液位計測量一般過程與庫存儲罐計量使用原理

    確定特定應用程序所需的級別檢測類型有時會令人困惑。當我們考慮過程儲罐液位與庫存儲罐計量時，尤其如此。
    水平測量有許多方面，從點水平指示到防止容器過滿，到極其精確的測量，提供了貿易交接所需的精確度。特定應用所需的儀器將根據測量要求而變化。當我們考慮過程儲罐液位與庫存儲罐計量 - 也可能包括貿易交接儲罐計量 - 用于每次測量的儀器將是不同的。兩種類型的測量值之間有什么區別？每種測量值的使用位置是什么？本文將解壓縮這些問題并提供一些示例，說明每個問題的位置。
 

處理罐液位
    在許多應用中，只需要一般的庫存信息或過程控制。這些通常是過程工業中的應用，其中存儲容器中的材料定期（每天，每周或根據需要）從設施的一個部分轉移到另一個部分，或者作為批處理以產生較終產品。該產品在一個設施內使用，不會改變所有權。這方面的一個例子是用于生產較終產品的散裝原料。用于這些應用的容器通常相當小。尺寸可以從幾百到40,000加侖或更多。
    庫存對于成本考慮很重要，并確保產品及時重新訂購。但是，由于產品不會改變所有權，因此準確性要求不那么嚴格。該過程中使用的產品量可以通過累計流量計測量，或者使用液位變送器根據罐液位的變化計算。通常，一般庫存控制應用的精度要求為±1英寸。
    用于一般庫存控制的較常見的液位測量裝置是標準的自由空氣雷達和導波雷達儀器。這些產品可提供低至幾毫米的精度，足以滿足一般庫存要求。這些液位變送器的輸出可以線性化（圖1），以提供容器內容的體積指示。一般過程和控制級設備通常不需要額外的溫度和密度變化補償。

庫存儲罐計量
    在某些應用中，需要更高精度的測量。這些應用通常用于水平不那么重要的產品，但為了庫存目的，需要知道容器中材料的體積。客戶需要API（美國石油協會）標準中稱為自動儲罐計量（ATG）的系統。需要更高精度的常見產品是油，燃料，食用油，醇類，某些溶劑和果汁。ATG系統通常使用過程等級儀器，但需要額外增加以提高精度，例如溫度校正（點或多點），以及提供內置密度校正表的系統。溫度校正可調節產品的熱膨脹，因為這會影響給定體積產品的精確水平。
    例如，對于100英尺的罐直徑，1℃的溫度變化可以使罐的液位膨脹或收縮至其實際水平的0.1％。在10米高的水箱中，0.1％意味著水平變化10毫米，即78.6桶。
    對于庫存罐計量應用，使用水平，溫度和有時壓力（用于密度計算）測量儀器。常見技術包括雷達，導波雷達，有時還包括壓力測量變送器。這些技術可以提供±2至3毫米的精度和更好。
    電平變送器越精確越好。使用與上述相同的罐尺寸，2毫米的水平誤差為15.7桶。
    因此，如果您將熱膨脹的差異添加到變送器精度的差異中，則可能會出現數千美元的庫存錯誤。對于擁有20輛坦克的油庫而言，這可能超過100,000美元的產品差異，必須加以考慮。

保管轉移罐計量
 

    在這個儲罐測量部分中，有些應用需要較高的精度測量; 這些被稱為貿易交接罐計量。這些應用程序通常是將產品從一個地點移動到另一個地點或更改所有權（保管從一方轉移到另一方）以及產品由一個或多個政府實體征稅的應用程序。銷售點的例子包括石油和燃料終端（LNG，NGL，LPG，噴氣燃料，原油，柴油等），食用油儲存和酒精儲存容器。這些通常是大直徑的坦克，直徑為40到120英尺，高30到65英尺，可能包含數十萬到數百萬加侖的產品。
    對于這些高精度要求，需要使用貿易交接箱液位計測量系統。庫存儲罐計量與貿易交接儲罐計量的標準可在API章節3.1B中參考，標題為“儲罐計量 - 通過自動儲罐計量測量固定儲罐中液態烴的液位測量的標準實踐”。一英寸的誤差可以等于數千加侖的產品，因此可以獲得數千美元的庫存。
    對于貿易交接罐測量應用，使用較準確的液位，溫度，有時壓力（用于密度）測量儀器（圖2）。技術包括自由空間雷達和伺服測量變送器。這些技術可以提供小于±1 mm的精度。
    在所示的兩種儲罐計量應用中（圖2和圖3），需要溫度補償來調節由于熱膨脹導致的測量材料的液位變化。取決于應用和所需的精度，溫度變送器可以是單個點或可以是跨越液位測量范圍的多個點，因為大的罐可以具有從底部到頂部的寬溫度分布。在一些罐中存在分層，因為添加的來自不同來源的產品可能不容易混合，并且重要的是在不同層中測量溫度。對于溫度測量，API第7章提供了如何確定正確的點測量或平均測量的指導。

    除了精確的水平和溫度測量外，一些應用還需要補償密度的變化。對于這些應用，包括壓力變送器以提供容器內容物的質量測量。水平儀器與質量測量相結合可以檢測容器變形（膨脹），這是由于施加在容器壁上的靜水壓力導致的非常大的容器的特征。
    在許多船只，還需要測量在容器底部積水，被稱為waterbottom。大部分積聚來自從石油和油基液體中滴出的水，以及通過容器中的通風口和浮頂油罐上的墊圈滲入的水。水分離并下沉到容器的底部，并且必須考慮到達到容器中產品的NSV（凈標準體積）。測量水底的一個顯而易見的原因是，只有所需的產品在貿易交接中被測量和支付，而不是水。它被測量為允許從NSV中扣除水作為儲罐計量系統的一部分。出于維護原因，還要進行除水; 也就是說，維護部門希望定期清除水，以防止罐底生銹，從而導致泄漏并造成環境危害。
    通常使用電容水平液位計測量水底（圖3）。電容發射器使用高介電和導電水與低介電和非導電碳氫化合物之間的電差異來確定界面。在大多數情況下，電容傳感器包含在溫度傳感器的底部或使用伺服儀表。
庫存管理系統可以進一步利用這些系統之一生成的數據。與各種現場儀表一起，完整的庫存管理系統可以輕松訪問所收集的數據。來自現場設備的輸出與用于進行體積和質量校正的儲罐計量網關連接，包括API校正表和捆扎表（TCT），并且可以向僅需要使用瀏覽器進行訪問的客戶提供數據。
    還有基于Microsoft Windows的軟件選項，甚至可以將更正后的測量結果輸入PLC或DCS。網關或軟件可以提供計算以將數據轉換為體積或質量測量，以滿足由NMi和PTB等機構批準的權重和度量的要求。OIML和API就這些實踐和準確性提出建議。網關或軟件可以包括Web服務器，使數據幾乎可以從任何位置訪問。
    液位測量取決于應用的要求。對于過程儲罐液位，通常只需要液位計，因為只使用液位測量。在處理庫存或貿易交接儲罐計量應用時，需要額外的考慮因素，如溫度和壓力補償以及儲罐計量網關或軟件，以達到所需的精度。這里的主要區別是需要質量或體積，而不僅僅是水平值。與熟悉各種技術的儀器供應商合作，可以建議設備滿足您的需求，但不要超過您的錢包。較終結果是以正確的格式獲得工廠所需的水平或體積數據，這將使您的任務更容易。