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摘要：LNG（液化天然气）储罐仪表监测系统采用伺服、雷达等不同测量原理的测量仪表，检测LNG储罐的液位、温度、密度。通过使用不同的检测仪表及冗余的液位仪表确保测量数据的准确性，同时也提供干接点报警信号确保LNG储罐的安全运行。与一般的测量仪表比较，该系统具有仪表精度高，数据稳定可靠，抗干扰能力强的特点。
关键词：系统构成 液位 温度 密度 通讯接口
0 引言
LNG储罐都是体积庞大罐内温度低至-162.5℃，与之配套的检测仪表也与常规仪表无论在测量精度上还是在使用环境上都有很大的差别，LNG储罐的特殊性对监测仪表有严格的要求，本文从HONEYWELL系列仪表着手，全面介绍本人参与设计的LNG 储罐仪表监测系统的组成及产品选型与解决方案。
1 系统概述
LNG储罐仪表监测系统有2 个LNG 储罐，每个罐上安装：2 套854 ATG 伺服液位计测得精确的液位，其中一套为主伺服液位计（Primary），另一套为副伺服液位计（Secondary）；2 套 VITO 十六点平均温度计；1 套高报警液位计（Alarm）990 FlexLine 雷达液位计；1 套LTD 液位温度密度计；控制室内配备一套Mini Receiver 通讯接口单元.854 ATG 高精度伺服液位计测量精度达+/-0.4mm，通过Enraf BPM 通讯总线将现场的液位、多点温度、仪表状态等信息接入Enraf BPM 通讯总线防爆接线盒（BPM JB）；VITO 十六点平均温度计测得的各点温度、平均温度信号以Hart 方式分别接入主伺服液位计（Primary）和副伺服液位计（Secondary）；雷达液位计通过Enraf BPM 通讯总线将现场的液位、仪表状态等信息接入Enraf BPM 通讯总线防爆接线盒（BPM JB）。所有Enraf BPM 通讯总线与LTD 液位温度密度计测得设定点的液位、温度、密度信号（RS-485 协议方式）一起，接入控制室Mini Receiver 通讯接口单元，经Mini Receiver 通讯接口单元处理后通过RS485通讯，将现场数据上传给Entis LNG Pro 库存监控管理软件，信号在LNG管理系统电脑上可实时监控，再通过RS-485上传至DCS。
主伺服液位计（Primary），副伺服液位计（Secondary）和高报警液位计（Alarm）990FlexLine 雷达液位计分别提供独立的继电器报警信号，用于三选一的液位高高ESD 信号。主伺服液位计（Primary）和副伺服液位计（Secondary）计分别提供独立的继电器报警信号，用于二选一的液位低低ESD 信号。
所有仪表及储罐管理系统都具有安全防雷击及防浪涌电路设计，可预防雷电及浪涌电流对设备造成的损害。
2 单罐仪表监测系统图
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3 系统配置及功能说明
3.1 伺服液位计
（1）ATG 液位测量精度+/-0.4mm，高于计量交接的标准，灵敏度+/- 0.1mm，重复性+/-0.1mm；依据API 3.1B 标准设计、制造和测试的；通过浮子接触式测量，不受LNG 挥发气相的影响，确保液位计量的准确；
（2）高度可靠的液位报警功能，具有高、高高、低、低低液位报警功能，可以代替液位开关，并获得防溢流认证和SIL2 认证。
（3）在线标定或工作校验和严密的自诊程序，保证随时掌握液位计状态。
（4）具备张力保护，不会出现测量浮子掉落的现象。测量浮子具备Ex 认证，符合防爆要求。
（5）标配具备防雷击功能。
（6）罐静水压变形修正。
（7）通过上位系统发送指令，可以随时进行仪表远程调试和重复性测试。
（8）表头带液晶显示
3.2 Vito 多点平均温度计
VITO 多点平均温度计可以提供液体产品的平均温度和温度分布信息，同时还可以测量液体上方气相产品的温度。这个功能可以用于计算气相产品的质量，有助于损耗控制。
VITO 的通讯接口是一种全固态电子设备，将测量数据传递给液位计。VITO 采用本安电路设计，与液位计之间仅仅需要一根2 芯（双绞）电缆就可以完成供电和数据通信。16点平均温度计由762 VITO MTT 温度选择器 + 764VITO MTT 16 点平均温度测量探头构成。
3.3 990 FlexLine 智能雷达液位计
990 FlexLine 雷达液位计采用了基于FMCW 频率调制连续波的测量技术，将对时间信号的测量转变为对频率信号的测量，结合纯数字处理技术，实现± 1mm 的高测量精度。由于完全采用数字技术进行信号处理，所以免去了传统雷达液位计需要“温度控制”的设计，进一步提高了雷达液位计的可靠性。
