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深圳計為自動化技術(shù)有限公司
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計為音叉液位開關(guān)廣泛用于原油儲罐的液位測量
一、原油儲罐液位測量的工況要求
原油儲罐作為煉油化工重要的儲存單元，在石油化工行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用。根據(jù)《國家安全監(jiān)管總局關(guān)于進一步加強化學品罐區(qū)安全管理的通知》（安監(jiān)總管三〔2014〕86號）規(guī)范要求，油罐除應(yīng)安裝液位連續(xù)測量儀表如雷達液位計、差壓變送器等外，罐壁外側(cè)還應(yīng)安裝液位開關(guān)作高低液位報警。
以原油管道輸油站的儲罐區(qū)內(nèi)的油罐為例，每座油罐罐壁外側(cè)安裝2個液位開關(guān)，分別用于檢測油罐高高和低低液位，同時參與儲油罐聯(lián)鎖保護，與進出油罐管道上的電動閥門構(gòu)成聯(lián)鎖功能。當管道油品進入油罐并且到達液位高高報警時，聯(lián)鎖關(guān)閉進油罐管道上的電動閘閥。當管道原油流出油罐并且到達液位低低報警時，聯(lián)鎖關(guān)閉出油罐管道上的電動閘閥。
易燃易爆和粘附性是原油的典型特點，因此在液位開關(guān)的選用上，首先要滿足防爆資質(zhì)，其次應(yīng)具有一定的抗粘附性能。為了避免發(fā)生液位到了報警點位置，液位開關(guān)無動作或誤動作從而增加原油儲罐泄漏和抽癟的風險，儀表的高可靠性是對用于原油液位測量液位開關(guān)的基本要求。
二、各種不同液位開關(guān)的優(yōu)劣對比
液位開關(guān)種類眾多，較為常用的有浮球液位開關(guān)、電容式液位開關(guān)、外貼式液位開關(guān)以及音叉液位開關(guān)，下面就這幾種常見液位開關(guān)的原理和優(yōu)缺點對比如下：
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儀表名稱 |
測量原理 |
優(yōu)缺點 |
防爆 |
價格 |
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浮球液位開關(guān) |
利用浮球液位開關(guān)的磁性浮子隨液位升或降，使傳感器檢測管內(nèi)設(shè)定位置的干簧管芯片動作，發(fā)出接點開（關(guān)）轉(zhuǎn)換信號。 |
結(jié)構(gòu)簡單、使用方便，容易出現(xiàn)浮球卡頓現(xiàn)象。 |
滿足隔爆要求。 |
低 |
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電容式 液位開關(guān) |
電容物位測量原理基于電容器的電容變化量工作。探頭和罐壁形成電容器，電容值取決于罐體內(nèi)的介質(zhì)體積：空罐的電容值較小，滿罐的電容值較大。通過檢測這一物理量的變化儀表輸出開關(guān)信號。 |
防輕微掛料，耐腐蝕能力強，校準困難、精度差。 |
滿足隔爆、本安防爆要求。 |
適中 |
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外貼 液位開關(guān) |
采用“變頻超聲波技術(shù)”實現(xiàn)非接觸式液位測量，儀表探頭發(fā)射超聲波，并檢測其在容器壁中的余振信號，當液體液位上升到探頭區(qū)域時，余振信號的幅值變小，并轉(zhuǎn)變成一個開關(guān)信號。 |
無需工廠停車清罐，不影響生產(chǎn)，安裝要求高，參數(shù)丟失引起誤報。 |
滿足隔爆、本安防爆要求。 |
高 |
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音叉液位開關(guān) |
采用壓電器件實現(xiàn)叉體的振動驅(qū)動與檢測。當叉體與被測液體接觸時，叉體的諧振頻率明顯降低，振動頻率的變化直接反應(yīng)在壓電檢測器件的輸出信號上，檢測電路對頻率的變化進行判別并輸出一個開關(guān)信號。 |
不受介質(zhì)屬性影響，安裝簡單，無需標定即可使用，無磨損和損耗，免維護，具有一定的防粘附保護。 |
滿足隔爆、本安防爆要求。 |
適中 |
三、計為音叉液位開關(guān)的特點和優(yōu)點
計為音叉液位開關(guān)之所以能夠在原油儲罐得到廣泛應(yīng)用，是與其所具有的以下特點和優(yōu)點分不開的：1．與浮球液位開關(guān)和電容式液位開關(guān)相比，音叉液位開關(guān)的抗粘附能力較強。
2．相比國內(nèi)其他音叉開關(guān)，計為音叉液位開關(guān)抗粘附能力更強，不易發(fā)生誤報警。
在與客戶溝通時，就有不少用戶對音叉液位開關(guān)抗粘附能力到底有多強有過質(zhì)疑，像新疆某石油單位就曾提到，其在使用國內(nèi)某廠家的音叉液位開關(guān)測量原油儲罐液位時，就發(fā)生過掛料誤報警的情況。
經(jīng)與用戶溝通確認，原來其使用的音叉開關(guān)是目前國內(nèi)大多數(shù)廠家普遍采用的固液通測的音叉開關(guān)，由于這種音叉開關(guān)的叉體結(jié)構(gòu)設(shè)計長度一般在100mm左右，主要通過犧牲某些參數(shù)來達到固液兩測的效果。因其叉體未經(jīng)過精密調(diào)諧，完全靠壓電陶瓷驅(qū)動，一方面功耗較大、安全性低，另一方面在輕微掛料的情況下無法再次啟振，輸出誤報警信號也就在所難免。
與此不同，計為Ring-11音叉液位開關(guān)的叉體長僅40mm，經(jīng)過精密調(diào)諧的兩個叉體振動特性完全對稱，實現(xiàn)完全共振，可測介質(zhì)密度低至0.5g/cm3，能提供高于同行標準的抗粘附保護，不易發(fā)生誤報警現(xiàn)象。
3．計為Ring-11音叉液位開關(guān)滿足多種防爆要求（隔爆：Ex d IIC T6、本安防爆：Ex ia IIC T6），安全可靠，非常適合在石油化工行業(yè)應(yīng)用，是石油、石化領(lǐng)域液位控制的信賴之選。
從對包括新疆某石化單位在內(nèi)的多家石化企業(yè)的回訪跟蹤反饋來看，計為Ring-11音叉液位開關(guān)在原油儲罐的液位測量中設(shè)備運行良好，產(chǎn)品穩(wěn)定可靠，從未發(fā)生誤報警現(xiàn)象。
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