油氣集輸工藝技術(shù)現(xiàn)狀與展望-第六章容器

1、第六章 容器在油氣集輸生產(chǎn)過(guò)程中 , 原油、天然氣、輕烴等需要暫時(shí)停留、存放、緩沖 或處理,故擁有大量的各種類型的容器，以立式油罐最多，另外 , 還有臥式油罐、 球罐、分離器等，容積從幾立方米到 5 萬(wàn)立方米 ,有常壓和壓力容器。這里主要 介紹油罐及其維護(hù)技術(shù)， 另外，還將介紹目前應(yīng)用較為迫切的壓力容器液位監(jiān)測(cè) 技術(shù)。1 油罐油罐是油庫(kù)及聯(lián)合站最重要的設(shè)備， 在油田數(shù)量眾多， 油罐的作用是沉降脫 水、緩沖、存放或備用，對(duì)原油平穩(wěn)運(yùn)銷、管道安全運(yùn)行有著極其重要的作用。 油罐是用鋼板組裝焊接而成，容積一般有 1000、5000、乃至 5 萬(wàn)、10 萬(wàn)立方米 . 按建造類型來(lái)分，有固定拱頂罐和浮頂罐

2、等。1。1 儲(chǔ)罐的發(fā)展趨勢(shì)儲(chǔ)罐的發(fā)展趨勢(shì)是容積愈來(lái)愈大 , 鋼材性能要求愈來(lái)愈高。 國(guó)外大型原 油儲(chǔ)罐發(fā)展歷程從1955年建造50000m3金屬油罐到現(xiàn)在已有40多年的時(shí)間。1962年美國(guó)首先建成100000m3孚頂油罐,直徑87m，高21m日本1965年建成 100000m3孚頂油罐，1971年建成160000m3孚頂油罐，直徑109m高17.8m, 1992 年10月建成305000m3半地下式浮頂油罐,直徑97m高51.5m。油罐發(fā)展的總趨 勢(shì)是向大型化發(fā)展 .我國(guó)油罐建設(shè)在 60年代末限于當(dāng)時(shí)油罐技術(shù)水平和鋼鐵工業(yè)實(shí)際， 金 屬油罐的單體容積不大于20000m3到了 70年代中后期，石

3、油管道工業(yè)的需要加 上鋼鐵工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，在大連鲇魚彎碼頭油庫(kù)，建成我國(guó)第一批50000m3浮頂 油罐。 80 年代初，為了適應(yīng)我國(guó)石油工業(yè)的發(fā)展，迎頭趕上世界先進(jìn)水平，石 油天然氣總公司決定從國(guó)外引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)， 建造大型原油儲(chǔ)罐。 管道局引進(jìn)了大 型原油儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)、建造、管理等一系列先進(jìn)技術(shù) , 先后在秦皇島、大慶、儀征、 黃島等地建造了一批50000m3和100000m3的大型浮頂油罐。油罐大型化主要有節(jié)省鋼材、 節(jié)省投資、占地面積少、 操作管理簡(jiǎn)單 等優(yōu)點(diǎn)，幾座大罐比一群小罐在生產(chǎn)運(yùn)行、 維護(hù)維修方面要簡(jiǎn)單， 既可以降低運(yùn) 行成本，又易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理。1。 2罐用鋼材油罐用鋼材主要是碳鋼

4、， 鋼材選擇一要遵循安全可靠、 經(jīng)濟(jì)合理的原 則，二要考慮油罐設(shè)計(jì)溫度、壓力、材料機(jī)械性能、焊接性能、產(chǎn)生裂紋的傾向 性等因素。由于油罐的大型化，導(dǎo)致罐壁越來(lái)越厚，對(duì)脆性破壞十分敏感，其原 因是：罐壁板焊后不能進(jìn)行整體消除焊接殘余應(yīng)力熱處理；若油罐發(fā)生不均勻沉降 , 油罐所受的應(yīng)力和力矩遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)水壓試驗(yàn)時(shí)的應(yīng)力 ; 若油罐使用溫度 低于鋼板的脆性使用溫度， 材料的韌性急劇下降， 引起油罐的脆性破壞。 所以油 罐罐壁厚度受多因素制約是有限制的。美國(guó)石油協(xié)會(huì)規(guī)范 API650 規(guī)定，罐壁最 大厚度約38mm英國(guó)油罐規(guī)范BS2654規(guī)定為40mm日本油罐規(guī)范JIS8501規(guī)定 低碳鋼最大厚度38mm

5、高強(qiáng)鋼為45mm我國(guó)石油化工標(biāo)準(zhǔn)也有要求.油罐大型化， 鋼材強(qiáng)度要求高， 用于大罐的鋼材主要有兩種高強(qiáng)鋼， 一種是 細(xì)晶粒正火鋼， 另一種是調(diào)質(zhì)鋼。 兩種鋼材的碳當(dāng)量的含量均不超過(guò) 0。 2（正 火剛的碳當(dāng)量含量一般較調(diào)質(zhì)鋼的高一些） . 目前西歐一些國(guó)家建造大型油罐多 采用正火鋼，如ST52Nb,日本建造大型油罐多采用調(diào)質(zhì)鋼，如SPV390Q口 SPV490Q 這兩種鋼材的焊接性能與缺口韌性指標(biāo)都比較好。我國(guó)高強(qiáng)度鋼的生產(chǎn)也有突破，武漢鋼鐵公司等單位共同研制出了07MnCrMoV高強(qiáng)鋼,整體性能優(yōu)于SPV490Q只是產(chǎn)量較低，11年來(lái)累計(jì)產(chǎn)量約 為3000噸。07MnCrMoV高強(qiáng)鋼完全可以

