改進(jìn)液氨儲(chǔ)罐計(jì)量方案

宋巖松 關(guān)士武

大慶油田化工有限公司甲醇分公司生產(chǎn)準(zhǔn)備車間

為了提高液氨儲(chǔ)罐的計(jì)量精度，提出了使用伺服液位計(jì)進(jìn)行測(cè)量及溫度自適應(yīng)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)姆椒āＬ接懥艘喊斌w積及密度測(cè)量的理論依據(jù)，給出了液氨溫度自適應(yīng)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)倪壿媹D，主要邏輯運(yùn)算程序。

隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)向縱深發(fā)展，對(duì)裝置主要產(chǎn)品計(jì)量普遍提出了更高的要求。液氨作為主要的化工產(chǎn)品之一，采用傳統(tǒng)的計(jì)算表?yè)Q算計(jì)量方法，明顯給產(chǎn)品計(jì)量帶來了不便，并且季節(jié)溫度變化的影響對(duì)液氨計(jì)量精度有較大的影響。

液氨儲(chǔ)罐傳統(tǒng)計(jì)量方法

傳統(tǒng)液氨庫(kù)存計(jì)量方法：首先由操作人員，用肉眼觀察磁翻板就地液位計(jì)，得出液位高度，通過數(shù)據(jù)對(duì)照表查找出對(duì)應(yīng)的庫(kù)存體積，再用體積乘以夏天或冬天的液氨密度，從而得到當(dāng)前液氨質(zhì)量計(jì)量庫(kù)存數(shù)據(jù)。

利用傳統(tǒng)液的氨庫(kù)存計(jì)量方法得到的庫(kù)存量偏差較大，無法與產(chǎn)品質(zhì)量流量計(jì)的累積值相符啊，其誤差產(chǎn)生的原因是：1）用肉眼觀察磁翻版就地液位計(jì)，肉眼觀察不同人或者不同時(shí)間得到的液位高度不同，2）磁翻板液位計(jì)精度還不是很高，浮子與桶壁之間有摩擦，3）對(duì)照表相關(guān)數(shù)據(jù)小數(shù)點(diǎn)保留位數(shù)少，4）液氨密度只采用夏冬兩個(gè)季節(jié)的兩個(gè)值，5）只能每班統(tǒng)計(jì)一次常量，無法實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)計(jì)量。

理論依據(jù)

鑒于液位計(jì)所檢測(cè)到的液位高度與體積成二次函數(shù)關(guān)系，其輸出的4～20mA 信號(hào)僅代表在一定溫度條件下的體積庫(kù)存，要實(shí)現(xiàn)質(zhì)量庫(kù)存的測(cè)量，必須乘以介質(zhì)密度，其計(jì)算公式為

公式中 Vm為質(zhì)量庫(kù)存單位噸，V為體積庫(kù)存單位為立方米，ρ 為液氨密度，

體積與液位h 成函數(shù)關(guān)系，液氨密度與儲(chǔ)罐內(nèi)部溫度成函數(shù)關(guān)系

液氨儲(chǔ)罐為球形儲(chǔ)罐，實(shí)時(shí)體積為球缺的體積；

由于液氨密度隨季節(jié)、溫度變化而波動(dòng)，根據(jù)液氨的性質(zhì)可以在溫度與密度之間建立一個(gè)函數(shù)關(guān)系式：ρ=F(t)，這樣就可通過檢測(cè)溫度來求得實(shí)時(shí)條件下的介質(zhì)密度，再根據(jù)式（4）計(jì)算出液氨的質(zhì)量庫(kù)存。這里，問題的關(guān)鍵在于用什么方法來建立 ρ=F(t)的線性方程，才能最佳反映ρ 的“真值”，使庫(kù)存測(cè)量的累積誤差為最小。

密度計(jì)算方法：

圖1 液氨溫度自適應(yīng)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)倪壿媹D

利用已知密度表的數(shù)據(jù)，運(yùn)用二元擬合方法得到在-50℃至50℃范圍內(nèi)，液氨的相對(duì)密度可按下式計(jì)算：

為降低計(jì)算難度也可采用簡(jiǎn)化公式：

實(shí)施

初期的液氨液位高度是通過現(xiàn)場(chǎng)854ATG2 伺服液位計(jì)將信號(hào)送入合成氨裝置DCS 系統(tǒng)的AI 卡進(jìn)行處理的，其采樣周期為5s（見圖1）。

由液位通過量程轉(zhuǎn)換可得到h，由溫度TI-55001 通過（計(jì)算模塊2）利用公式（6）得到液氨密度，再由（計(jì)算模塊1）根據(jù)公式（1）和公式（4）得到液氨庫(kù)存 Vm

計(jì)算模塊1 內(nèi)部程序：

程序中增加手輸密度模塊，用以防止溫度測(cè)量錯(cuò)誤時(shí)，手動(dòng)更改填寫液氨計(jì)量密度，當(dāng)HIC55001 賦值為零時(shí)，采用自動(dòng)計(jì)算密度。