cè)到兩個(gè)垂直相交磁場(chǎng)導(dǎo)致的機(jī)械形變，其中一個(gè)磁場(chǎng)由浮子內(nèi)的永磁體產(chǎn)生，另一個(gè)磁場(chǎng)是由感應(yīng)元件上的詢問電流脈沖產(chǎn)生。原理如下圖所示：
相較于雷達(dá)和伺服液位計(jì)，磁致伸縮液位計(jì)的兩個(gè)特點(diǎn)是：對(duì)液體分界面高度的測(cè)量和不同高度的多點(diǎn)溫度的測(cè)量。液體分界面的測(cè)量需要在磁致伸縮測(cè)量桿或者軟管上多套一個(gè)特定密度的浮子，這個(gè)浮子的上下兩部分分別浸在上層液體和下層液體中。而多點(diǎn)溫度測(cè)量是在測(cè)量桿內(nèi)或者軟管內(nèi)增加一根包含多個(gè)溫度傳感器的測(cè)量線纜。根據(jù)具體應(yīng)用，可以選擇1點(diǎn)、5點(diǎn)、12點(diǎn)或者16點(diǎn)溫度測(cè)量，或者其他數(shù)量的溫度測(cè)量點(diǎn)，溫度測(cè)量點(diǎn)的高度可以定制。電子模塊會(huì)收集每個(gè)溫度傳感器上的測(cè)量結(jié)果，然后液位高度測(cè)量結(jié)果和溫度傳感器高度比較，zui后計(jì)算出液面下幾個(gè)溫度傳感器的平均溫度。因?yàn)檫@種特性，只需要在儲(chǔ)罐上開一個(gè)孔安裝上磁致伸縮液位計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)液位高度、分界面高度和平均溫度的多參數(shù)的測(cè)量。
相對(duì)于磁致伸縮液位計(jì)，儲(chǔ)罐上使用的更廣為人知的液位計(jì)是雷達(dá)液位計(jì)。雷達(dá)液位計(jì)向被測(cè)液面發(fā)出微波，當(dāng)微波被液面反射回到雷達(dá)液位計(jì)時(shí)，雷達(dá)液位計(jì)計(jì)算發(fā)出和收到微波脈沖的時(shí)間差來測(cè)量液位。雷達(dá)液位計(jì)的zui大優(yōu)勢(shì)是工作的時(shí)候和被測(cè)液體*分離，因此經(jīng)常被用于測(cè)量非常粘稠的液體，如瀝青。但是雷達(dá)液位計(jì)無法測(cè)量分界面的高度，因此如圖2所示，經(jīng)常在儲(chǔ)罐底部安裝一個(gè)壓力變送器，壓力測(cè)量結(jié)果結(jié)合雷達(dá)液位計(jì)測(cè)量結(jié)果計(jì)算出分界面高度。而且儲(chǔ)罐頂部還要多開一個(gè)孔來安裝多點(diǎn)溫度計(jì)。因此這套系統(tǒng)中經(jīng)常還需要一個(gè)罐旁計(jì)算儀，對(duì)分界面和平均溫度進(jìn)行計(jì)算。而且雷達(dá)液位計(jì)的zui大測(cè)量范圍受到被測(cè)液體的介電常數(shù)影響，而用戶經(jīng)常無法確定介電常數(shù)的具體數(shù)值，因?yàn)橥环N液體在不同溫度下和不同電磁頻率環(huán)境下的介電常數(shù)差別很大。而且雷達(dá)液位計(jì)測(cè)量精度受到儲(chǔ)罐內(nèi)液體揮發(fā)的影響。因?yàn)槔走_(dá)液位計(jì)是*非接觸測(cè)量，因此雷達(dá)液位計(jì)的安裝對(duì)測(cè)量效果影響很大，一般不能離儲(chǔ)罐壁太近，而且需要避開儲(chǔ)罐內(nèi)的突出結(jié)構(gòu)。
伺服液位計(jì)結(jié)構(gòu)包含伺服電機(jī)、輪轂、鋼絲、浮子和其他電子部分。伺服液位計(jì)會(huì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，把纏繞在輪轂上的鋼絲懸掛的浮子提升或者降下。浮子下降過程中，電子模塊會(huì)計(jì)算釋放的鋼絲的長(zhǎng)度，同時(shí)感應(yīng)鋼絲上的張力。當(dāng)鋼絲上的浮子接觸并浸入被測(cè)液體后，鋼絲上的張力產(chǎn)生變化，這時(shí)伺服液位計(jì)會(huì)用儲(chǔ)罐高度減去釋放的鋼絲長(zhǎng)度從而計(jì)算出液位高度。浮子會(huì)繼續(xù)下降，當(dāng)浮子到達(dá)液體分界面時(shí)，鋼絲上的張力會(huì)再次變化，從而計(jì)算出液體分界面的高度。而且通過張力變化還能計(jì)算出被測(cè)液體的密度。伺服液位計(jì)的缺點(diǎn)就在于其測(cè)量是非連續(xù)的，一般測(cè)量一次分界面高度需要30~60分鐘，因此一般伺服液位計(jì)會(huì)在非高峰時(shí)段測(cè)量分界面和液體密度。而且安裝伺服液位計(jì)也需要在儲(chǔ)罐頂部開另一安裝孔，用來安裝一個(gè)多點(diǎn)溫度計(jì)，如圖3所示。另外，這里也需要一個(gè)罐旁計(jì)算儀，伺服液位計(jì)的測(cè)量結(jié)果和多點(diǎn)溫度計(jì)的測(cè)量結(jié)果會(huì)被輸入罐旁計(jì)算儀，用來計(jì)算液面下面多點(diǎn)溫度計(jì)的平均溫度。而且由于伺服液位計(jì)的浮子經(jīng)常上下移動(dòng)，很容易和鋼絲脫離，導(dǎo)致日常zui多的維護(hù)工作就是更換液位計(jì)浮子。而更換浮子過程中需要打開伺服液位計(jì)安裝孔，如果被測(cè)液體是可揮發(fā)的易燃液體，則更換浮子過程意味著現(xiàn)場(chǎng)安全系數(shù)降低。
綜上所述，在罐區(qū)計(jì)量系統(tǒng)中選用MTS磁致伸縮液位計(jì)，相較于選用本文提到的另兩種液位計(jì)，有以下優(yōu)點(diǎn)：
1、 安裝簡(jiǎn)單，只需要在罐上開一個(gè)孔，就可以測(cè)量液位、分界面高度和平均溫度。而且安裝孔的位置要求不高。
2、 不需要罐旁計(jì)算儀對(duì)分界面和平均溫度進(jìn)行計(jì)算，可以把這些測(cè)量結(jié)果以數(shù)字總線的方式發(fā)送到控制系統(tǒng)。
3、 設(shè)備功耗更低，應(yīng)用在易燃易爆地區(qū)更加安全。
4、 相對(duì)于伺服液位計(jì)，結(jié)構(gòu)更加結(jié)實(shí)耐用，維護(hù)成本更低。

罐區(qū)計(jì)量系統(tǒng)中的MTS磁致伸縮液位計(jì)及與其他計(jì)量技術(shù)的比較