990 FlexLine 雷达液位计的设计完全基于API，ISO 等主要国际标准，各类输入输出功能完全针对于贸易交接计量和库存管理功能。（对990 FlexLine 雷达液位计做了 NMI认证）可以接入VITO 多点平均温度计和HART 协议的压力信号，实现完善的贸易交接计量测量系统。使用模块化的设计，可以使用雷达天线和选项功能板。雷达天线为了得到最高的测量精度采用了多点发射的平面雷达天线技术，雷达天线采用三明治结构设计，多点发射和接收，使雷达液位计得到最佳的测量效果。雷达液位计还具有天线污染自诊断功能，能够自动分析反射波形，判断出天线污染的程度，以便及时对其清理和维护。
3.4 LTD 液位温度密度计
6290 LTD Gauge 提供冗余现场总线输出，200 个分布点，精确温度和密度，可在任意需要地方进行特定的分布测量。
罐内套管组件包括：两个液态液位传感器，已校验的铂电阻温度传感器，振动轴式密度计，可调校至用于测量以下介质：液态天然气，丙烷，丁烷，乙烷。
本安型“Bottom Reference”开关组件。
探头可在整个罐高范围内移动，底部参考可补偿储罐动态变化（环境和体积变化），达 到精确的液态液位计量，套内传感器的信号线通过中空螺旋电缆传至仪表，鉴于探头电缆的物理构造和探头块，6290LTD 可不用罐内导向系统或导向管即可安装在储罐内。
罐顶电子控制模块：2-wire RS485.数据通过双线RS485 输出到控制室，控制用
PC104 工业用计算机，控制单元包括，电源，信号调节，电机驱动，步进电机，安全隔离栅，RS485 数据口。通过使用PC104，6290LTD 系统可提供高精度的液位/温度/密度的测量方案，用户可使用手提电脑操作罐顶模块；控制器外壳等级：欧洲-2BT6，Zone 1 / 美国-Division 1，Class C。
控制室系统界面组件：现场RS485 输入，RS485/ModBus 输出，RS232 RS232 输出到就地DAS，提供Modem 输出用于SII 工程师作 “远程诊断”，手操器接入。
3.5 Mini Receiver 通讯接口单元
Mini Receiver 通讯接口单元具有最多8 个输入输出端口，可分别接入RS-485、Enraf BPM 总线信号，并以RS-485 输出至库存监控管理软件。可适应实时、多任务的系统。
3.6 Entis LNG Pro 库存监控管理软件
Entis LNG Pro 库存监控管理软件功能强大，专为LNG 库存监控管理设置，可实现库存管理、显示LTD 液位密度温度计测量显示、罐计算、罐内多点温度/平均温度显示、罐表皮温度显示、罐操作等多项功能。液位、温度以及液位报警管理；满足但不仅限于以下内容：
（1）液位-温度-密度系统。
（2）基于使用API、ASTM 进行LNG 储罐容积、质量和LNG 蒸发量计算的LNG储罐库存管理。
（3）界面显示及其它功能，包括：—LNG 液位显示及报警；—各点和平均温度值显示；—液位、温度、密度、压力实时显示；—气、液相的界面位置显示；—LTD 探头所在位置的温度和密度显示；—温度和密度的报警曲线显示；—库存量、蒸发气量显示；—液位、温度、密度、压力、泄漏等越限报警、记录；—各类故障及报警、记录；—系统自诊断及报警、记录；—停止/手动/自动操作功能及切换；—其它与LNG 储罐相关的设备运行状态显示；—与DCS 进行数据交换。
在测量周期中，温度和密度的数值能够形成图表形式，图表的生成时间和速率能充分满足工艺生产的要求。
4 结束语
本系统运行一年多来运行稳定，数据准确，为工艺生产提供了强有力的保障.但随着电子技术的迅猛发展，无线通讯网络取代有线网络等，我相信LNG储罐监测系统将会越来越简单，越来越可靠使用.
参考文献：
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[2] GB 50058-92 爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范
[3] ISA PR 12.1 危险环境中的电动仪表
[4] ISA S 12.4 以降低危险区域等级的仪表吹扫
[5] HG/T 20636～20639-1998 化工装置自控工程设计规定
[6] EEMUA No.138 在线分析仪系统的设计和安装
[7] HG-20505—2000 过程检测和控制系统用文字代号和图形符号
[8] HG/T 20516--2000 自动分析器室设计规范
[9] HG/T 20512--2000 仪表配管配线设计规范
[10] HG/T 20513--2000 仪表系统接地设计规范
[11] HG/T 20511--2000 仪表报警，安全联锁系统设计规定
[12] GBJ2005-2002 自动化仪表工程施工及验收规范
[个人简介：]朱毅华，男，1977年11月出生。籍贯：广东韶关。学历：大专。从事专业：仪表自控。现工作单位：广东省东莞市九丰能源有限公司。地址；东莞市沙田镇立沙岛。邮编：523168。