聂淑娟NieShujuan
（中国石油天然气华东勘察设计研究院吉林分院，吉林132072）
（JilinBranch，East-ChinaDesignInstitute，CNPC，Jilin132072，China）
摘要：油罐群参量光纤检测系统构成灵活易扩展，系统可靠性高，人机对话方便简洁，空间分辨率高、误差小，与传统的测量仪表相比具有较高的性价比，测试用光纤的跨距可达几十千米甚至更长。本文以吉林石化公司炼油厂原油罐区仪表系统设计为例，介绍了油罐群参量光纤检测系统在原油罐区的设计及应用，整个系统对该系统的硬件及软件构成和功能特点进行了详细介绍。
Abstract:Thestructureofopticalfiberdetectingsystemforoiltankparametersisflexibleandeasytobeexpanded.Thesystemiswithhighreliability,convenientman-machineaccess,highspatialresolution,smallerrorandhighperformancepricerationcomparedwithtraditionalinstruments.Spandistanceoftestingopticalfiberisuptokilometersormore.Thispapershowsinstrumentdesignexampleforcrudeoiltankfarmtointroducedesignandapplicationofopticalfiberdetectingsystemforoiltankparametersincrudeoiltankfarm,especiallyfocusonfunctionfeaturesofsystemhardwareandsoftware.
关键词：油罐群参量；光纤检测系统；设计；应用
Keywords:oiltankparameters；opticalfiberdetectingsystem；design；application
中图分类号：TE9文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）07-0014-02
1系统应用背景
随着仪表技术的发展及自动化管理水平的提高，人们对罐区计量管理手段及方法也提出了更高的要求，原先采用简单的液位人工检尺及常规仪表计量方法，这种落后的检测手段劳动强度大、效率低、实时性差，难以保证生产的正常运行，更谈不上优化操作，使生产操作和管理决策具有很大的盲目性、滞后性。如何解决油品储罐的自动测量问题是提高油品集输自动化水平的一项关键技术[1-3]，因此采用一批精度高，性能稳定的罐区检测仪表是非常必要的。
在吉林石化公司炼油厂一原油罐区2×50000m3原油储罐、4×10000m3原油储罐、三原油罐区2×50000m3原油储罐、4×30000m3原油储罐、原油装卸栈台2×1000m3地下原油储罐的设计中采用油罐群参量光纤检测系统对油罐群进行参量（液位、温度、压力、罐容、管线流量等）在线测量，既满足了用户要求（计量准确、安装维护方便），同时也提高了罐区的自动化管理水平。
2光纤检测系统测量原理
油罐群参量光纤检测系统采用先进的光纤传感技术和传统的力平衡原理相结合，实现对油罐液位实时检测，光纤液位计分常压型与带压型两种，它们都是利用力平衡原理实现液位的检测。所不同的是常压型是由钢丝绳直接与浮球相连，而带压型是通过磁力耦合系统带动磁锤上下运动，机械检测系统与光学编码室完全隔离。[4-8]被测液位信号通过磁力耦合系统和光学编码器产生光脉冲信号，现场和控制室之间采用单模光缆进行信号传输[5]，变成电信号进行处理，然后在工控机系统显示、计算。
3罐区管理系统组成
罐区管理系统如图1所示。一次表信号通过数据采集器进入工控机完成分析处理过程，并完成报警和打印功能；若上传数据至上位机系统，需要通过调制解调器—电话交换系统—调制解调器上传至上位机系统。油罐群参量光纤检测系统由两部分组成：即一次表部分及二次表部分。
3.1一次表主要元件有浮子、传动箱和光码变送器等浮子作为液位计量的第一环节，安装在罐内的两根导向钢丝上，随液位上下运行。通过与之连接的计量钢丝绳，将液位信号传递给安装在罐顶部的传动箱。
