柔膜密封儲氣罐活塞傾斜檢測

摘 要

摘要：論述了柔膜密封儲氣罐活塞傾斜的檢測方法(差壓法、液體擺法、雷達(dá)法、激光法)的原理，比較了這些檢測方法的特點。關(guān)鍵詞：柔膜密封儲氣罐；活塞傾斜；差壓；液體擺；雷達(dá)；激光Detect
摘要：論述了柔膜密封儲氣罐活塞傾斜的檢測方法(差壓法、液體擺法、雷達(dá)法、激光法)的原理，比較了這些檢測方法的特點。
關(guān)鍵詞：柔膜密封儲氣罐；活塞傾斜；差壓；液體擺；雷達(dá)；激光
Detection of Piston Tilt for Flexible Seal Gasholder
WANG Liang，JIAO Jingchun
Abstract：The principles of detection methods of piston tilt for flexible seal gasholder，including differential pressure method，liquid pendulum method，radar method and laser method are described.The characteristics of these detection methods are compared.
Key words：flexible seal gasholder；piston tilt；differential pressure；liquid pendulum；radar；laser
   應(yīng)用儲氣罐回收高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣等，是實現(xiàn)余能回收利用的一個重要手段[1～2]。在低壓系統(tǒng)中，儲氣罐還可以起到緩沖罐的作用，對下游穩(wěn)定供氣提供支持。儲氣罐的形式多樣，本文主要探討柔膜密封儲氣罐活塞傾斜的檢測?；钊膬A斜量是儲氣罐運行的一個重要參數(shù)，若傾斜量過大而未及時發(fā)現(xiàn)并處理，很可能對儲氣罐密封膜、儲氣罐側(cè)板、T型擋板、活塞造成損傷。
1 傾斜檢測方法
   ① 差壓法測量活塞傾斜
   差壓法a測量活塞傾斜平面見圖1。在活塞上采用鋼管做兩個大的水平尺，互相垂直異面交叉，不連通，交叉點為活塞的中心位置。鋼管內(nèi)充有低揮發(fā)性的專用油品，每根鋼管兩端各有一個立管，管內(nèi)充有一定高度的液注，同一根鋼管的兩個立管下部分別與差壓變送器的正負(fù)壓室相連，根據(jù)液柱高差，可計算得出該方向傾斜量的大小。差壓變送器鄰近測壓點安裝。

   差壓法b測量活塞傾斜平面見圖2。在活塞上采用鋼管做一個大的圓環(huán)，圓環(huán)的中心為活塞的中心位置，在圓環(huán)的4個等分位置設(shè)4個立管，所有立管和圓環(huán)皆連通，立管和圓環(huán)中均充有低揮發(fā)性的專用油品。將相鄰的兩個立管下部分別與差壓變送器的正負(fù)壓室相連，根據(jù)液柱的高差，計算得出傾斜量的大小。差壓變送器鄰近測壓點安裝。

   ② 液體擺法測量活塞傾斜
   液體擺測量原理是，將其水平地安裝在活塞上(位置遠(yuǎn)離活塞中心)，液體擺的內(nèi)部有一個設(shè)備自定義的平面坐標(biāo)系，該坐標(biāo)系設(shè)有一個x軸和一個y軸，通過分別檢測活塞傾斜時在x軸和y軸兩個方向上的傾斜角大小，換算可得出活塞的傾斜量。在上述的x軸和y軸方向上分別設(shè)有一個玻璃殼體，每個殼體內(nèi)均裝有導(dǎo)電液，并有3根鉑電極和外部相連接，3根電極相互平行且間距相等，位于x軸或y軸上成一條直線。當(dāng)殼體水平時，電極插入導(dǎo)電液的深度相同，活塞水平時液體擺狀態(tài)見圖3。在兩根電極之間加上幅值相等的交流電壓時，電極之間會形成離子電流，兩兩電極之間的液體導(dǎo)電，相當(dāng)于構(gòu)成了兩個電阻，阻值分別為R1和R2。若液體擺水平時，則R1=R2；當(dāng)液體擺傾斜時，3根電極浸入液體的深度發(fā)生變化，但中間電極浸入深度基本保持不變，活塞傾斜時液體擺狀態(tài)見圖4。左邊電極浸入深度小，則導(dǎo)電液減小，導(dǎo)電的離子數(shù)減少，阻值R1增大，右邊電極則導(dǎo)電液增加，導(dǎo)電的離子數(shù)增加，阻值R2減小，即R1＞R2。反之，若傾斜方向相反，則R1＜R2。根據(jù)這兩個阻值可以分別計算出液體擺x軸方向和Y軸方向的傾角，活塞的直徑已知，換算可得活塞的傾斜量。

