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防溢罐保护之远程储罐装置
中国工控网 2014-04-01 供稿单位：艾默生过程管理智能无线方案
在石油和天然气、化工、石化、制药工业的储罐存储应用中，获取准确的储罐液位数据对过程控制和库存管理均十分重要。
溢流会给环境带来风险并给装置造成损害，甚至还有可能危及工人和附近居民的健康与安全。数起备受瞩目的储罐事故突显了增强对主要封堵系统进行防护的必要性。目前有关关键应用场合防溢罐的法规更加严格，要求这些应用场所必须配备液位冗余测量装置。
对于许多客户而言，将具有连续液位监测功能的导波雷达（GWR）变送器与具有高低液位报警功能的振动音叉点式液位开关相结合是许多应用场合下较为理想的解决方案。然而，阻碍增加使用液位计的一个方面是缺少连接远程储罐的现有电缆基础设施。而铺设新的电缆则可能需要布线、开槽、穿管和架线等费用，其成本过高。另外，在正在运行之中的现场进行电缆铺设也存在诸多不便和其它问题。
无线技术无疑为远程装置提供了解决方案，而无线导波雷达液位计的出现使得无线技术可被用于解决远程装置的一些特定（如液位测量）的需求。
现在至少有一家制造商已通过引入完全集成的无线导波雷达变送器进行连续液位和界面监测，克服了信号强度、电能消耗和电池寿命这三个方面的问题。
完善的技术
无线技术现已被应用于广泛的工业领域中，是一种可提供多变量参数的既经济，灵活又可靠的手段。该技术于2007年被引入，并在有线仪表不可行的苛刻、远程环境下首次使用。六年来越来越多的客户不仅将无线技术运用到难以铺设电缆的极端应用环境，而且还用于关键性日常过程控制和监测工作中。
无线技术省去了与有线相关的安装活动。研究表明，与有线技术相比，无线技术可以节省30%以上的安装成本。一旦在一个现场建立了无线网络，就可快速地安装更多的无线仪表，进行连续监测或临时性用于辨识某些特定问题。
工厂调试、远程组态和诊断功能以及安装程序简便易行等特点使得无线设备的调试变得更快速、更容易，甚至无需经验丰富的技术人员。
一般情况下，自动化可以减少现场勘查。当今的无线技术，其可靠性已经过实践检验。可确保前往现场去"检修"不可靠设备的次数最小化。
国际公认的IEC 62591 WirelessHART标准于2010年批准实施，现被炼油厂、油田、海上平台、化工厂和其它工业设施广泛应用于获取装置的实时数据，以便优化其操作、提高工人和装置安全性并减少排放及其他环境影响。
最初，很多公司将无线技术应用于很小范围之内，并且仅采用了为数很少的设备，其目的是想检验一下这一概念在他们的装置和作业环境下的使用效果如何。随着对这一技术的信心增强和认识到无线设备带来的种种益处，那些所谓“先行者”系统而今已扩展到整个现场设施。
无线液位测量与控制装置的研发对这一技术进行了进一步的扩展，用于满足在溢罐会给环境带来风险、给工厂造成损失、甚至可能危及人员健康与安全的储罐存储应用中的液位监测需要。
液位计用于防溢罐保护
在储罐存储应用中，作业者面临的挑战是如何实现储罐容量应用最大化，同时又尽量避免溢流冒罐的风险。
导波雷达设备准确、可靠，并越来越多地被指定用于这些应用中。它们生成的液位数据可用于库存管理和产生高位警报以防止潜在溢罐情况的发生。这些数据还可用于低液位警报，防止泵过热情况的发生。
液位开关也可作为高液位报警，防止溢罐。与导波雷达相结合，提供第二层保护，并可用作紧急停止开关。
导波雷达液位变送器是存储油、凝析油、水或各种化学品的储罐和缓冲罐的理想选择，还可在譬如分离器应用中用于测量液位和界面。它们也是废物储罐和地下储罐（如废油坑）的一个不错选择，可安装于旁通管或导波管中。
有一系列导波雷达天线选件可供用户选择，这些选件可适用于不同的应用场合。例如，同轴天线在低介电常数的液体中可提供较强的信号，并且不受附近物体或狭窄、限制性管嘴的影响。然而，它们很容易受堵塞以及产品在其表面沉积的影响。
如果应用所涉液体易于变脏、变稠或者具有涂敷性的倾向，则宜选用单缆或单杆天线，以减小被污染的风险。
无线液位测量装置
很多储罐装置位于没有电缆基础设施可供使用的偏远位置。除了3年前已推出的无线振动音叉开关，现在增加了无线导波雷达液位计可供客户选择使用。这些设备不仅已具备其等同有线设备的所有功能和特性，而且继承了无线技术独有的其它优势。
无线液位变送器可通过网关进行组态和访问，通常仅需数小时就可完成安装并投入运行 –通过无线网关可靠地将数据传送到控制系统或数据历史库。从控制室可方便地获取设备的状态信息和诊断数据，不仅减小了维护工作量，而且因减少了前往现场进行实地查看的必要性从而提高了操作人员的安全。
在现有装置上用最新的液位测量装置替代早先技术不仅减少了维护工作量，而且还能提高测量的准确性。在无铺设电缆的情况下，无线技术为储罐存储应用提供了一种测量的方法。
经过广泛的研究和产品设计，艾默生过程管理公司研制出了业内首款用于连续液位和界面监测的真正无线导波雷达变送器 -罗斯蒙特3308无线导波雷达变送器，它具有增强的组态和诊断功能。
从有线罗斯蒙特3300和5300系列导波雷达传承下来的独特且成熟的解决方案能够延长电池使用寿命，而不会降低测量可靠性。通过将低功率电路与独特的直接切换技术（使用高速发射与接收切换技术）相结合，使得电能消耗与信号强度之间达到了平衡，性能最优，电池寿命通常可长达九年。
从操作室或中央控制室可远程查看电池寿命，并且设备仪表板提供逐步组态过程，有助于减少误差。
对于关键应用中的防溢罐保护，目前法规要求更加严格，通常要求安装液位冗余测量装置。另外，许多公司都采用多样化技术以进一步减低风险。
建议所有储罐均应配置独立高液位开关设备。独立高液位开关设备在液位测量仪表发生故障的情况下或当液位测量值转化为体积量时发生错误的情况下，可以防止发生溢流冒罐。这为防溢罐保护提供了一种辅助方法。警报由储罐内的固定报警点开关或探头产生，即一旦液体液位升高到与它们接触，便开始报警。因此，这些开关和探头是通过测量液位而产生报警。
艾 默生过程管理公司的罗斯蒙特2160是无线振动音叉液位开关的一个很好的例子。该传感器几乎适用于所有液体应用场合，基本上不受流量和产品类型变化的影响。易于安装和维护，该经DiBt认证的开关，其主要特征是具有一个显示开关输出状态和诊断数据的集成液晶显示屏，它可实时、准确地提供各项工艺条件的检测结果。振动音叉上发生产品聚积或振动音叉发生 堵塞或过度腐蚀等情况，都会通过音叉传感器频率的的变化显示出来，提示可能需要维护。典型应用包括防溢罐保护、高低液位报警、泵控制（限制检测）和泵保护或空管检测。
小 结
使用无线导波雷达液位变送器测定液位，并结合无线振动音叉液位开关进行低位和防溢罐保护，可满足在远程位置或难以到达的位置进行精确、可靠的液位和界面监测的需要。它们的特点是安装成本低，调试快速、简单，数据测量可靠，提供操作的远程可见性、安全地优化储罐的使用并帮助避免溢流冒罐。
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