Enraf液位计在中石化成品油华北管网施工安装中的问题及解决

Enraf (恩拉福) 伺服液位测量系统以测量的准确性、良好的远程监控功能及与第三方通讯兼容性, 广泛用于石油石化储罐液位的在线监测。要更好发挥液位测量系统的监测效果, 除日常维护外, 还应做好前期设计、施工和安装调试工作, 是一项系统工程。Enraf伺服液位计在中石化成品油华北管网成品油储罐使用中发现, 一些问题是施工安装造成的, 本文介绍了液位测量系统组成和测量原理, 分析华北管网伺服液位计安装中出现的问题, 给出解决方法, 供以后施工安装参考。

1 系统构成、测量原理

1.1 系统构成

Enraf伺服液位测量系统是一套可测量液体液位、质量、密度等参数的智能化仪表系统, 按设备所处环境分为现场测量设备和控制室内数据转换处理显示设备两部分, 两部分之间用现场总线连接。

1.1.1现场测量部分包括Enraf伺服液位计、压力和温度变送器。

Enraf伺服液位计为系统核心部件, 由三个相互隔离的腔室组成, 磁鼔室、电气室、接线端子室。磁鼓室由测量磁鼓、绕在磁鼓上的测量钢丝和挂在钢丝底端的浮子组成, 是直接接触测量介质的部分。磁鼔罩将磁鼓室与电气室隔离开, 起到防爆作用。电气室由力传感器、步进马达和电路底板组成, 底板包括电路板插槽 (4口) 、电压选择接口、现场总线接口和红外通讯接口。电路板插槽插接通讯处理板、伺服处理板、功能版、电源板。现场总线接口将现场数据上传至室内监控设备, 可用便携手操器PET通过红外通讯接口对液位计现场调试。

压力和温度变送器通过功能板将压力、温度信号接入液位计, 用于温压补偿。

1.1.2 控制室内设备包括通讯接口单元、上位机系统。

通讯接口单元 (CIU Prime) 是现场设备和上位机系统间的通讯设备, 连续扫描液位、温度、压力、密度、界位等数据, 储存在内部实时数据库中, 供上位系统调用。CIU Prime配4个现场总线接口, 与现场设备通讯采用恩拉夫BPM协议。CIU Prime提供2 个独立上位通讯端口, 接入Enraf库存管理计算单元、PLC或操作员站等系统, 通讯协议为标准Modbus协议。

1.2 测量原理

Enraf伺服液位计测量原理基于阿基米德原理, 浮子底部沉入液面1~2mm, 测量钢丝上的张力为浮子重力与其所受浮力之合力。液位静止时, 浮子静止, 此时钢丝的平衡张力为208g, 液位变化时浮子所受浮力和张力变化, 力传感器将所测钢丝张力与208g对比, 伺服控制器根据偏差向伺服电机发令, 让磁鼓转动, 放下或提起钢丝, 浮子跟踪液位变化达到新平衡, 计数器记录伺服电机转动步数, 微处理计算出浮子位移量, 即液位变化量。

2 施工安装调试中的问题及解决方法

华北管网4 个成品油罐区安装近50 套Enraf液位计, 施工安装中的问题如下:

2.1 稳液管的影响

华北管网成品油罐基本为内浮顶罐, 为保护测量钢丝不受浮盘活动影响, 将液位计安装在稳液管上, 稳液管的制作和安装质量都会影响测量效果。

2.1.1 稳液管开孔高度对测量的影响

其中一台罐进油后, 最高允许液位85%以下时, 液位计的测量值与实际液位一致, 高于85%时, 实际液位仍上升, 但测量值不变。检查发现, 是因稳液管最高开孔高度低于罐最高允许液位造成的。内浮顶罐为常压非密闭罐, 罐顶部与外部相通, 液面上升时罐内空气由顶部排出。稳液管顶部装有液位计, 液面上升时, 最高开孔位置以下的空气从开孔排出, 当液面高于最高孔位, 且未到达最高允许液位时, 液面与液位计在稳液管内形成密闭空间, 空气无法排除, 随液位升高被压缩, 直至不能再压缩时, 液体无法进入稳液管内, 液位静止, 浮子静止, 测量值不变, 稳液管外实际液面仍在上升, 导致实际值与测量值不一致。

解决方法:一是打开液位计标定口封盖, 排出空气, 敞口运行, 此法方便快捷, 但长期运行中, 存在安全隐患。二是停工清罐, 稳液管上增加开孔数量或重新制作稳液管, 工程量较大, 但可永久性解决故障。

2.1.2 稳液管安装注意事项

稳液管须准直, 自稳液管顶部吊挂重锤到管底部, 锤心距中心偏差不超过3mm, 避免浮子接触管壁不能工作。稳液管若由多节钢管焊接构成, 采用套焊, 不得变径、弯曲;开孔两面对称, 孔间距:300mm, 孔径:25mm, 应清除焊渣、开孔毛刺, 使内部光滑, 防止浮子运动时有水平位移卡在毛刺或焊渣处。稳液管底部做成喇叭口状, 防止测量油水界面后, 浮子卡在管底端口处。

