传感器,执行器

坦克测量系统增加安全性,优化

现代坦克测量系统不仅提供准确且可靠的水平测量,而且还可以防止溢出和预测存储LNG的低温坦克中的滚动。

由维多利亚伦敦马特森 2021年5月19日,
提供:欧洲控制工程/艾默生

液化天然气(LNG)储存在完全遏制,低温罐中,可容纳高达200,000M3。这些容器包括内钢罐,以含有液体,以及作为二级容器措施的外混凝土或钢罐。两个罐之间存在绝热性,以在储存期间最小化液体蒸发。设计和构建如此庞大的技术复杂的结构昂贵并获得投资回报(ROI)可能需要很长时间。实现更快回报的一种方法是实施现代坦克测量系统,有助于优化罐的使用,提高安全性,并最大限度地减少运营和维护成本。

液位和温度测量技术在现代LNG罐计量系统中起着关键作用。操作依赖于可靠和精确的测量液位在每个储罐的库存管理目的。监测液位和保温空间温度是识别储罐泄漏的一种手段,有助于防止昂贵的产品损失和潜在的安全事故,并确保符合环境要求。液位和温度的测量也是出于安全考虑,作为过盈预防系统(OPS)的一部分。

测量挑战

在全安全壳中测量液位和温度在准确性和可靠性方面存在一些挑战。储罐的尺寸意味着所需的液位测量范围往往可以超过40米,因此很难达到高水平的精度。在其使用寿命期间,储罐在操作过程中不开启,因此仪器无法方便地进行维护和校准。因此,仪器的可靠性是至关重要的,而冗余电平测量往往是至关重要的。

全安全壳的内部结构提出了进一步的测量挑战。标准的储罐只有一个蒸汽空间,但全容器储罐有两个——一个在罐的固定悬挂甲板外面,另一个在罐内。这两个空间有不同的温度,出于库存的目的,在计算空间内的液体当量时需要考虑这一点。

雷达技术

提供精确液位测量的现代方法包括使用非接触式雷达仪表。雷达仪表具有良好的可靠性,关键部件的平均故障间隔时间可在几十年内测量。此外,它们没有移动或潮湿的部件,有助于减少维护要求和更换部件的频率。

这些器件使用微波信号朝向液体的表面发射并反射回发射器,使得能够准确可靠地测量水平。为了在完全容纳,低温罐中进行连续水平测量,雷达量需要足够强烈的反射信号,称为回波,来自液化气体表面。最新仪表基于频率调制的连续波(FMCW)技术,并且具有比基于较旧的脉冲调制技术的更大的灵敏度超过30倍。这最大化了信号强度并使得FMCW设备能够提供更大的测量精度和可靠性。为了对抗低温罐内的极端温度,使用特定的天线选项来使得仪表能够正确起作用。如果需要,电子器件容纳在储罐外的发射器头部内,可以更容易地访问维护。

为了进一步改善LNG和液化气应用中的非接触仪的信号强度,雷达信号在静止管内被引导,从而导致来自表面的强,未受干扰的回波。结果,这些装置可以在超过55米的距离下提供高精度的测量。

溢出预防

在同一储罐计量系统中,可提供自动储罐计量和防止溢油。通常的做法是,系统包括三个液位计——支持基本过程控制系统的主要液位计和次要液位计,以及为OPS提供信息的第三个液位计,在三分之二投票方案中触发警报。

储存LNG时的关键考虑因素是滚动蒸汽和压力积聚的危险释放,当分层时(当在罐内两种单独的LNG层)都不会被选中。翻转的后果可能是严重的导致坦克完整性损伤,可以将大量的天然气释放到大气中。作为检测分层的预防动作,LNG罐测量系统可以包括在可能发生翻转器时计算的软件解决方案,以及测量罐温度和密度分布的水平温度密度装置。

远程校样测试

在任何安全仪表系统中部署的级别仪表必须定期检测测试,以确保在需要时会正常工作。两种类型的证明测试 - 全面和部分 - 符合IEC 61511和美国石油研究所的API 2350标准。

全面的验证测试是非常耗时的,技术人员必须爬上坦克才能进入设备,这将他们的安全置于危险之中。这种方法也会导致停机,影响盈利能力。相比之下,部分验证测试的范围更小,目标是单个设备,以确保没有内部问题,并将按需失效(PFD)的概率(即设备无法履行其预期功能的风险)恢复到原来的百分比。

由于部分验证测试仅检测到潜在故障的百分比,必须最终进行全面的测试以将设备返回到其原始PFD。然而,部分测试可以提供至关重要的技术理由,以延长综合测试的时间。这使得能够在计划的停机周围调度测试,从而降低成本。

创新技术现已启用雷达仪表的部分验证测试要远程执行。最新的设备包含证明测试功能,该功能只需要从控制室中的接口输入直接的设置和命令,或者通过图形字段显示远程输入。这消除了工人攀爬罐并暴露在罐内容的需要,从而节省时间,降低风险和提高安全性。

本文最初出现在控制工程欧洲网站。由Chris Vavra,Web Content Manager编辑,控制工程,CFE媒体,cvavra@cfemedia.com.


维多利亚隆德马特
作者生物:Victoria Lund Mattsson是艾默生储罐计量业务的解决方案工程师。