6、用于建造 100000m3大型油罐要求，2000 年燕山石化公司就用此鋼材建造了 2座100000m3大型油罐.以前的100000m3大 型油罐用鋼基本上引進(jìn)日本 SPV490Q3質(zhì)鋼。1.3儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)形式按照儲(chǔ)罐建設(shè)的地點(diǎn)分，可以分為地面儲(chǔ)罐、低下儲(chǔ)罐、海上儲(chǔ)罐。地面儲(chǔ) 罐又可以分為地上和半低下兩種， 按照儲(chǔ)罐建造材料分， 又可以分為金屬儲(chǔ)罐和 非金屬儲(chǔ)罐兩大類。 地下儲(chǔ)罐可以分為地下巖洞儲(chǔ)罐、 地下鋼儲(chǔ)罐、 地下混凝土 儲(chǔ)罐。地下巖洞一般利用地下天然巖洞或廢棄的礦井， 采用地下水封閉巖洞裂縫。 巖洞儲(chǔ)罐在日本和前蘇聯(lián)有所發(fā)展 . 海上儲(chǔ)罐是在海岸附近固定大型油輪作為儲(chǔ) 存石油的大型油罐 ,

7、此類油罐在日本和東南亞國(guó)家都有過(guò)采用。我國(guó)原油儲(chǔ)罐基本上屬于地面儲(chǔ)罐 ,主要有金屬和非金屬儲(chǔ)罐，在我國(guó)石油 工業(yè)的各個(gè)時(shí)期起到了重要作用。 60年代末，為了適應(yīng)輸油管道建設(shè)工期短、 速度快的要求，限于當(dāng)時(shí)的設(shè)計(jì)水平和國(guó)產(chǎn)鋼材的實(shí)際情況 , 借助自己掌握的經(jīng) 驗(yàn)，建設(shè)了一批20000m3以下的小型金屬儲(chǔ)罐，滿足了當(dāng)時(shí)的輸油管道需要。70 年代，隨著我國(guó)石油工業(yè)的迅速發(fā)展， 管道輸量不斷增加， 小型金屬儲(chǔ)罐已經(jīng)不 能滿足需要，限于當(dāng)時(shí)鋼材缺乏，原油儲(chǔ)罐向非金屬儲(chǔ)罐方向發(fā)展 , 建造了大批 容量10000 m340000 m3不等規(guī)格的非金屬儲(chǔ)罐，有矩形磚罐、鋼筋混凝土圓拱 頂罐、方形磚罐、圓柱形磚

8、罐形式。但是其嚴(yán)密性差 , 油氣損耗大，存在安全隱 患，此類儲(chǔ)罐使用一段時(shí)期后，保護(hù)層脫落，鋼筋外露，在感應(yīng)雷電作用下容易 產(chǎn)生火花， 當(dāng)火花周圍油氣濃度達(dá)到爆炸極限時(shí)， 就會(huì)引起爆炸。 非金屬油罐著 火爆炸事故教訓(xùn)慘重。70年代中期以后，特別是80年代，20000m3以上金屬儲(chǔ) 罐得到了長(zhǎng)足發(fā)展，浮頂油罐占據(jù)了主導(dǎo)地位。而且大型油罐群的自動(dòng)化管理、 消防正積極推廣， 浮頂油罐復(fù)合密封、 罐壁除蠟、 罐體防腐等技術(shù)日益成熟并被 采用。勝利油田的大型儲(chǔ)罐在規(guī)模、自動(dòng)化管理水平上與管道局的水平有較大差 距，與自己的產(chǎn)能也不配套 . 石化公司上市后， 原油價(jià)格市場(chǎng)化 , 原油儲(chǔ)備能力顯 得日益重要，

9、發(fā)生在 98 年中期和 2000年年底原油庫(kù)存危機(jī)就說(shuō)明了油田儲(chǔ)罐總 容量不足。建議油田擴(kuò)大原油儲(chǔ)備能力，提高防范市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)的能力 .1.4 泄漏預(yù)防措施 對(duì)于金屬油罐，最有效的防止泄漏辦法就是改革油罐結(jié)構(gòu)， 特別是罐底結(jié)構(gòu)， 即使用夾層結(jié)構(gòu)。為了防腐 , 首選的方法是在罐內(nèi)進(jìn)行玻璃鋼襯里，另一種就是 采用陰極保護(hù)技術(shù)進(jìn)行防腐 , 即在油罐表面安裝鋅陽(yáng)極 .（1）改進(jìn)罐體結(jié)構(gòu)美國(guó)Marmac公司研制出一種對(duì)新建及原有油罐進(jìn)行“二次封閉及滲漏檢測(cè)" 的技術(shù), 它集密閉、檢漏、回收于一體，能夠方便地進(jìn)行檢漏和回收泄漏油品。這種油罐就是在現(xiàn)有油罐鋼底板下面鋪設(shè)高密度聚乙烯襯墊層， 中間填充混