2.2 磁鼓安装问题及解决方法

2.2.1 微处理DC值与实际DC值不符问题

伺服液位计的测量磁鼓是精密器件, 运输时为防止损坏, 独立包装后再与其他部件统一装箱送至现场。安装时, 先装液位计, 磁鼓再装入磁鼓室内, 但常因施工现场物资管理松散或施工人员对液位计安装不熟等原因, 很难做到磁鼓与液位计对应安装, 造成液位计微处理器中的磁鼓周长 (DC值) 与实际周长不一致, 影响测量准确性。

解决方法:一是重新配置液位计存储器参数。配置方式有两种, 一种是使用手持终端PET通过红外接口现场设置参数;另一种是用Enraf调试软件Ensite, 安装在控制室内计算机等远程设备上, 在室内设置参数。将存储器中的DC值设置为磁鼓上所刻的DC值, 该值为磁鼓表面上多组数字中约为338mm的那个数, 即磁鼓的实际周长。为便于维护, 用Ensite软件为每台表做日志 (LOG) 文件, 包括仪表所有重要信息, 存储在计算机的硬盘等介质中, 若维修更换电路板或磁鼓, 将相应的LOG文件重新载入存储器, 保证数据一致。

二是从施工管理源头抓起, 将此类安装要求高、技术复杂或新工艺技术的设备和部位设为质量控制点, 做好技术交底培训、施工过程监督和记录, 做到物资标识清晰, 存放标准, 专人管理, 安装规范。

2.2.2 测量钢丝脱落问题

其中一罐进油至一定高度后液位值不随液位变化而变化, 检查发现, 是由于部分测量钢丝从磁鼓上脱落造成的。为防止测量钢丝滑脱, 将钢丝缠绕在磁鼓上的细槽里, 通常运行时不易从槽中脱落, 但可能因运输中的振动、施工时安装不规范等原因, 造成钢丝松动, 使用一段时间后部分钢丝从细槽中脱出, 随着磁鼓的转动脱出的钢丝在磁鼓内成团, 无法带动浮子运动。

解决方法:打开磁鼓盖, 将成团的测量钢丝捋顺, 逐段放入稳液管中, 直到钢丝未从细槽中脱出的位置, 再重新缠绕。缠绕圈数确定如下:

缠绕圈数= (人工检尺平均值-液位计读数) /磁鼓周长 (DC值)

注意事项:若进油期间条件允许, 最好暂停进油, 确保人工检尺的准确度和检修的安全性。操作测量钢丝时, 应小心轻柔, 防止钢丝有硬折痕。

2.3数据存储类型对液位显示的影响

南疆二号库罐区, 空罐时上位机数据显示为32767, 进油略有液位后, 显示正常。检查发现, 是因通讯接口单元 (CIU Prime) 与现场微处理器数据类型不一致造成的。按测量原理可分为以空高 (空罐) 为基准的液位计和以液位实高 (满罐) 为基准的液位计。考虑到实尺投尺基准板易受罐底静水压影响, 及投产初期不能保证满罐等原因, 华北管网储罐采用以空高 (空罐) 为基准。技术人员将通讯接口单元数据存储类型设为16位无符号整形, 可满足生产的有效液位 (一般0~25m) , 因为计算机处理无符号整形数据更容易。而现场微处理器数据存储类型为16位有符号整形, 当液位在有效液位内时, 即正值时, 两者数据格式一致, 数据显示正确;当液位低于空罐参考基准时 (空罐参考基准一般高于罐底板) , 即负值时, 通信单元与现场变送的数据类型不匹配, 发生溢出, 数据显示错误。

解决方法:使用调试软件, 重新设置控制室内CIU Prime或PLC、DCS等数据采集系统的数据类型, 与现场微处理器数据类型一致。

2.4设计选型

伺服液位计是接触式测量仪表, 不能测量粘稠介质。介质腐蚀性较强时, 选抗腐蚀的浮子和钢丝。浮顶罐应安装在导向管上;拱顶罐设计时要使浮子避开进液口等干扰大的地方, 若液面波动较大应用稳液管安装。DN150的导向管选用45mm的浮子, DN200的选用90mm或110mm的浮子。

3 结语

综上, 伺服液位计的使用除后期维护外, 还应从最初的设计、施工安装抓起, 做好设计选型、交底等基础工作, 加强施工中的监督管理, 统筹规划, 做好仪表安装专业与罐体工艺安装等专业间的工序交接、验收工作, 减少和避免安装调试中存在的缺陷。建立完整的施工调试记录和档案, 便于以后的生产管理和运营。

摘要：介绍了Enraf (恩拉福) 伺服液位测量系统的构成、测量原理, 分析恩拉福伺服液位测量系统在中石化成品油华北管网成品油罐上施工安装调试中出现的问题, 给出解决方法, 为以后相关施工安装提供借鉴。

关键词：Enraf伺服液位测量系统,安装调试,解决方法

参考文献

[1] 恩拉福伺服液位计安装使用手册.