2.5.7. Радиолокационные системы измерения уровня жидкости в резервуарах

В настоящее время за рубежом большое распространение по­лучили измерительные системы для резервуаров, основанные на использовании радаров. Сегодня Tank Radar является самой поку­паемой во всем мире измерительной системой для резервуаров. Начиная с 1986 г. число установок системы Tank Radar росло со все возрастающей скоростью — ежегодно более чем на 50 %.

Процесс измерения с помощью радара разрешает многие про­блемы и существенно сокращает затраты на измерения. Немаловажное значение имеет и тот факт, что система Tank Radar фирмы Saab измеряет уровень содержимого в резервуарах точнее, чем любая другая система. Невозможно достичь большей точности даже при ручном способе измерения. Это наиболее точная из су­ществующих систем для расчета откачки нефти с нефтепромы­слов, управления процессом и запасами или наполнения резервуа­ра без риска его переполнения.

Преимущества использования резервуарных радаров для измерения количества жидкости следующие:

• измерительное оборудование не имеет движущихся частей, которые могут внезапно отказать;

• измерительное оборудование не контактирует с содержимым резервуара, и только один его компонент находится внутри — это антенна в верхней части резервуара. Только в случае горячего би­тума двойного разогрева, температура которого достигает 220 °С, один или два раза в год антенну необходимо очищать. В этом слу­чае система сама указывает, когда это необходимо сделать. Все электронные компоненты находятся вне резервуара и легко дос­тупны. Если произошел какой-либо сбой, система немедленно выдает сообщение об ошибке и показывает, что именно нуждается в ремонте.

• для обслуживания измерительного оборудования не возника­ет необходимости открывать резервуар. Благодаря трем конт­рольным стержням на 4-дюймовом патрубке измеренные значе­ния можно проверить, не открывая резервуар;

• не имеет никакого значения, чем наполнен резервуар — сы­рой нефтью, газовым конденсатом, подогретой нефтью, сжижен­ным газом или агрессивными химическими соединениями;

• установка системы проста и недорога. Резервуары не нужно опорожнять или приостанавливать их работу на время монтажа оборудования, вне зависимости от того, имеют ли они неподвиж­ную или подвижную крышу.

Резервуарный радар Tank Radar 172 фирмы SAAB является но­вой моделью радара марки L — радиолокационной системы для резервуаров, пользующейся наибольшим спросом во всем мире. Он обладает всеми возможностями, присущими базовой модели Tank Radar, а также имеет дополнительные преимущества и требу­ет меньших затрат при установке.

Предыдущие модели для преобразования сигнала радара в из­меренное расстояние нуждались в центральном компьютере.

Именно по этой причине стоимость системы была относительно велика.

В новой модели каждый радар представляет собой интеллек­туальное устройство, выдающее окончательный результат изме­рения на общую шину данных. С использованием обрабатываю­щего компьютера в помещении оператора или операторского тер­минала на базе компьютера типа PC информация о каждом резер­вуаре становится доступной немедленно. Это придает измеритель­ной системе впечатляющую гибкость. Система может охватывать как отдельный измерительный модуль для одного резервуара, так и крупномасштабный комплекс с множеством температурных элементов в каждом танке, каналами связи с главным компьюте­ром и усовершенствованным программным обеспечением для представления результатов вычисления чистого объема и расче­тов, связанных с откачкой нефти с нефтепромыслов.

На рис. 2.53 представлена конструкция измерительных узлов Tank Radar L/2 для разных типов резервуаров

Рис. 2.53. Резервуарный радар Tank Radar фирмы SAAB:

1 — измерительный узел для резервуаров со сжиженным газом; 2—измери­тельный узел для резервуаров со стационарной крышей; 3 — измеритель­ный узел для резервуаров с плавающей крышей; 4, 6, 7—блок сбора инфор­мации; 5, 8 — температурные датчики; 9, 10 — датчики давления; 11, 13-полевой соединительный блок; 12 — модем шины; 14 — персональный ком­пьютер

Резервуарный измерительный радар (РИР) излучает и прини­мает радиоволны, измеряя уровень содержимого резервуара. Эта информация поступает на последовательную шину данных. РИР оборудованы соответствующими антеннами и соединениями для резервуаров с неподвижными крышами, для успокоительных патрубков на резервуарах с подвижной крышей и для измеритель­ных узлов на резервуарах давления, содержащих сжиженный газ (рис. 2.54).

