大型LNG储罐仪表

董合林2015年09月自控仪表专业汇报——罐表系统2020/2/102目录罐表系统概述液位仪表：伺服与雷达温度仪表：多点与表面LTD一体化测量仪表软件：储罐管理与翻滚预测通讯与系统集成2020/2/103罐表系统概述罐装表系统的组成部分：一、液位：液位连续测量仪表，伺服或雷达液位计，一般三台，其中一台提供硬接点开关提供给ESD；或三台连续液位测量仪表都提供开关量，组成2OO3表决。常用配置为3伺服或2伺服+1雷达，也有用3台雷达的。二、温度：多点温度计，提供储罐纵剖面的固定点温度监控。表面式温度计：用于预冷、泄露监测及储罐热性能评价三、LTD:液位－温度－密度（Level,TemperatureandDensity）一体化测量仪表，根据指令跟踪液位或到达指定液位，进行数据采集分析，可检测整个罐温度、密度分布，为预知分层和翻滚提供基础数据。四、通讯接口单元：储罐现场仪表和控制室内计算机系统之间的通讯接口，完成现场仪表至储罐管理与安全系统之间的信号转换。五：软件：储罐管理与安全功能。2020/2/104已建项目储罐现场温度、液位仪表配置LNG储罐温度液位仪表配置安装位置罐内多点罐底表面吊顶表面吊顶上吊顶下吊顶吊杆内罐外壁环形空间底部热角保护墙伺服雷达用途说明罐料温度分布冷却监视冷却监视性能评价之热平衡BOG温度监视正常操作和保温性能冷却监视内罐泄露检测泄露检测冷却监视液位测量兼高低报警液位高报公司ZZLNG1X1813411无85630SZLNG2X1694无1无48430FJLNG2X1210无11312（内壁）8830GDLNG2X1684无1无38321HNLNG2X810无21无12（内壁）61021SHLNG2X810无11无12（内壁）8821DLLNG1X18????1?824321ZJLNG1X1813411无856302020/2/105目录罐表系统概述液位仪表：伺服与雷达温度仪表：多点与表面LTD一体化测量仪表软件：储罐管理与翻滚预测通讯与系统集成2020/2/106雷达液位计简介6雷达液位计基于回波测距原理，完全非接触式测量，无可动部件。一、PULSE(脉冲)技术–测量高频电磁波发射到液面并返回所消耗的时间–该时间差为纳秒级优点：价格便宜，功耗小，一般为两线制。缺点：无法达到高精度。由于其测量的是微波脉冲从雷达发射出后达到液体表面并返回的时间很短(在1个5米高的罐内该时间仅仅为0.000000033s)t2020/2/107雷达液位计简介77二、FrequencyModulatedContinuousWave(FMCW调频连续波)–Alogicandfastmethod–连续发射–测量频率–更高的精度(可达±0.5mm)–处理噪音信号能力强大价格昂贵，一般为四线制。LNG储罐StillWellLNG储罐应用的主要产品有：Honeywell-Enraf97X、ROSEMOUNT5900S、3960dTimetf~d10,39,7t0fFrequencyf(GHz)2020/2/108雷达液位计安装ROSEMOUNT5900S根据不同的用途，雷达液位计选用不同形式的天线，左图为安装在稳液管内的天线形式。稳液管的主要作用为稳定测量液面，增强反射回波。除雷达外，伺服液位计往往也需要稳液管(StillWell/Stillpipe)。2020/2/109伺服液位计接线端子部分电子部分磁鼓室测量钢丝浮子2020/2/1010伺服液位计原理空高液位浮子测量磁鼓罐高空高液位=罐高-空高（钢丝长度）测量原理：检测液面，收放浮子，测量空高。2020/2/1011伺服机构力传感器控制单元当F208g放下浮子当F208g提起浮子FBWDW标准浮子重量：DW=223g控制浮子浸入1mm，浮力：BW=15g阿基米德原理，浮子浸液深度一定，浮力一定Enraf854ATG伺服液位计工作原理2020/2/1012WHESSOE1143-2浮子测量原理2020/2/1013WHESSOE1143-2浮子测量原理CoilSuspensionMagnetsFloatMagnetCalibratedFloattoLNGS.GFerriteInsulationwashersSNN+Connection-Connection50±1mm/20m2020/2/1014WHESSOE1143-2浮子测量原理CoilFerriteDisplacementoftheferritebetweencoilchangetheimpedance(Z)value.Z2020/2/1015WHESSOE1143-2浮子测量原理Z=Motor=HighspeedGoingdowntotheliquidsurfaceZ=Motor=LowspeedFloattouchliquidsurfaceZ=Motor=Lowspeed&StopLevelstabilizationZ=Motor=LowspeedLiquidgoingupFloatfollowliquidsurfaceZ=Motor=LowspeedLiquidgoingdownFloatfollowliquidsurface2020/2/1016现场安装无导向装置稳液管导向钢丝伺服液位计的主要生产厂家有：Enraf、WHESSOE、E+H、TokyoKeiso、Varec，一般需要导向装置，现场安装主要有以下几种方式：2020/2/1017目录罐表系统概述液位仪表：伺服与雷达温度仪表：多点与表面LTD一体化测量仪表软件：储罐管理与翻滚预测通讯与系统集成2020/2/1018温度仪表EN14620-2006要求储罐至少安装以下温度仪表：1、监控不同深度LNG温度，间隔不得超过2米。2、气相温度（如可能，铝吊顶上下的温度都要测量）3、主容器壁和底部（控制冷却与升温）。另外，也可以用检测外部温降的方式判断主容器是否泄漏。