10、 凝土或?yàn)r青砂層。 還設(shè)有導(dǎo)管用來(lái)監(jiān)測(cè)油罐底板， 若已監(jiān)測(cè)到滲漏時(shí)， 還可以用 來(lái)沖洗二次封閉面。高密度聚乙烯墊層22。5mn厚，有一定的坡度，傾向油罐中間的鋼制集油 槽，槽通過(guò)管道與油罐外側(cè)的立管連通，操作人員從立管里就能發(fā)現(xiàn)泄漏 . 混凝 土層厚100300mm起支撐作用.在混凝土表面開一些細(xì)溝，能使罐底板上任意 一點(diǎn)滲出的油品迅速地排入集油槽中。在油罐基礎(chǔ)的圈梁上還安裝有 6mm的聚乙烯導(dǎo)管，直通上層罐底下面，在新 罐底板安裝之前預(yù)先插到罐壁中。 該導(dǎo)管與混凝土表面上的集油細(xì)溝處于同一水 平面上，其用途有三個(gè)： 一是在試水前檢驗(yàn)油罐底板的完整性或確定油罐底板滲 漏點(diǎn)。當(dāng)油罐一開始進(jìn)水時(shí)，

11、 從導(dǎo)管處注入空氣， 然后監(jiān)視罐底板上有無(wú)氣泡就 可知道有無(wú)滲漏 . 二是油罐使用中發(fā)現(xiàn)底板滲漏時(shí)也可使用這個(gè)導(dǎo)管。油罐放空 后取下導(dǎo)管蓋， 排出殘余油品 , 在清洗混凝土層表面時(shí)， 該導(dǎo)管可作為水觀測(cè)點(diǎn) . 清洗水可通過(guò)滲漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)入， 從導(dǎo)管處可觀測(cè)到注入的水。 三是可用來(lái)安裝 石油檢測(cè)傳感器（如導(dǎo)電性粉體元件等），便于更換。這種油罐形式也存在一些缺點(diǎn)，比如混凝土方式安裝容易 , 但不能設(shè)陰極保 護(hù)，且易出現(xiàn)裂紋 ;油砂一旦出現(xiàn)泄漏，瀝青即被溶解，使得罐底處于無(wú)保護(hù)狀 態(tài)。對(duì)此，美國(guó)俄克拉何馬州Conoco公司所屬的Ponca城煉油廠建造了 10座雙 層鋼底板的新型油罐，采用真空檢漏技術(shù)

12、，能測(cè)出微小滲漏。2）玻璃鋼雙層罐玻璃鋼雙層罐的出現(xiàn)， 是基于人們對(duì)于泄漏引起的環(huán)保問(wèn)題的高度重視。 歐 美及日本等國(guó)已廣泛將這種 GRP罐,用作地下油罐、加油站、敏感區(qū)域的儲(chǔ)槽等。雙層結(jié)構(gòu)之間的間隙，有利于監(jiān)測(cè)泄漏，它借助于外層結(jié)構(gòu)的液位計(jì)設(shè)置， 保障了內(nèi)層罐泄漏的及時(shí)發(fā)現(xiàn)與報(bào)警， 避免了單層罐因泄漏造成的污染事故。 當(dāng) 然，強(qiáng)度也明顯高于單層結(jié)構(gòu)。油罐夾層中可充入乙二醇，一旦發(fā)生泄漏，乙二 醇液位會(huì)發(fā)生變化，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)報(bào)警。1.5 油罐維修在油罐內(nèi)外腐蝕的共同作用下，碳鋼儲(chǔ)罐底板的年平均腐蝕速度為 1mm/a 左右，一般一座油罐在 5 年以后就會(huì)發(fā)生漏油。 我國(guó)目前基本上都采用局部貼補(bǔ)

13、 和整體更換底板的方法， 局部貼補(bǔ)就是在局部腐蝕的鋼板切除， 然后焊接補(bǔ)上一 塊鋼板。整體更換罐底則是將油罐整體吊起后將罐底板更換。 這種方法都需要?jiǎng)?火焊接，在易燃易爆的油庫(kù)內(nèi)施工是危險(xiǎn)和相當(dāng)繁瑣的。美國(guó)從 90 年代開始，采用玻璃鋼復(fù)合材料整修油罐 . 這種復(fù)合材料襯層具有 很高的強(qiáng)度， 能遮蓋住腐蝕所造成的穿孔部位， 還具有很好的防腐蝕性能， 可延 長(zhǎng)油罐使用壽命1020年.施工步驟是：清罐、表面除繡清洗、貼補(bǔ)玻璃鋼襯層、 試驗(yàn)驗(yàn)收 4 個(gè)環(huán)節(jié)。與更換罐底相比 , 施工簡(jiǎn)捷 , 費(fèi)用低 .2 液位及油水界面檢測(cè)技術(shù)油罐等容器的液位和油水界面的測(cè)量是一項(xiàng)非常重要的工作。 通過(guò)檢測(cè)油罐 液位

14、，可以掌握生產(chǎn)動(dòng)態(tài)，調(diào)控指揮生產(chǎn)，避免出現(xiàn)冒頂、抽空等事故 , 知道了 油罐水位高低，可以指導(dǎo)放水操作 , 準(zhǔn)確計(jì)算庫(kù)存。總的來(lái)說(shuō)，容器液位的測(cè)量 就是兩個(gè)目的，一是用于生產(chǎn)動(dòng)態(tài)監(jiān)控 , 避免發(fā)生事故；二是用于計(jì)量，及時(shí)準(zhǔn) 確地掌握原油產(chǎn)量 . 生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控要求的精度較低 , 厘米級(jí)即可；而盤庫(kù)要求的精 度較高，除了要求液位精度在毫米級(jí)以外 , 由于原油含水量隨著容器高度的不同 而變化，還應(yīng)該測(cè)量全剖面的原油含水量變化。2.1 油罐液位、油水界面的自動(dòng)監(jiān)測(cè)勝利油田油罐液位、 油水界面的檢測(cè)方法， 直到今天主要還是使用量油尺靠 “人工上罐檢尺”，誤差較大，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，工作效率低，而且因?yàn)楣ぷ?/p>