传动箱用以实现计量钢丝绳和光码变送器之间的传动连接，它安装在油罐外部的透光孔盖上。光码变送器是一次表的核心部件，其结构为全密封形式，传动采用磁耦合方式实现内部与外部隔离，防止外部的灰尘、油气和其他气体进入变送器内部污染光路。
3.2二次表由工控机、数据采集器和光纤终端装置三大部分组成工控机部分由工业计算机主机、显示器、键盘、鼠标、调制解调器及打印机的组成。工控机部分把数据采集器送的数据进行分析处理后，进行实时显示、超限报警、形成报表打印输出，用调制解调器与电话线连接可把数据传送给上位机。数据采集器是系统的重要部分，它决定整个系统的工作稳定性和数据可靠性。数据采集器主要由光源控制及光电转换部分、信号整形放大部分、实时数据计数部分、数据输出到工控机的通讯部分等组成。光纤终端装置是实现一次表与二次表之间信号转接的必备装置，数据采集器的光电转换部分为每个一次表提供两路的光源，每个罐的液位变化可通过一次仪表得到两路相位相差■相位的光脉冲信号，二次表通过光纤终端装置和接收模块把光脉冲信号转换成电脉冲信号后送到单片机进行信号处理，即脉冲细分及辩向，由此进行液位的加减计数，实现跟随当前液位变化的目的。
4油罐群参量光纤检测系统特点
4.1本质安全传感系统不带电、不引雷、无电流、无电压、无热源。其他任何检测方式都无法具备这一特点。
4.2测量精度测量精度高：灵敏度（分辨率）为1mm。全量程误差为±2mm。
4.3性能性能稳定：具有较强的抗干扰能力，不需维护。可在严冬酷暑、风吹日晒的恶劣环境下，长期稳定运行。
4.4安装安装方便：现场可带油安装，不需动火动电，简单方便。
总而言之，整个系统盲区少，摩擦力小，大大提高了检测、计量的精度水平，以上特点在实际的现场应用中显示了其超凡的优势。
5原油罐区自控系统的设计
5.1现场仪表的设计吉林石化公司炼油厂一原油罐区共有2台50000M3外浮顶原油储罐、4台10000M3内浮顶原油罐，三原油罐区有2台50000M3外浮顶原油储罐，4台30000M3外浮顶原油储罐，原油装卸栈台有2台1000M3地下原油储罐。
一原油罐区现场仪表：温度检测采用隔爆热电阻（PT100）：共计25点，压力检测采用智能压力变送器（4-20mA）19点，流量检测采用节流装置及楔式流量计（2点），液位检测采用二种测量方法，一种采用单法兰液位变送器（4-20mA），共计6点在罐底安装，另一种采用光纤液位变送器，共计6点。在罐量油管顶部安装。
三原油罐区现场仪表配置同一原油罐区。
原油装卸栈台现场仪表：温度检测采用隔爆热电阻（PT100）：共计4点，流量检测采用节流装置（4-20mA），共计2点，液位检测采用光纤液位变送器，共计2点。
5.2二次仪表的设计因三个罐区相距较远，中间相隔消防道路，铁路装卸栈台等，电缆敷设路径过长，信号传输不好，因此采用三套独立的罐区管理系统。以下仅以三原油罐区管理系统为例，说明系统配置情况。如图2所示。
应用软件：由InTouch组态监控软件进行组态。
实时数据监测模块：实时液位柱形图，可直观显示当前液位在油罐里的当前高度，液位柱形图的高度与实际液位变化同步。
罐群参量实时监测，被监测参量每间隔1秒更新一次，以保证被测参量的实时性。
单罐参量监测模块：显示实时趋势曲线，可在线观察过程参数的变化，曲线窗口会自动卷动以显示最新数据。
报警信息监测模块：当被测参量出现异常变化，可自动产生报警，并记录相关数据。线观察过程参数的变化，曲线窗口会自动卷动以显示最新数据。
数据报表模块：数据报表是用于反映生产过程中的数据、状态，并对数据进行记录。它既能对长期的生产过程进行统计、分析、使管理人员能够实时掌握和分析生产情况。
5.3系统功能组态通过使用高精度油罐群参量光纤检测系统专用软件，对以上现场数据进行组态，绘制工艺流程图，划分数据组，及趋势组，并按工艺要求设置报警点，提供各种形式的报表，满足了用户各种要求。
6结束语
油罐群参量光纤检测系统是一种精密的高科技仪表系统，适用于对油罐群进行多参量（液位、温度、流量、油水界面等）在线、高精度、数字化、网络化、远距离传输测量，这三套系统在吉林石化公司炼油厂运行近三年，系统安全、稳定可靠，计量准确，没有出现任何故障，大大降低仪表工人的维护量，既满足用户的实际应用要求，也为工厂创造了一定的经济效益。
参考文献:
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作者简介：聂淑娟（1969-），女，吉林永吉人，学士，工程师，研究方向为过程生产与自动化。