   ③ 雷達(dá)法/激光法測量活塞傾斜
   雷達(dá)法采用3個雷達(dá)，成120°分布，安裝在罐頂雷達(dá)小屋內(nèi)，同時在每個雷達(dá)正下方的活塞上安裝一個反射板，雷達(dá)法測量活塞傾斜平面見圖5。雷達(dá)由罐頂向活塞反射板發(fā)出電磁波，經(jīng)反射后，由雷達(dá)接收，經(jīng)過處理器計算得出雷達(dá)到反射板的距離，轉(zhuǎn)換成4～20mA標(biāo)準(zhǔn)信號輸出。通過檢測3臺雷達(dá)到反射板的距離差來判斷活塞是否傾斜，以及傾斜的方向和大小。
    激光法與雷達(dá)法類似，激光器安裝位置與雷達(dá)一致，可參考圖5。其原理是通過激光器發(fā)射激光束經(jīng)活塞表面反射后由接收器接收，經(jīng)過處理器計算得出激光器至活塞表面的距離，轉(zhuǎn)化成4～20mA標(biāo)準(zhǔn)信號輸出。通過檢測3臺激光器到活塞的距離差來判斷活塞是否傾斜，以及傾斜的方向和大小。因激光光束集中，發(fā)散極小，活塞表面就可以作為反射板使用，因此不需單獨設(shè)置反射板。但有一點需要注意，那就是激光的溫度，對于燃點比較低的爆炸危險氣體需核對激光的溫度能否滿足防爆要求。
2 方法比較
    差壓法測量活塞傾斜，檢測設(shè)備結(jié)構(gòu)比較簡單，測量的精度與鋼管內(nèi)充注的油品有很大關(guān)系。在環(huán)境溫度變化較大時，液體密度變化比較大，測量的誤差會比較大，而且維護(hù)不方便，維護(hù)時操作人員需到活塞上。另外，油品蒸發(fā)損失后需要及時補充。一套設(shè)備的造價大約(10～13)×104元。
    液體擺法測量活塞傾斜，檢測設(shè)備比較精密，測量的精度較高，但是由于設(shè)備安裝在活塞上，隨活塞一同升降，受到震動影響，誤差會比較大，維護(hù)時操作人員需到活塞上。一套設(shè)備造價大約(5～8)×104元。
   雷達(dá)法、激光法測量活塞傾斜采用非接觸測量，精度較高，根據(jù)高差可以計算出傾斜量，操作人員可以比較直觀地觀察到傾斜。由于測量裝置不安裝在活塞上，因此也不受到活塞移動的影響，而且操作人員檢修不需要下到活塞上，僅在罐頂?shù)睦走_(dá)或激光小屋內(nèi)就可以完成維護(hù)工作。一套設(shè)備(3個雷達(dá)或激光器)大約(10～15)×104元。
3 結(jié)語
   采用上述方法檢測活塞的傾斜，很大程度上減輕了操作人員的勞動強度，遠(yuǎn)程即可監(jiān)測儲氣罐的傾斜量，及時發(fā)現(xiàn)活塞傾斜，為儲氣罐的安全運行提供了保證。
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(本文作者：王亮 焦景春 中國市政工程華北設(shè)計研究總院 天津 300074)