15、疏 忽、檢測(cè)不及時(shí)而造成冒頂、 抽空等事故時(shí)有發(fā)生。 特別是油水界面人工難以確 定，造成放水操作困難、沉降脫水效果不好，就必然增加加熱爐的負(fù)荷，導(dǎo)致外 輸原油含水超標(biāo)，給生產(chǎn)運(yùn)行既帶來(lái)大量工作量，又嚴(yán)重影響到安全、經(jīng)濟(jì)、平 穩(wěn)運(yùn)行。實(shí)現(xiàn)油罐液位、 油水界面的自動(dòng)檢測(cè)一直是各單位非常關(guān)心的內(nèi)容。 人們希 望工人坐在值班室內(nèi)， 就可以準(zhǔn)確地知道油罐液面和油水界面所處的位置， 從而 可以準(zhǔn)確地進(jìn)行排放底水的操作， 對(duì)于降低原油含水、 減少燃料動(dòng)力消耗， 保證 安全生產(chǎn)具有重要的意義。目前, 國(guó)內(nèi)油罐液位、油水界面自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)五花八門。根據(jù)測(cè)量方式的不 同，可分為接觸式和非接觸式兩種類型。2。11 接

16、觸式儀表接觸式是指測(cè)量使用的傳感器直接與油罐內(nèi)介質(zhì)接觸。 各種以浮子式和電容 式為傳感器的測(cè)量系統(tǒng)均屬此類。 浮子式這是目前使用最多的一種儀表 . 它由浮筒、鋼帶、編碼機(jī)構(gòu)等組成，浮筒隨 著油罐液面上下浮動(dòng)， 編碼機(jī)構(gòu)把浮筒所處位置轉(zhuǎn)換成電信號(hào)、 或者光信號(hào)， 傳 送到值班室 . 使用光編碼方式的，就是“光導(dǎo)電子液位儀”。從 60 年代末到 80 年代，國(guó)外主要研制和使用的是各種鋼帶浮子液位計(jì)。 這 類儀表的主要缺點(diǎn)是機(jī)械摩擦影響計(jì)量精度，精度一般在土3mm后來(lái)研制出了伺服式液位計(jì)， 伺服馬達(dá)的使用消除了機(jī)械摩擦引起的誤差， 提高了靈敏度和復(fù) 現(xiàn)性，精度達(dá)到土 1mm典型產(chǎn)品有美國(guó)VARE（公

17、司生產(chǎn)的6500型伺服式液位計(jì)， 荷蘭ENRA公司的811型伺服式液位計(jì)等.1989年，德國(guó)KROHN公司推出儲(chǔ)罐 所參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)，可測(cè)量出同一罐內(nèi)四種不同介質(zhì)的液位、密度、界面和質(zhì)量， 具有泄漏報(bào)警和液位極限報(bào)警功能 . 這幾種產(chǎn)品代表了當(dāng)今世界油罐液位測(cè)量的 技術(shù)水平 .在國(guó)內(nèi)，近 20年來(lái)，也一直是鋼帶浮子液位計(jì)占主要地位。 80年代初,大 連第五儀表廠研制成功鋼帶浮子液位計(jì)并在金山石化一廠應(yīng)用 , 洛陽(yáng)煉油廠經(jīng)過(guò) 調(diào)查對(duì)比,全廠80多座油罐全部使用了大連第五儀表廠的鋼帶表 .80 年代后期， 北京自動(dòng)化儀表四廠又引進(jìn)了美國(guó) VARE（公司制造技術(shù)生產(chǎn)鋼帶液位計(jì).90年代初,又有幾種鋼帶

18、表的改進(jìn)產(chǎn)品問(wèn)世。 首先是航天總公司三院智控公 司研制了 UBG1 型光導(dǎo)電子液位計(jì) , 它利用了力平衡和光導(dǎo)原理。 當(dāng)罐內(nèi)液位處 于某一位置時(shí)，浮標(biāo)重量、重錘重量和液位浮力三力處于平衡狀態(tài) . 重錘與浮標(biāo) 間由鋼帶相連， 連接鋼帶的中間一段為信息碼帶。 當(dāng)液位變化時(shí)， 信息碼帶隨連 接鋼帶上下移動(dòng)， 取樣器將信息碼帶上的光碼讀出， 經(jīng)光電變換后送至二次儀表 處理和顯示 . 該儀表減小了對(duì)機(jī)械工藝的要求，提高了精度，全量程的系統(tǒng)差為 ± 2mm跟其它鋼帶表相比，由溫度變化導(dǎo)致鋼帶長(zhǎng)度和儲(chǔ)罐高度的變化，仍然對(duì) 液位測(cè)量帶來(lái)一定的附加誤差?？捎呻娔X進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和誤差補(bǔ)償 .中科院聲學(xué)所研