На резервуаре с неподвижной крышей РИР устанавливают на существующем контрольном люке. Tank Radar L/2 делает совер­шенно ненужными успокоительные патрубки и подводящие про­вода. На резервуаре с подвижной крышей РИР монтируют на су­ществующем успокоителе. Нет никакой необходимости его очи­щать: благодаря патентованному методу повышения точности из­мерений в успокоителях ржавчина и отложения в патрубках никак не влияют на работу Tank Radar L/2.

Существует специальное устройство сопряжения для резер­вуаров давления, наполненных сжиженным газом (LPG). Керами­ческое окно, прозрачное для электромагнитных волн, полностью изолирует электронные компоненты радара от содержимого ре­зервуара.

Полевой соединительный блок (ПСБ) собирает и передает ин­формацию от РИР (до 32 радаров) и блока сбора информации (до 32 устройств).

в

Рис. 2.54. Конструкция измерительных узлов:

а - измерительный узел с конической антенной для резервуаров с непод­вижной крышей; б - измерительный узел для патрубка; в - измерительный узел для резервуаров со сжиженным газом

Совокупность ПСБ может быть подключена к шине. Персональный компьютер для обслуживания и конфигурирова­ния системы может быть подсоединен к ПСБ. Этот ПСБ также мо­жет быть соединен с центральным обрабатывающим компьюте­ром для оперативного контроля уровня и температуры.

Блок сбора информации (БСИ) дополняет РИР в сборе и обра­ботке информации о температуре, давлении, состоянии клапанов и т. д. Независимый БСИ имеет свой собственный источник пита­ния и собственный интерфейс шины, входы для устройств измере­ния температуры и давления и способен выдавать выходные сиг­налы на реле. Каждый резервуар может иметь до 14 усредняющих или точечных температурных элементов. Ведомый БСИ имеет со своим РИР общий источник питания, интерфейс и принимает сиг­налы только о температуре. Оба типа УСИ могут иметь жидкокри­сталлические индикаторы для локального считывания и отображе­ния данных об уровне или температуре.

Каждые РИР и УСИ соединяют с ГУС и модемом шины Field Bus общим двужильным кабелем, который может иметь длину до 4 км.

Соответствующее программное обеспечение может быть реа­лизовано на персональном компьютере. Оно позволяет получать информацию с радара Tank Radar 1/2, устанавливать предельные значения для сигнализации, показывать данные по резервуарам. Имеется пакет прикладных программ, позволяющий рассчиты­вать чистые объемы, данные о запасах, а также графически пред­ставлять данные измерений. Программа и база данных в электрон­ном узле РИР обновляются с помощью персонального компьютера через шину данных. Нет никакой необходимости заменять для этого какие-либо микросхемы памяти. Кроме того, для системы Tank Radar L/2 никогда не требуется переналадка. И все это озна­чает, что затраты на обслуживание Tank Radar L/2 будут состав­лять обычно менее одной десятой затрат на функционирование механической системы.

Начальный уровень устанавливается один раз и для всех уст­ройств. Никогда впоследствии не потребуется задавать его вто­рично.

Электромагнитные волны не подвержены авариям. Они не могут "застрять" в патрубке и на них никак не влияет содержи­мое резервуара. Они измеряют расстояние одинаково хорошо даже тогда, когда содержимое резервуара имеет температуру в интервале от минус 170 °С до + 230 °С.

Более 10 000 передающих устройств фирмы SAAB работают на суше и на море. Среднее время наработки на отказ таких систем более 60 лет.

Нефтепереработчики достигают лучшего контроля за произ­водственным процессом и повышения качества продукции. Тан­керные терминалы могут полнее использовать объемы резервуа­ров и получают возможность лучше контролировать процессы наполнения и опорожнения.

Система Tank Radar L/2 проводит измерения точнее, чем ее предшественники, что и было использовано для расчетов откачки нефти с нефтепромыслов такими фирмами, как немецкая РТВ, французская SIM, японская NKKK и голландская NMI. Для этого, в частности, требуется, чтобы измерения производились с точно­стью до 1,3 мм (менее 1/6 дюйма).