柔膜密封储气罐活塞倾斜检测_工程实践

摘要

摘要：论述了柔膜密封储气罐活塞倾斜的检测方法(差压法、液体摆法、雷达法、激光法)的原理，比较了这些检测方法的特点。关键词：柔膜密封储气罐；活塞倾斜；差压；液体摆；雷达；激光Detect

摘要：论述了柔膜密封储气罐活塞倾斜的检测方法(差压法、液体摆法、雷达法、激光法)的原理，比较了这些检测方法的特点。

关键词：柔膜密封储气罐；活塞倾斜；差压；液体摆；雷达；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

应用储气罐回收高炉煤气、焦炉煤气、转炉煤气等，是实现余能回收利用的一个重要手段^[1～2]。在低压系统中，储气罐还可以起到缓冲罐的作用，对下游稳定供气提供支持。储气罐的形式多样，本文主要探讨柔膜密封储气罐活塞倾斜的检测。活塞的倾斜量是储气罐运行的一个重要参数，若倾斜量过大而未及时发现并处理，很可能对储气罐密封膜、储气罐侧板、T型挡板、活塞造成损伤。

1 倾斜检测方法

① 差压法测量活塞倾斜

差压法a测量活塞倾斜平面见图1。在活塞上采用钢管做两个大的水平尺，互相垂直异面交叉，不连通，交叉点为活塞的中心位置。钢管内充有低挥发性的专用油品，每根钢管两端各有一个立管，管内充有一定高度的液注，同一根钢管的两个立管下部分别与差压变送器的正负压室相连，根据液柱高差，可计算得出该方向倾斜量的大小。差压变送器邻近测压点安装。

差压法b测量活塞倾斜平面见图2。在活塞上采用钢管做一个大的圆环，圆环的中心为活塞的中心位置，在圆环的4个等分位置设4个立管，所有立管和圆环皆连通，立管和圆环中均充有低挥发性的专用油品。将相邻的两个立管下部分别与差压变送器的正负压室相连，根据液柱的高差，计算得出倾斜量的大小。差压变送器邻近测压点安装。

② 液体摆法测量活塞倾斜

液体摆测量原理是，将其水平地安装在活塞上(位置远离活塞中心)，液体摆的内部有一个设备自定义的平面坐标系，该坐标系设有一个x轴和一个y轴，通过分别检测活塞倾斜时在x轴和y轴两个方向上的倾斜角大小，换算可得出活塞的倾斜量。在上述的x轴和y轴方向上分别设有一个玻璃壳体，每个壳体内均装有导电液，并有3根铂电极和外部相连接，3根电极相互平行且间距相等，位于x轴或y轴上成一条直线。当壳体水平时，电极插入导电液的深度相同，活塞水平时液体摆状态见图3。在两根电极之间加上幅值相等的交流电压时，电极之间会形成离子电流，两两电极之间的液体导电，相当于构成了两个电阻，阻值分别为R₁和R₂。若液体摆水平时，则R₁=R₂；当液体摆倾斜时，3根电极浸入液体的深度发生变化，但中间电极浸入深度基本保持不变，活塞倾斜时液体摆状态见图4。左边电极浸入深度小，则导电液减小，导电的离子数减少，阻值R₁增大，右边电极则导电液增加，导电的离子数增加，阻值R₂减小，即R₁＞R₂。反之，若倾斜方向相反，则R₁＜R₂。根据这两个阻值可以分别计算出液体摆x轴方向和Y轴方向的倾角，活塞的直径已知，换算可得活塞的倾斜量。

③ 雷达法/激光法测量活塞倾斜

雷达法采用3个雷达，成120°分布，安装在罐顶雷达小屋内，同时在每个雷达正下方的活塞上安装一个反射板，雷达法测量活塞倾斜平面见图5。雷达由罐顶向活塞反射板发出电磁波，经反射后，由雷达接收，经过处理器计算得出雷达到反射板的距离，转换成4～20mA标准信号输出。通过检测3台雷达到反射板的距离差来判断活塞是否倾斜，以及倾斜的方向和大小。

激光法与雷达法类似，激光器安装位置与雷达一致，可参考图5。其原理是通过激光器发射激光束经活塞表面反射后由接收器接收，经过处理器计算得出激光器至活塞表面的距离，转化成4～20mA标准信号输出。通过检测3台激光器到活塞的距离差来判断活塞是否倾斜，以及倾斜的方向和大小。因激光光束集中，发散极小，活塞表面就可以作为反射板使用，因此不需单独设置反射板。但有一点需要注意，那就是激光的温度，对于燃点比较低的爆炸危险气体需核对激光的温度能否满足防爆要求。

2 方法比较

差压法测量活塞倾斜，检测设备结构比较简单，测量的精度与钢管内充注的油品有很大关系。在环境温度变化较大时，液体密度变化比较大，测量的误差会比较大，而且维护不方便，维护时操作人员需到活塞上。另外，油品蒸发损失后需要及时补充。一套设备的造价大约(10～13)×10⁴元。

液体摆法测量活塞倾斜，检测设备比较精密，测量的精度较高，但是由于设备安装在活塞上，随活塞一同升降，受到震动影响，误差会比较大，维护时操作人员需到活塞上。一套设备造价大约(5～8)×10⁴元。

雷达法、激光法测量活塞倾斜采用非接触测量，精度较高，根据高差可以计算出倾斜量，操作人员可以比较直观地观察到倾斜。由于测量装置不安装在活塞上，因此也不受到活塞移动的影响，而且操作人员检修不需要下到活塞上，仅在罐顶的雷达或激光小屋内就可以完成维护工作。一套设备(3个雷达或激光器)大约(10～15)×10⁴元。

3 结语

采用上述方法检测活塞的倾斜，很大程度上减轻了操作人员的劳动强度，远程即可监测储气罐的倾斜量，及时发现活塞倾斜，为储气罐的安全运行提供了保证。

参考文献：

[1] 郭亮，邓贸忠.圆柱形稀油密封干式煤气柜的应用[J].煤气与热力，2002，22(3)：280-282.

[2] 李伟，王文军.高炉煤气橡胶膜密封干式储气罐的技术分析[J].煤气与热力，2003，23(12)：746-747、750.

(本文作者：王亮焦景春中国市政工程华北设计研究总院天津 300074)