19、制的 （JY2 型光導(dǎo)液位計(jì) 1990年通過(guò)鑒定，在鎮(zhèn)海煉化罐 區(qū)等單位得到了應(yīng)用。 該表的特點(diǎn)是將鋼帶改為鋼絲， 力平衡仍用盤簧， 計(jì)量通 過(guò)繞鋼絲的鼓輪轉(zhuǎn)角計(jì)量高度 . 對(duì)鼓輪轉(zhuǎn)角的測(cè)量是通過(guò)兩組光導(dǎo)元件對(duì)與鼓輪 相連的計(jì)數(shù)齒的計(jì)數(shù)得到的。 其優(yōu)點(diǎn)是現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有電源接入， 信號(hào)靠光導(dǎo)纖維送回 值班室，不存在防爆問(wèn)題。另一種新產(chǎn)品是大連第五儀表廠推出的高精度伺服馬達(dá)式液位計(jì)， 精度達(dá)到 ± 1mm它的工作原理是：當(dāng)浮子所在的液位發(fā)生變化時(shí)，浮子所受的浮力也發(fā)生 變化，該變化被霍爾元件測(cè)出后 ,驅(qū)動(dòng)可逆馬達(dá)，放松或者收緊吊浮子的鋼絲， 使力重新達(dá)到平衡。該儀表可以用作計(jì)量。鋼帶液位計(jì)精度

20、較高 ,可達(dá)到毫米級(jí)， 現(xiàn)場(chǎng)指示清楚， 價(jià)格便宜,保養(yǎng)得當(dāng)?shù)?話，使用效果良好。直到現(xiàn)在，各種形式的鋼帶表仍然受到很多用戶的青睞。該 儀表的缺點(diǎn)是對(duì)第一次安裝要求較高， 安裝比較麻煩 , 需要清罐后進(jìn)入罐內(nèi)安裝， 且機(jī)械摩擦影響計(jì)量精度；需要經(jīng)常維護(hù)，以防止出現(xiàn)斷帶、扭帶等現(xiàn)象；在使 用中一旦浮子脫落，維修很不方便 . 壓力換算法其技術(shù)原理是： 在油罐底部設(shè)置一個(gè)靜壓傳感器， 由油品的密度計(jì)算得出液 位高度。也有的從油罐引出兩條引壓管， 直接與差壓變送器連接， 通過(guò)氣體傳遞 壓力變化，油罐內(nèi)沒(méi)有電信號(hào)，增加了防爆的安全可靠性。該儀器是投入式的 , 安裝和維護(hù)十分方便，只需從檢尺孔投入即可，這種

21、方法受到密度變化的影響，計(jì)量精度較浮球法低，一般在土 5cm左右。 光纖傳感器它是將入射光纖與接收光纖的交界處燒結(jié)成小球狀的傳感頭， 傳感頭接觸到 不同的介質(zhì)時(shí)， 由于光波導(dǎo)的傳輸原理， 輸出端的光強(qiáng)產(chǎn)生與介質(zhì)折射率相應(yīng)的 變化，從而判別出油、氣界面和油、水界面 .該傳感器用光 , 不用電，具有安全可靠、準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)，在石油等易燃易爆場(chǎng) 合具有明顯的優(yōu)越性 . 浮球感應(yīng)法所謂浮球法，就是靠一個(gè)比重小于油和一個(gè)比重介于油、 水之間的兩個(gè)浮球， 沿著導(dǎo)管外側(cè)隨界面的變化而升降， 浮球內(nèi)裝有永久磁鐵， 由導(dǎo)管內(nèi)的裝有磁敏 感元件（簡(jiǎn)單的有干簧管、霍爾元件，精確的有磁致伸縮傳感器）來(lái)感知浮球所 做的位置

22、，將信號(hào)傳輸?shù)街蛋嗍覂?nèi)的儀表。干簧管、霍爾元件的檢測(cè)原理比較簡(jiǎn)單， 能夠滿足生產(chǎn)運(yùn)行要求， 但檢測(cè)精度受到磁敏元件分布數(shù)量的制約.磁致伸縮檢測(cè)方法精度達(dá)到0.5mm,但價(jià)格較磁致伸縮原理是美國(guó)新近研究開發(fā)的高新技術(shù)， 具有精度高、 可靠性高等優(yōu) 點(diǎn),據(jù)說(shuō)測(cè)量精度達(dá)到0。5mm其磁致伸縮敏感元件的無(wú)故障運(yùn)行時(shí)間可長(zhǎng)達(dá) 23 年。液位計(jì)由三部分組成，一根密封的磁致伸縮傳感桿、一個(gè)（或多個(gè)，用于測(cè) 量油水界面 ） 隨液位浮動(dòng)的浮球、和電子探頭。測(cè)量時(shí)，液位計(jì)電子探頭部件產(chǎn) 生一低電流“詢問(wèn) "脈沖，此電流同時(shí)產(chǎn)生一磁場(chǎng)沿波倒灌內(nèi)的感應(yīng)線向下運(yùn)行 . 在液位計(jì)管外串著的浮子內(nèi)有一組永久磁鐵，

