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、國防等行業(yè)都會劃分出專門的罐區(qū)范圍，罐區(qū)內(nèi)遍布了許多大小不一的密封容器，用于儲存液體，即儲罐。計(jì)量儲罐內(nèi)液體存量，對不同行業(yè)的原料或成品庫存管理、評定生產(chǎn)效率、核算收益等有重大意義。

一般罐區(qū)計(jì)量系統(tǒng)，需要測量儲罐內(nèi)液體的液位高度（用來根據(jù)儲罐形狀計(jì)算出儲罐內(nèi)液體存量）、液體分界面高度（例如燃油中的芳香烴會吸收儲罐空氣中的水分，長久儲存過程中會在儲罐底部累積水分從而形成油水分界面）和平均溫度（用于對儲罐內(nèi)液體
存量做補(bǔ)償計(jì)算）。應(yīng)用于儲罐液位測量的高精度液位測量技術(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 安裝在儲罐上的MTS磁致伸縮液位計(jì)

圖2  安裝在儲罐上的雷達(dá)液位計(jì)

圖3 安裝在儲罐上的伺服液位計(jì)

在這三種儲罐液位測量技術(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到兩個垂直相交磁場導(dǎo)致的機(jī)械形變，其中一個磁場由浮子內(nèi)的永磁體產(chǎn)生，另一個磁場是由感應(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)的兩個特點(diǎn)是：對液體分界面高度的測量和不同高度的多點(diǎn)溫度的測量。液體分界面的測量需要在磁致伸縮測量桿或者軟管上多套一個特定密度的浮子，這個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)溫度測量是在測量桿內(nèi)或者軟管內(nèi)增加一根包含多個溫度傳感器的測量線纜。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)溫度測量，或者其他數(shù)量的溫度測量點(diǎn)，溫度測量點(diǎn)的高度可以定制。電子模塊會收集每個溫度傳感器上的測量結(jié)果，然后液位高度測量結(jié)果和溫度傳感器高度比較，zui后計(jì)算出液面下幾個溫度傳感器的平均溫度。因?yàn)檫@種特性，只需要在儲罐上開一個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)的測量。
相對于磁致伸縮液位計(jì)，儲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，雷達(dá)液位計(jì)計(jì)算發(fā)出和收到微波脈沖的時間差來測量液位。雷達(dá)液位計(jì)的zui大優(yōu)勢是工作的時候和被測液體*分離，因此經(jīng)常被用于測量非常粘稠的液體，如瀝青。但是雷達(dá)液位計(jì)無法測量分界面的高度，因此如圖2所示，經(jīng)常在儲罐底部安裝一個壓力變送器，壓力測量結(jié)果結(jié)合雷達(dá)液位計(jì)測量結(jié)果計(jì)算出分界面高度。而且儲罐頂部還要多開一個孔來安裝多點(diǎn)溫度計(jì)。因此這套系統(tǒng)中經(jīng)常還需要一個罐旁計(jì)算儀，對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大測量范圍受到被測液體的介電常數(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)測量精度受到儲罐內(nèi)液體揮發(fā)的影響。因?yàn)槔走_(dá)液位計(jì)是*非接觸測量，因此雷達(dá)液位計(jì)的安裝對測量效果影響很大，一般不能離儲罐壁太近，而且需要避開儲罐內(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)會驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)動，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，電子模塊會計(jì)算釋放的鋼絲的長度，同時感應(yīng)鋼絲上的張力。當(dāng)鋼絲上的浮子接觸并浸入被測液體后，鋼絲上的張力產(chǎn)生變化，這時伺服液位計(jì)會用儲罐高度減去釋放的鋼絲長度從而計(jì)算出液位高度。浮子會繼續(xù)下降，當(dāng)浮子到達(dá)液體分界面時，鋼絲上的張力會再次變化，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)算出被測液體的密度。伺服液位計(jì)的缺點(diǎn)就在于其測量是非連續(xù)的，一般測量一次分界面高度需要30~60分鐘，因此一般伺服液位計(jì)會在非高峰時段測量分界面和液體密度。而且安裝伺服液位計(jì)也需要在儲罐頂部開另一安裝孔，用來安裝一個多點(diǎn)溫度計(jì)，如圖3所示。另外，這里也需要一個罐旁計(jì)算儀，伺服液位計(jì)的測量結(jié)果和多點(diǎn)溫度計(jì)的測量結(jié)果會被輸入罐旁計(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，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、 安裝簡單，只需要在罐上開一個孔，就可以測量液位、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)算儀對分界面和平均溫度進(jìn)行計(jì)算，可以把這些測量結(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