美國 KM貼片式重量料位計大噸位球罐料位測量新方法

大噸位球罐料位測量新方法
---美國 KM 公司貼片式重量料位計
球罐作為一種大容量、承壓的球形儲存容器，在石油煉制工業和石油化工中廣泛應用于
用于貯存和運輸液態或氣態物料。對于球形容器，通常采用雷達、磁致伸縮等測量方法，通
過測量物料的物理特性來獲取物位信息。
由于球罐中間半徑大，上下端半徑小，導致測量結果為非線性，很難實際反映出內部實
際物料的數量。而且球罐內部存在高壓，通常具有易燃易爆等特性，安裝和維護設備也較為
困難。客戶想要尋找一種簡單便捷的測量方法獲取物位信息。
一、現場問題描述
客戶現場有 8 個 3000m3 的球罐，內部裝有用于生產丁辛醇的原料—— 丙烯。原先采用
的雷達液位計每年需要定期維護，維護時需要移轉罐體內的丙烯且不能抽取干凈，維護人員
安全不能保證，并且由于丙烯的市場價格較高，每次維護庫區都會損失 20 萬以上的丙烯原
料。對于此種方案維護費用大但尋找不到合適的方案解決。
圖 1 現場八個 3000m3 的球罐
二、提出方案
根據客戶的需求， KM 公司提出了貼片式重量料位計技術，這種技術并不通過測量液位
本身特性獲取物位高度，而是通過外部測量整個容器的重量來獲取物位信息。這種方法將物
位計外置于料倉外部，巧妙的解決了設備安裝維護帶來的困擾。
貼片式重量物位計核心部件是一個高靈敏度的貼片式稱重傳感器。只要用 2 個螺栓將
Microcell 傳感器固定在容器支撐結構上時，該容器即可成為一個稱重系統。往容器內加載
物料即會壓緊應變片，改變傳感器內電阻，進而產生與物料重量變化相稱的電信號。
圖 2 美國 KM 公司的 Microcell 傳感器
三、方案設計
現場料倉 3000m3，物料密度大約在 0.515 左右，大容量大約為 1500T，為了防止爆倉
大加載量控制在 1200T 以內。我們現場觀察，料倉有 12 個圓管鋼作為支撐腿，材質為碳
鋼，支撐腿尺寸為 630mm X 16mm。支撐腿之間有少量的加強筋保持設備的穩固，基本沒有
其他大型剛性連接，整個料倉結構非常適合貼片式稱重系統的安裝。
圖 3 料倉基本結構示意圖
我們根據客戶提供的數據得到以下參數：
總重： 3000m3 x 0.515 kg/m3＝ 1500T；
支腿截面積： 3.14 x 630mm x 16mm＝ 31651.2mm2；
1000T 時的壓強： 1,000,000kg /(12 x 31651.2mm2)＝ 2.63kg/mm2；
800T 時的壓強： 800,000kg /(12 x 31651.2mm2)＝ 2.11kg/mm2；
500T 時的壓強： 500,000kg /(12 x 31651.2mm2)＝ 1.32kg/mm2；
圖 4 直撐式料倉精度表
根據直撐式精度表可得：
1000T 精度在 2.8％ ；即精度在+/-28 T 左右
800T 精度在 3.5％ ；即精度在+/-28 T 左右
500T 精度在 4.2％ ；即精度在+/-21 T 左右
結論：這個系統結構可靠，符合現場的使用要求。
四、項目實施
根據現場情況，將 12 個 Microcell 傳感器分別固定在 12 個料倉支腿上，并將傳感器發
出的高靈敏度壓差信號送入 Kistler-Morse 公司專門設計的稱重顯示控制器中，經過濾波、發
送、信號轉換的方式輸出為 4～ 20ma 信號，接入客戶的上位機系統中。
圖 5 Microcell 傳感器安裝位置示意
五、數據測試
現場料倉容量巨大，如果直接校準耗時耗力。 KM 公司的稱重顯示控制器自帶免砝碼校
準功能，只要簡單幾個步驟，就可以在極短的時間內快速校準設備，使其進入正在工作狀態。
我們往料倉中加料觀察線性，如果產品線性良好則證明產品的精度較好。我們使用罐車
往料倉中打物料，每次打入 22T 并觀察重量變化。經過測算，在內部有 800T 物料情況下，
每加載 22T 物料誤差僅為 1T，在大量加載卸載物料情況下，誤差在精度滿足設計要求的 3.5％。
六、結論
由此可見，美國 KM 公司貼片式稱重料位計非常適合統計這種大容量球罐液位變化，并
且系統安裝簡單、后續維護便捷、精度可靠、性能穩定，具有非常廣泛的應用。
如果您有任何疑問，可以和 Kistler-Morse