23、 所以浮子同時(shí)產(chǎn)生磁場(chǎng)， 當(dāng)電流磁 場(chǎng)和浮子磁場(chǎng)相遇時(shí)，實(shí)時(shí)產(chǎn)生一種名為“波導(dǎo)扭曲”的脈沖，或簡(jiǎn)稱“返回” 脈沖。從詢問(wèn)脈沖到返回脈沖的時(shí)間間隔便對(duì)應(yīng)于液位 . 原油含水測(cè)量法它使用原油含水儀探頭， 由電腦控制步進(jìn)電機(jī)自動(dòng)在油罐計(jì)量管內(nèi)做上下運(yùn) 動(dòng)，檢測(cè)、跟蹤整個(gè)液面高度內(nèi)原油含水的變化， 從而得到油罐中液面和油水界 面的位置.它的優(yōu)點(diǎn)是能夠檢測(cè)油罐整個(gè)剖面的物料性質(zhì)， 缺點(diǎn)是不能隨時(shí)監(jiān)測(cè)油罐液 位及油水界面的連續(xù)變化 , 而是間歇性的。 電容法德國(guó)的ENRANONIUS公司于80年代末推出了成串電容式液位測(cè)量系統(tǒng)。 該系統(tǒng)采用多段電容式傳感器， 由于空氣與油的介電常數(shù)不同， 因此，電容傳感

24、器的浸油深度直接反應(yīng)在傳感器的電容變化上。 由于將傳感器分成多段， 大大降 低了傳感奇非線性誤差 , 提高了系統(tǒng)的分辨率 , 從而保證了較高的測(cè)量精度。 原油 的分度值達(dá)到1mm該儀器每隔1m測(cè)量一點(diǎn)溫度此類傳感器的制造技術(shù)難度較 大, 要求的加工精度也比較高。212 非接觸式液位計(jì)非接觸式液位計(jì)的測(cè)量手段沒(méi)有機(jī)械運(yùn)動(dòng)， 而是依靠微波、 超聲波、激光等 的傳播反射特性。這類液位計(jì)不和被測(cè)介質(zhì)接觸，不受被測(cè)介質(zhì)影響 , 也不影響 被測(cè)介質(zhì)，適用于高粘度、腐蝕性強(qiáng)、污染性強(qiáng)、易結(jié)晶的介質(zhì) . 雷達(dá)波法雷達(dá)儀表由于其測(cè)量精度高、 使用范圍廣而受到歡迎， 其技術(shù)原理類似軍事 上用的雷達(dá),就是從油罐頂部

25、向下發(fā)射電磁波， 靠檢測(cè)反射波得到液位高度 .它在 技術(shù)上解決了對(duì)罐內(nèi)液面和罐體其它結(jié)構(gòu)反射信號(hào)的區(qū)別問(wèn)題， 而且電磁波的傳 播速度不受液面上方氣相條件變化的影響，精度可達(dá) 0。 01。目前已用于儲(chǔ)罐測(cè)量的有荷蘭ENRA公司生產(chǎn)的872微波雷達(dá)液位計(jì),將合 成調(diào)頻脈沖技術(shù)用于測(cè)量，測(cè)量精度達(dá)到土 2mm國(guó)產(chǎn)的廠家有北京航天智控公 司、邯鄲珠峰儀表公司 .該方法適用于壓力容器內(nèi)輕質(zhì)油品的監(jiān)測(cè)。 由于計(jì)量管內(nèi)易凍結(jié)形成 “假液 面”, 不適于原油液位的計(jì)量 , 而且成本較高。 超聲波法超聲波測(cè)量液位的方法有多種 , 如脈沖回波法、共振法、頻差法以及聲衰減 法等，其中應(yīng)用最多的是脈沖回波法。 其技術(shù)

26、原理是： 超聲波換能器發(fā)出超聲波 信號(hào)，通過(guò)介質(zhì)傳播到液面，然后再反射回來(lái) , 儀表通過(guò)檢測(cè)超聲波從發(fā)射到接 收所需的時(shí)間，計(jì)算出液位高度。根據(jù)超聲在油中還是在氣體中，又分為內(nèi)、外 超聲。油氣集輸公司在東營(yíng)原油庫(kù)2萬(wàn)m3油罐上試驗(yàn)成功了此種方法,用的是“內(nèi) 超聲”。超聲波儀表結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單， 不存在機(jī)械磨損和機(jī)械故障， 可靠性和使用壽命比浮 子式液位計(jì)高。 但是由于其傳播速度隨著傳輸介質(zhì)的溫度、 性質(zhì)（如原油密度變 化、油氣成份變化 ）的影響，而且國(guó)產(chǎn)超聲傳感器質(zhì)量不夠穩(wěn)定，使其應(yīng)用受到 了限制。精度精度在土 2cm左右，不如浮子鋼帶法，達(dá)不到計(jì)量要求. 新穎的外側(cè)液位儀容器的機(jī)械振動(dòng)直接受到容器內(nèi)

27、液體高度的影響， 利用這個(gè)原理， 通過(guò)測(cè)量 容器壁上的微小機(jī)械振動(dòng)， 由電腦進(jìn)行算法分析， 計(jì)算出液位高度。 這種液位儀 從容器外壁測(cè)量，不接觸容器內(nèi)液體，不開孔，安裝使用十分方便，特別適用于 輕油、液化氣以及腐蝕性液體等介質(zhì)儲(chǔ)存容器的液位檢測(cè)，精度達(dá)到1%。這種安裝在容器外部的液位儀在粘度較低介質(zhì)的壓力容器上的應(yīng)用前景很好, 但在油田的應(yīng)用還很少，值得試驗(yàn)推廣。2。23 壓力容器液位的檢測(cè)在油田輕烴生產(chǎn)與儲(chǔ)存過(guò)程中 , 有各種介質(zhì)、大小、形狀、壓力不一的壓力 容器，如形狀有立式、臥式圓柱形罐、球形罐等。多年以來(lái)，還是沿用玻璃板液 位計(jì)，近年來(lái)推廣的磁翻板液位計(jì)并沒(méi)有大的改進(jìn)， 只是便于現(xiàn)場(chǎng)肉