2020/2/1019多点温度计LNG多点温度计用以检测LNG纵向温度分布，为多点Pt100，一般多点均匀分布，单台多点温度计一般不超16点（WHESSOE提供的18点的1706），单个储罐一般安装两台，测点高度交错分布为保证储罐完整性，多点温度传感器安装在封闭的温度计套管中，配备温度变送器，变送器通过现场总线输出值伺服或雷达液位计。常见的产品有：EnrafVITOMultiThermosensorThermometer、WHESSOEMultispotstemperature、MHTMulti-SpotTemperatureSensors、RosemountMultipleSpotTemperatureSensor、E+HAverageTemperature。（称为平均温度计不准确，只是习惯）2020/2/1020表面温度计表面式温度计用于冷却监视和泄露检测，LNG储罐表面式温度计为单点（双支）热电阻，特点是延伸尾缆特别长，探头安装在储罐内，引线都通过罐顶大法兰口引出，入罐顶接线箱，线缆直拉至中控室接入FGS、DCS或者配总线式温度变送器接入罐表系统。2020/2/1021目录罐表系统概述液位仪表：伺服与雷达温度仪表：多点与表面LTD一体化测量仪表软件：储罐管理与翻滚预测通讯与系统集成2020/2/1022LTD测量仪表储罐液位－温度－密度（LTDLevel、TemperatureandDensity）测量仪表为储罐防翻滚的重要措施，EN14620指定安装仪表。伺服机构驱动的多传感器探头可以进行液位、温度和密度的实时测量，测量范围包括约40m的LTD。液位测量：基于伺服原理温度测量：RTDPt100密度测量：振动管传感器主要产品：WHESSOES.A.01146Model1146LTDgaugeSCIENTIFICINSTRUMENTSINC.Model6290IndustrialPCbasedtankgaugingsystemforLTD.2020/2/1023WHESSOES.A.01146温度传感器振动管2020/2/1024LTD探头原理（WHESSOE为例）TemperatureSensorExcitationCoilConnectorLowstopreedswitchReceptionCoil±1mm/20m50PerforatedTape,TEFZELcoatedVibratingtube2020/2/1025WHESSOE1146LTD2020/2/1026中空螺旋驱动电缆底部参照点开关液位传感器270mm振动密度计57.15mm滑动罩PtRTDSCIENTIFICINSTRUMENTS62902020/2/1027M6290机械驱动机构发条传动装置弹性联轴器卷缆盘齿轮箱驱动齿轮观察孔中空螺旋驱动电缆备用驱动齿轮2020/2/1028ProviderScientificInstruments,IncWärtsiläFrance–CalaisModelM62901146DesignationPC-BasedTankGaugingSystemLevelTemperatureDensityGaugeDesignWeight290kg100kgDetailsSensorconnectionHollowHelicalDriveCablePerforatedtapeinStainlessSteel316LcoatedwithTEFZEL.DataDensitymeasurement:Range:400-600kg/m3Sensitivity:±0.1kg/m3Repeatability:0.1%oftherangeAccuracy:0.1%oftherange,±0.5kg/m3N°ofpoints:200Densitymeasurement:Range:400-1000kg/m3Sensitivity:±0.1kg/m3Repeatability:±0.1kg/m3Accuracy:±0.5kg/m3N°ofpoints:50-250onselectablerangeFLAME-PROOFENCLOSUREFORELECTRONICCONTROLUNITELECTRONICCONTROLUNITSUPPORTLEG(x3)HOLLOWHELICALDRIVECABLEELECTRICALCOMPARTMENTGASCOMPARTMENTsensorTapeTapeDrumTapeconnection2020/2/1029目录罐表系统概述液位仪表：伺服与雷达温度仪表：多点与表面LTD一体化测量仪表软件：储罐管理与翻滚预测通讯与系统集成2020/2/1030通讯与系统集成通讯接口单元：通讯界面单元，将现场传来的数据进行储存转换，传送至库存管理软件，或通过MINI手操器进行数据读取。除CurrentLoop4-20mA之外，常用的通讯协议与接口为：ModbusRS232orRS485HARTEnrafBiPhaseMark（BPM）SaabRosemountTRL/2通常，单台仪表或通讯接口设备支持多种通讯接口与协议，不同厂家的设备可以很方便整合。罐表系统通常成套供应常见集成供应商有：WHESSOE、Honeywell-Enraf、E+H、ROSEMOUNT。2020/2/1031常用通讯接口硬件Enraf：CommunicationInterfaceUnit.CIU800系列WHESSOE：09510Converter:0-20mAloop/RS232RS485/RS232.Remotetankunit:RTU8130MHTTechnologyLtd.:Datacon3500/4000serialdataconcentratorandprotocolconverterMiniReceiverSCIENTIFICINSTRUMENTSINC.TANKGAUGEINTERFACEMODULEModbusLTDdriversE+HTankvisionMultiScanN