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大型油罐雷达液位计在线检定与校准装置

发布:2022/4/20 16:15:51人气:544
油罐液位计量是油罐储油计量的主要方式,其准确性关系到利益与安全。目前普遍采用的人工检尺法、比较法和雷达液位计,其适用范围有限、耗时耗力。因此,研制一套使用灵活、效率高的计量装置是非常必要的。
本文介绍了基于激光测距仪和参考板的大型油罐雷达液位计在线检定与校准装置。该装置的研制可以取代人工检尺法以及送有关部门检定的方法,减少作业人员的工作强度,提高工作效率和计量精度,有利于更好地为储油罐液位计量行业服务,具有良好的经济效益和社会效益。
 
1.系统整体设计原则与要求
依据JJG971-2002《液位计检定规程》和等精度量值传递原理,大型油罐雷达液位计在线检定与校准装置的设计要掌握以下三个原则:
(1)检定与校准的快速性;(2)检定与校准的准确性;(3)检定与校准系统的便携性与自动化。具体技术指标如表1所示。

 
2.系统设计方案
基于激光测距仪和参考板的大型油罐雷达液位计在线检定与校准装置总体设计框图如图1所示,包括机械装置、激光测距仪、被检雷达液位计、温度变送器、压力变送器、电磁阀、过滤器以及PLC、PC机、蓝牙调制解调器和HART调制解调器等硬件设备。依据工业自动控制原理和数据采集技术,下位机PLC实现对电磁阀的自动控制以及液位变化过程的监控,完成被检雷达液位计、温度变送器以及压力变送器等信号的实时采集。采用LabVIEW软件编写上位机程序实现实时数据显示、存储、数据拟合、液位监控、报表生成以及检定过程动画演示等功能,且通过蓝牙调制解调器和HART调制解调器分别对激光测距仪和雷达液位计的信号进行采集。PLC和PC机之间采用以太网实现数据通信。
装置的工作过程:首先利用激光测距仪作为标准器对雷达液位计进行检定,记录和处理数据,生成检定报表以及液位比对曲线;然后利用参考板的标准距离和检测距离之间的比值,以此作为参考系数,对实际的雷达液位计数据进行修正。
使用激光测距仪和参考板代替传统的钢卷尺、检尺、液位计标准装置等液位测量工具对雷达液位计进行检定和校准,不仅能消除送检定部门使用液位计标准装置检定所耗费的时间和费用,而且能够避免使用其对雷达液位计进行检定时所耗费的水资源,减少人工测量液位作业,大幅缩短计量时间,有效提高计量工作效率。
使用高精度、自动化测量、无线传输的激光测距仪作为高一级别的液位计对被检雷达液位计进行检定,使用标准参考板对被检雷达液位计进行自校准处理,在在线检定与校准装置机械结构满足精度要求的前提下,其液位检测能力远远高于雷达液位计。
根据实际需求,设计出固定式、便携式两种检定机械装置。固定式是指直接将整个装置安装于罐体之上,适用于新建造的罐体,可直接在建造期间施工,只需携带激光测距仪就能够对雷达液位计进行检定和校准。便携式是指将整个装置按螺纹方式分段连接,因此每段导管需设计成方便携带的长度,根据现场需要进行组装;再配合温度、压力、液位等传感器,电磁阀等控制元件以及PLC对所需数据进行自动化采集和控制,之后再由上位机对数据进行处理、存储,进而生产报表、得到校准结果等,适用于没有固定式机械装置的罐体。其特点是方便携带、安装便捷,能够根据现场实际情况进行组装测量,局限性较少。检定和校准过程实现自动化,消除了很多不必要的人为和环境因素的影响。
 
3.硬件组成
大型油罐雷达液位计在线检定与校准系统的硬件组成如图2所示。系统由便携式工控机进行数据处理,采用PLC对各路信号和执行机构进行数据采集与控制,使用各类调制解调器使便携式工控机与设备通信,以激光测距仪和雷达液位计为测量主体,配合温度变送器、压力变送器等设备,以油品为测量介质对雷达液位计进行在线检定与校准。
 
4.软件设计
系统软件的设计旨在能够控制检定过程按照相应的流程步骤实现对待检对象的测量。大型油罐雷达液位计在线检定与校准系统的软件设计主要分为下位机软件设计、上位机软件设计以及上下位机之间的数据通信三部分。下位机PLC通过编程实现温度、压力信号和雷达液位计的采集以及电磁阀的控制,上位机通过LabVIEW编写大型油罐雷达液位计在线检定与校准程序实现各类数据处理和报表功能。下位机WAGO PLC端数据通过LabVIEW DCS模块与上位机人机交互界面进行数据通信。鉴于装置的固定式和便携式所采集的数据量相同,因此只使用这一种下位机程序。
系统采用固定式和便携式两种工作模式,在测量方式上面也采用了手动测量和自动测量相结合的方法。固定式的工作模式能够快速地对罐上雷达液位计进行检定与校准,当系统得到检定指令后,便开始往罐内注入水或油品,直到达到事先指定液位点,停止进水,通过采集模块,对液位进行采集,依次采集,直到液位计zui大量程,然后开始排水,依次对指定点的液位进行采集,直到液位计zui小量程,同时对雷达液位计信号进行采集,分析出参考板的位置,从而得到修正值。便携式的工作模式与前者的区别主要在于,还需对便携式装置进行组装,但是减少了对雷达液位计回波信号的处理。zui后通过数据计算,得到修正值或修正曲线,并生成报表。系统的测量流程如图3所示。
进行系统程序设计时主要规划为流程监控、参数计算与设置、实时数据监控与记录、数据拟合以及数据库设计五部分。
 
5.总结
在线检定与校准系统的建立实现了雷达液位计检定的快速性和自动化。本系统基于激光测距仪、触控工控机、PLC以及LabVIEW软件平台开发设计,整个测试系统自动化程度高,且根据不同工作情况设计不同方式的机械装置,使得系统更加人性化。
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