28、眼觀察， 不 能遠(yuǎn)傳，誤差大，而且是壓力系統(tǒng)的薄弱點(diǎn)，易發(fā)生泄漏 .由于壓力容器的特殊性，壓力容器液位的自動(dòng)測(cè)量技術(shù)發(fā)展緩慢 , 已經(jīng)應(yīng)用 于現(xiàn)場(chǎng)的有浮子式的伺服液位計(jì)，而且精度較高，據(jù)說(shuō)德國(guó)產(chǎn)品達(dá)到了土 0°7mm 濟(jì)南煉油廠則應(yīng)用了美國(guó)生產(chǎn)的磁致伸縮液位計(jì)， 精度稍差一點(diǎn)， 價(jià)格也稍便宜 一點(diǎn) .八、可以說(shuō)，目前的各種監(jiān)測(cè)技術(shù)都達(dá)不到盤庫(kù)計(jì)量的精度要求。 油罐液位的檢 測(cè)技術(shù)五花八門，種類很多，而這正意味著它還很不完善 , 有待于進(jìn)一步改進(jìn)提3 油罐泄漏監(jiān)測(cè)技術(shù) 目前，油罐的滲漏檢測(cè)方法有兩種：一是直接檢漏法 , 采用油檢測(cè)元件監(jiān)測(cè) 環(huán)境變化；二是間接檢漏，即使用油罐內(nèi)體積或質(zhì)量

29、完整性檢測(cè)系統(tǒng)。這兩種方法都有缺陷，前者只有當(dāng)石油滲到探頭處才能發(fā)現(xiàn) , 難以找出滲漏 源；后者由于油罐的尺寸太大及測(cè)量的精度有限， 要發(fā)現(xiàn)微小的滲漏是相當(dāng)困難 的,也不能定位。3。 1 直接檢漏在油罐排水溝或設(shè)檢測(cè)井（通常安裝在地下土壤或地下水中）,通過(guò)油檢測(cè)元件感知周圍物質(zhì)的變化（如土壤的氣樣）來(lái)判斷泄漏 .日本在罐區(qū)都設(shè)有泄漏監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，一般在儲(chǔ)罐基礎(chǔ)外1m左右的地方設(shè)一圈 200mm寬的水溝 ,在溝的最低處設(shè)置油傳感器。一旦油罐漏油，傳感器就發(fā)出信號(hào)，傳到值班室報(bào)警。3.2 體積或質(zhì)量完整法質(zhì)量完整性檢漏方法已被證明能夠發(fā)現(xiàn) 5 gph 的泄漏，是最準(zhǔn)確的檢漏方法。通過(guò)測(cè)量油罐內(nèi)原油

30、體積總量 （ 或質(zhì)量）的變化，或在油罐收發(fā)作業(yè)時(shí)比較 實(shí)際進(jìn)出量的差值來(lái)檢測(cè)泄漏情況 . 目前，一般由計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成油罐液位的掃 描監(jiān)測(cè) . 收發(fā)油時(shí)，可每 3min 檢測(cè)一次 ; 靜止時(shí)可每 20min 檢測(cè)一次。如果靜止 時(shí)兩次液位差值超過(guò)10mm就報(bào)警.如美國(guó)空軍機(jī)場(chǎng)油庫(kù)每年都要進(jìn)行一次泄漏檢測(cè) , 關(guān)掉所有進(jìn)出口閥門，測(cè) 量油罐數(shù)據(jù)（包括液位、水位、溫度、密度）后，保持 48h,然后重新對(duì)油罐計(jì) 量，通過(guò)總體積和靜體積對(duì)比，判斷油罐是否存在泄漏。美國(guó) Tanknolog 公司開發(fā)的高精度油罐泄漏檢測(cè)裝置 , 測(cè)量罐底壓力，將氮 氣從罐頂垂下管道內(nèi)傳送到罐底形成氣泡， 由計(jì)算機(jī)采集壓力傳

31、感器測(cè)定惰性氣 體背壓，并自動(dòng)記錄跟蹤、檢漏這種方法能夠檢測(cè)小于1%。inch的液位變化。對(duì)于圓柱狀的油罐來(lái)說(shuō)， 其質(zhì)量近似等于罐底面積乘以底部壓力。 由于油罐 底面積是恒定的，質(zhì)量的增多或減少都會(huì)引起罐底壓力的變化 . 因此，通過(guò)測(cè)量 罐底壓力就能檢測(cè)油罐泄漏；另一種方法就是檢測(cè)液位。因?yàn)橐后w的體積會(huì)熱脹冷縮 ,所以如果要使用液位法 , 溫度的變化而引起的 體積變化必須補(bǔ)償 . 但是溫度補(bǔ)償?shù)碾y度在于油罐內(nèi)不同高度其溫度也不相同。 可在罐內(nèi)的不同高度上設(shè)幾個(gè)溫度傳感器來(lái)獲得平均溫度。而對(duì)于質(zhì)量法來(lái)說(shuō)， 溫度升高帶來(lái)體積增加， 而同時(shí)會(huì)使密度降低， 從而消除了溫度對(duì)質(zhì)量計(jì)算的影 響，所以，質(zhì)量

