液位计测量一般过程与库存储罐计量使用原理

    确定特定应用程序所需的级别检测类型有时会令人困惑。当我们考虑过程储罐液位与库存储罐计量时，尤其如此。
    水平测量有许多方面，从点水平指示到防止容器过满，到极其精确的测量，提供了贸易交接所需的精确度。特定应用所需的仪器将根据测量要求而变化。当我们考虑过程储罐液位与库存储罐计量 - 也可能包括贸易交接储罐计量 - 用于每次测量的仪器将是不同的。两种类型的测量值之间有什么区别？每种测量值的使用位置是什么？本文将解压缩这些问题并提供一些示例，说明每个问题的位置。
 

处理罐液位
    在许多应用中，只需要一般的库存信息或过程控制。这些通常是过程工业中的应用，其中存储容器中的材料定期（每天，每周或根据需要）从设施的一个部分转移到另一个部分，或者作为批处理以产生较终产品。该产品在一个设施内使用，不会改变所有权。这方面的一个例子是用于生产较终产品的散装原料。用于这些应用的容器通常相当小。尺寸可以从几百到40,000加仑或更多。
    库存对于成本考虑很重要，并确保产品及时重新订购。但是，由于产品不会改变所有权，因此准确性要求不那么严格。该过程中使用的产品量可以通过累计流量计测量，或者使用液位变送器根据罐液位的变化计算。通常，一般库存控制应用的精度要求为±1英寸。
    用于一般库存控制的较常见的液位测量装置是标准的自由空气雷达和导波雷达仪器。这些产品可提供低至几毫米的精度，足以满足一般库存要求。这些液位变送器的输出可以线性化（图1），以提供容器内容的体积指示。一般过程和控制级设备通常不需要额外的温度和密度变化补偿。

库存储罐计量
    在某些应用中，需要更高精度的测量。这些应用通常用于水平不那么重要的产品，但为了库存目的，需要知道容器中材料的体积。客户需要API（美国石油协会）标准中称为自动储罐计量（ATG）的系统。需要更高精度的常见产品是油，燃料，食用油，醇类，某些溶剂和果汁。ATG系统通常使用过程等级仪器，但需要额外增加以提高精度，例如温度校正（点或多点），以及提供内置密度校正表的系统。温度校正可调节产品的热膨胀，因为这会影响给定体积产品的精确水平。
    例如，对于100英尺的罐直径，1℃的温度变化可以使罐的液位膨胀或收缩至其实际水平的0.1％。在10米高的水箱中，0.1％意味着水平变化10毫米，即78.6桶。
    对于库存罐计量应用，使用水平，温度和有时压力（用于密度计算）测量仪器。常见技术包括雷达，导波雷达，有时还包括压力测量变送器。这些技术可以提供±2至3毫米的精度和更好。
    电平变送器越精确越好。使用与上述相同的罐尺寸，2毫米的水平误差为15.7桶。
    因此，如果您将热膨胀的差异添加到变送器精度的差异中，则可能会出现数千美元的库存错误。对于拥有20辆坦克的油库而言，这可能超过100,000美元的产品差异，必须加以考虑。

保管转移罐计量
 

    在这个储罐测量部分中，有些应用需要较高的精度测量; 这些被称为贸易交接罐计量。这些应用程序通常是将产品从一个地点移动到另一个地点或更改所有权（保管从一方转移到另一方）以及产品由一个或多个政府实体征税的应用程序。销售点的例子包括石油和燃料终端（LNG，NGL，LPG，喷气燃料，原油，柴油等），食用油储存和酒精储存容器。这些通常是大直径的坦克，直径为40到120英尺，高30到65英尺，可能包含数十万到数百万加仑的产品。
    对于这些高精度要求，需要使用贸易交接箱液位计测量系统。库存储罐计量与贸易交接储罐计量的标准可在API章节3.1B中参考，标题为“储罐计量 - 通过自动储罐计量测量固定储罐中液态烃的液位测量的标准实践”。一英寸的误差可以等于数千加仑的产品，因此可以获得数千美元的库存。
    对于贸易交接罐测量应用，使用较准确的液位，温度，有时压力（用于密度）测量仪器（图2）。技术包括自由空间雷达和伺服测量变送器。这些技术可以提供小于±1 mm的精度。
    在所示的两种储罐计量应用中（图2和图3），需要温度补偿来调节由于热膨胀导致的测量材料的液位变化。取决于应用和所需的精度，温度变送器可以是单个点或可以是跨越液位测量范围的多个点，因为大的罐可以具有从底部到顶部的宽温度分布。在一些罐中存在分层，因为添加的来自不同来源的产品可能不容易混合，并且重要的是在不同层中测量温度。对于温度测量，API第7章提供了如何确定正确的点测量或平均测量的指导。

    除了精确的水平和温度测量外，一些应用还需要补偿密度的变化。对于这些应用，包括压力变送器以提供容器内容物的质量测量。水平仪器与质量测量相结合可以检测容器变形（膨胀），这是由于施加在容器壁上的静水压力导致的非常大的容器的特征。
    在许多船只，还需要测量在容器底部积水，被称为waterbottom。大部分积聚来自从石油和油基液体中滴出的水，以及通过容器中的通风口和浮顶油罐上的垫圈渗入的水。水分离并下沉到容器的底部，并且必须考虑到达到容器中产品的NSV（净标准体积）。测量水底的一个显而易见的原因是，只有所需的产品在贸易交接中被测量和支付，而不是水。它被测量为允许从NSV中扣除水作为储罐计量系统的一部分。出于维护原因，还要进行除水; 也就是说，维护部门希望定期清除水，以防止罐底生锈，从而导致泄漏并造成环境危害。
    通常使用电容水平液位计测量水底（图3）。电容发射器使用高介电和导电水与低介电和非导电碳氢化合物之间的电差异来确定界面。在大多数情况下，电容传感器包含在温度传感器的底部或使用伺服仪表。
库存管理系统可以进一步利用这些系统之一生成的数据。与各种现场仪表一起，完整的库存管理系统可以轻松访问所收集的数据。来自现场设备的输出与用于进行体积和质量校正的储罐计量网关连接，包括API校正表和捆扎表（TCT），并且可以向仅需要使用浏览器进行访问的客户提供数据。
    还有基于Microsoft Windows的软件选项，甚至可以将更正后的测量结果输入PLC或DCS。网关或软件可以提供计算以将数据转换为体积或质量测量，以满足由NMi和PTB等机构批准的权重和度量的要求。OIML和API就这些实践和准确性提出建议。网关或软件可以包括Web服务器，使数据几乎可以从任何位置访问。
    液位测量取决于应用的要求。对于过程储罐液位，通常只需要液位计，因为只使用液位测量。在处理库存或贸易交接储罐计量应用时，需要额外的考虑因素，如温度和压力补偿以及储罐计量网关或软件，以达到所需的精度。这里的主要区别是需要质量或体积，而不仅仅是水平值。与熟悉各种技术的仪器供应商合作，可以建议设备满足您的需求，但不要超过您的钱包。较终结果是以正确的格式获得工厂所需的水平或体积数据，这将使您的任务更容易。