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0 引言
磁致伸縮技術(shù)是20世紀(jì)80年以后新興起來的一門技術(shù)，磁致伸縮液位計(jì)能達(dá)到計(jì)量級(jí)儀表的精度要求。針對(duì)加油站中小型油罐實(shí)際液位監(jiān)測(cè)計(jì)量的需要，為了滿足油品計(jì)量交接和結(jié)算及庫存管理的要求，提出了一套滿足油罐自動(dòng)計(jì)量與管理需求的加油站罐區(qū)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)方案。
1 工作原理及特性
磁致伸縮液位計(jì)的工作原理如圖1所示。

磁致伸縮液位計(jì)由測(cè)桿、電子倉和套在測(cè)桿上的非接觸的磁環(huán)浮球組成。測(cè)桿內(nèi)裝有磁致伸縮線(波導(dǎo)絲)，測(cè)桿由不導(dǎo)磁的不銹鋼管制成，可靠地保護(hù)波導(dǎo)絲。工作時(shí)，由電子倉內(nèi)電子電路產(chǎn)生起始脈沖，此起始脈沖在波導(dǎo)絲中傳輸時(shí)，同時(shí)產(chǎn)生了沿波導(dǎo)絲方向前進(jìn)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，當(dāng)這個(gè)磁場(chǎng)與磁環(huán)或浮球中的*磁場(chǎng)相遇時(shí)，產(chǎn)生磁致伸縮效應(yīng)，使波導(dǎo)絲發(fā)生扭動(dòng)，這一扭動(dòng)被安裝在電子倉內(nèi)的拾能機(jī)構(gòu)所感知并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電流脈沖，通過電子電路計(jì)算出2個(gè)脈沖之間的時(shí)間差，即可測(cè)出被測(cè)的液位。
磁致伸縮液位計(jì)屬于計(jì)量級(jí)儀表，具有高精度(其精度可達(dá)0．05％ F．S或0．5 mil1)、高穩(wěn)定性和高可靠性等特點(diǎn)，使用壽命長(zhǎng)，不需頻繁標(biāo)定和維護(hù)，適應(yīng)中小型油罐安全測(cè)量安裝使用。同時(shí)還可根據(jù)需要，在導(dǎo)桿長(zhǎng)度方向安置多點(diǎn)溫度傳感器，測(cè)量各點(diǎn)實(shí)時(shí)溫度，這對(duì)油罐計(jì)量特別有利。
2 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成及實(shí)現(xiàn)
通常加油站使用4～6個(gè)50 rn3以下的臥式罐，與監(jiān)控室距離在200 m以內(nèi)。綜合比較多種通信總線特點(diǎn)及各類傳感器／變送器的通訊協(xié)議，加油站罐區(qū)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用MODBUS協(xié)議Rs
-485總線方式進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成如圖2所示(以5個(gè)罐情況為例)。

現(xiàn)場(chǎng)各類一次儀表對(duì)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，通過通用MOD-BUS通訊協(xié)議把數(shù)字信號(hào)送到現(xiàn)場(chǎng)處理器進(jìn)行處理、計(jì)算、顯示和上傳?，F(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)處理器是放置在儲(chǔ)罐旁的防爆安全設(shè)備，內(nèi)嵌有罐容表，經(jīng)過計(jì)算可在其液晶顯示屏上顯示罐內(nèi)油品動(dòng)態(tài)變化情況及安全報(bào)警狀態(tài)，同時(shí)可驅(qū)動(dòng)聲光報(bào)警器發(fā)出報(bào)警信號(hào)?，F(xiàn)場(chǎng)處理器與監(jiān)控中心通過RS一485總線相連，便于上位機(jī)統(tǒng)一進(jìn)行數(shù)據(jù)管理與監(jiān)測(cè)，以及對(duì)進(jìn)出油量、庫存量按班、Et、月、年進(jìn)行統(tǒng)計(jì)保存。
2．1 硬件布置
硬件主要包括：5臺(tái)磁致伸縮液位計(jì)(包含3點(diǎn)溫度傳感器5臺(tái))、1臺(tái)可燃?xì)鉂舛葌鞲衅鳌?臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)防爆數(shù)據(jù)處理器、1臺(tái)監(jiān)控計(jì)算機(jī)、1臺(tái)聲光報(bào)警器。其現(xiàn)場(chǎng)布置安裝如圖3所示。

2．2 軟件設(shè)計(jì)
根據(jù)用戶提出的實(shí)際要求，加油站罐區(qū)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)操作畫面的設(shè)計(jì)采用主菜單的形式，在每幅畫面下分別有按鈕進(jìn)行切換，畫面包括主菜單畫面、動(dòng)態(tài)流程畫面、操作畫面、報(bào)表畫面、罐容量表、報(bào)警等，其監(jiān)測(cè)主界面如圖4所示。
軟件采用Visual Basic程序編寫，可組態(tài)輸入罐容表、罐號(hào)、罐的報(bào)警參數(shù)等；顯示罐內(nèi)實(shí)時(shí)測(cè)量的液位、溫度、壓力、密度；自動(dòng)計(jì)算并顯示罐內(nèi)實(shí)時(shí)的視體積、標(biāo)準(zhǔn)體積、流量和質(zhì)量；可單獨(dú)顯示某個(gè)罐的各種工藝參數(shù)；可用直方圖直觀表示罐內(nèi)液位狀態(tài)；可用趨勢(shì)圖記錄并顯示罐內(nèi)以往液位變化情況；自動(dòng)計(jì)算并顯示罐內(nèi)可輸入和可裝入的體積；自動(dòng)進(jìn)行液位、溫度、體積、質(zhì)量的聲光報(bào)警；自動(dòng)記錄所有報(bào)警信息和組態(tài)操作，不可刪除；自動(dòng)進(jìn)行油罐的檢漏。
加油站罐區(qū)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要具有以下功能：數(shù)據(jù)采集，采集現(xiàn)場(chǎng)液位計(jì)、溫度傳感器、可燃?xì)鉂舛葌鞲衅鞯刃盘?hào)至現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)處理器；現(xiàn)場(chǎng)顯示，在罐區(qū)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)處理器上實(shí)時(shí)顯示罐區(qū)各參數(shù)變化情況及報(bào)警狀態(tài)；連鎖控制，主要是實(shí)現(xiàn)快速切斷連鎖功能；安全報(bào)警，根據(jù)可燃?xì)鉂舛燃霸O(shè)定的液位高低限進(jìn)行安全報(bào)警；數(shù)據(jù)記錄，根據(jù)需要定時(shí)在數(shù)據(jù)庫中記錄參數(shù)及報(bào)警狀態(tài)的變化情況，繪制主要參數(shù)歷史趨勢(shì)曲線；報(bào)表打印功能；與現(xiàn)有系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換功能，通過OPC、VBA的DDE功能實(shí)現(xiàn)；系統(tǒng)與局域網(wǎng)的連接功能；系統(tǒng)維護(hù)及用戶安全管理；系統(tǒng)自診斷功能。
磁致伸縮液位計(jì)能滿足加油站罐區(qū)的液位自動(dòng)測(cè)量方面需求，是一種性價(jià)比很高的儀表，且計(jì)量效果好，其工作性能穩(wěn)定可靠，操作安全，保護(hù)等級(jí)高，抗干擾能力強(qiáng)，值得推廣應(yīng)用。所研究的加油站罐區(qū)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基于中小型罐區(qū)自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用，在用戶的使用中取得了令人滿意的效果，對(duì)石油、化工等易燃、易爆行業(yè)實(shí)現(xiàn)液位安全自動(dòng)監(jiān)測(cè)有重要的參考作用。