32、測(cè)量法更加準(zhǔn)確和簡(jiǎn)單。另外，天氣條件的變化也能夠帶來(lái)誤差 ,如太陽(yáng)對(duì)罐壁加熱的影響最大 , 它對(duì) 于罐壁沒(méi)有保溫的油罐影響更大， 而對(duì)于保溫的以及混凝土罐則影響很小。 在陽(yáng) 光的照射下，罐壁會(huì)膨脹，到了晚上，又會(huì)縮回去 . 下雪等降水的影響也會(huì)對(duì)浮 頂油罐的測(cè)量帶來(lái)誤差。油品的呼吸損耗也會(huì)表現(xiàn)為“泄漏”。為了避免太陽(yáng)的 影響，在油罐測(cè)試過(guò)程 （3 天）中，可以只分析晚上的數(shù)據(jù) .1987年，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）在意大利做了對(duì)比試驗(yàn)。將靜壓計(jì)量系統(tǒng)、 浮子液位計(jì)和伺服液位計(jì)與手工檢尺對(duì)比，試驗(yàn)結(jié)果表明 , 靜壓法對(duì)質(zhì)量的計(jì)量 精度均優(yōu)于 0。 1，而浮子法和伺服法的精度均在 0.3%左右。所

33、以，這種方法 被ISO和API承認(rèn)為儲(chǔ)罐計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)。3.3 聲發(fā)射所謂“聲發(fā)射” （Acoustic Emiss on 簡(jiǎn)稱AE檢測(cè)技術(shù)就是利用容器在高 壓作用下缺陷擴(kuò)展時(shí)所產(chǎn)生的聲音信號(hào)，來(lái)評(píng)價(jià)材料的性能。固體材料在外力的作用下發(fā)生變形或斷裂時(shí)， 其內(nèi)部晶格的位錯(cuò)、 晶界滑移 或者內(nèi)部裂紋產(chǎn)生和發(fā)展，都會(huì)釋放出聲波 , 這種現(xiàn)象稱為聲發(fā)射現(xiàn)象。聲發(fā)射 的頻帶從聲頻直到數(shù)兆頻。多數(shù)金屬特別是鋼鐵材料 , 其發(fā)射的頻帶均在超聲波 范圍內(nèi)?，F(xiàn)在主要測(cè)取超聲波范圍 , 可排除噪聲的干擾。對(duì)于關(guān)鍵性生產(chǎn)設(shè)備，若發(fā)現(xiàn)難以修復(fù)的內(nèi)部缺陷 ，經(jīng)安全評(píng)定認(rèn)可后在其 規(guī)定的壽命內(nèi)仍繼續(xù)按正常操作參數(shù)運(yùn)行的情況，

34、可在該缺陷附近設(shè)置聲發(fā)射儀 監(jiān)控，當(dāng)缺陷發(fā)展成裂紋及裂紋擴(kuò)展時(shí)，儀器都會(huì)記錄下特有的波形。聲發(fā)射還是一種很有希望的檢漏技術(shù)， 已用于壓力容器、常壓儲(chǔ)罐底部、閥 門、埋地管道等領(lǐng)域進(jìn)行連續(xù)泄漏監(jiān)測(cè)。?？松狙芯苛死寐暟l(fā)射技術(shù)對(duì)管道、 油罐進(jìn)行泄漏檢測(cè)，并得出了使 用AE技術(shù)檢漏的適用條件：-管道直徑8cm管材為碳鋼或鑄鐵-管壁溫度80C系統(tǒng)壓力0。2MPa-管道停止輸油1h （如果流動(dòng)穩(wěn)定，也可不停輸）-在管道頂部每76m （或更短）有開口 ，裝傳感器現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明，它能夠探測(cè)出管道19L/h的泄漏量，定位精度在1°5m以內(nèi); 油罐只靠靜壓，信號(hào)較弱，能夠探測(cè)出油罐底部19L/h的泄

35、漏量，精度在油罐直 徑的5%以內(nèi)。4浮頂油罐中央排水設(shè)施浮頂油罐中央排水管的作用就是及時(shí)排出浮頂上的雨雪積水，但是它卻是浮 頂油罐生產(chǎn)運(yùn)行的薄弱環(huán)節(jié)和難題，中央排水管容易發(fā)生泄漏、堵塞等事故，前者造成原油損失，堵塞或當(dāng)因暴雨造成積水超過(guò)其排水能力時(shí)， 浮頂就有發(fā)生沉 沒(méi)的危險(xiǎn)。油氣集輸公司曾多次發(fā)生中央排水管漏油、運(yùn)轉(zhuǎn)不靈和卡阻事故，被迫停產(chǎn)，然后清罐、維修，造成安全、人力、物力等的巨大損失。另外，近10年來(lái)，國(guó)內(nèi)已發(fā)生沉船事故十幾起一次沉船事故造成的經(jīng)濟(jì)損失達(dá)數(shù)百萬(wàn)元， 如發(fā)生跑油或火災(zāi)，經(jīng)濟(jì)損失就更大。目前常用的中央排水管有鋼管/旋轉(zhuǎn)接頭式和軟管式兩種。鋼管式排水管又 有雙管旋轉(zhuǎn)彎頭式和單管鉸接式兩種。雙管旋轉(zhuǎn)彎頭式中央落水管應(yīng)用歷史較長(zhǎng) 比單管式可以承受較大的軸向扭力，缺點(diǎn)是單套成本高，罐內(nèi)安裝維修不方便。 單管鉸接式中央落水管比雙管式具有成本低、罐內(nèi)安裝維修方便等優(yōu)點(diǎn)，缺