摘要：在簡述了國內外罐區自動計量技術的應用與發展的基礎上,介紹了BJLM-80 高精度伺服式液位計的開發過程及其原理、特點、主要參數、安裝接線等。該儀表的創新點突出、性價比高、安全可靠的成功應用填補了國內空白，僅用一臺儀表就可測量儲罐內液體的多種參數,其自身就構成了先進的混合式自動計量系統。
關鍵詞：伺服式液位計自動計量技術 液位法 靜壓法 混合式自動計量系統
0 引言
在石油石化行業的發展歷程中，油罐自動計量技術一直是人們非常關注的課題。由于目前采用的儲罐容量較大，因此對儲罐計量精確度要求非常高，因為很小的液位測量誤差都會帶來很大的容量誤差。目前國內外自動計量方法主要有三種，即靜壓法、液位法和混合法。隨著電子、計算機和通信技術的發展，測量技術逐步從機械式向電子式、光學式方向發展，儀表呈現出了高精度、高可靠性、現場化的趨勢。
靜壓法是利用壓力傳感器（變送器）測量罐內液體的靜壓力，根據儲罐幾何參數計算出容量和重量。
液位法是通過測量罐內液體的液位高度及人工輸入密度溫度等參數來獲得罐內液體的體積和重量。
混合法是最晚出現的，也是目前最先進的計量方法。它是把靜壓法和液位法兩種方式混合而成的一種測量方法，具有上述兩種系統的全部功能。
伺服式液位計則是一種混合法智能化儀表，該儀表通過一個平衡浮子和重力敏感裝置來測量浮子在不同位置的重量，控制
伺服電機升降浮子，跟蹤液位變化，同時發出遠傳信號。伺服式液位計的力敏感元器件精度很高，使液位計的液位測量精度最高可以達到±0.7mm。
1 BJLM-80 伺服式液位計的研發
BJLM-80 高精度伺服式液位計是我公司經過5 年的不懈努力，于2003 年研發成功的具有自主知識產權的新產品。該產品獲得了3 項國家專利，主要適用于煉油廠和大型儲油庫油罐液位的精確測量，是替代機械式液位儀表的最佳選擇。同時適用于食品、化工、水處理等對液位精確計量有要求的場合。BJLM-80 液位計采用最先進的伺服控制理論，自主專利的高精度力測量原理、成熟的超大規模集成電路設計、軍工產品的加工工藝，保證了測量的高精度和設備的高可靠性。
液位計使用工業標準通信協議，很容易接入到DCS 系統或其他控制設備中。
1.1 主要特點
① 技術新穎：取得多項國家專利。
② 功能齊全：不僅可測量液位，還可測量不同液體的分界面、單點溫度、平均溫度、分段密度、平均密度以及分段壓力，一臺液位計便是一套混合式儲罐自動計量系統。
③ 測量精度高：液位的測量精度為±1mm,分界面的精度為±2mm,溫度精度±0.2℃，密度精度±0.5kg/m3。
④ 可靠性高：通過獨特的專利技術設計和嚴格的加工質量，以及對壓力傳感器溫漂和時漂的處理，保證了測量精度的準確可靠。
⑤ 使用簡便：安裝改造方便，布線、操作、維護簡單。
1.2 工作原理
BJLM-80 伺服式液位計的測量原理框圖如圖１所示。
圖1 BJLM-80 伺服式液位計測量原理圖
由圖１可知，浮子與測量尺連接，測量尺的另一端纏繞在輪轂槽內。輪轂在防爆殼體內可以自由轉動，并通過磁鐵與防爆殼體另一端腔體內的磁離合器進行耦合。磁離合器通過軸與
步進電機支撐連接，通過齒輪傳動，電機帶動磁離合器轉動，磁離合器通過磁耦合帶動輪轂轉動，輪轂帶動浮子上下運動。
電機支撐“U”型支架，通過如圖１所示的兩面的軸承連接在軸上。由于電機及電機支撐的重心偏離軸心的垂直線，因此電機及電機支撐給整個轉動系帶來一個順時針力矩F1，浮子的重量以及測量尺的重量會對轉動系帶來一個順時針力矩F2，由拉力桿、拉力絲連接到力傳感器，通過力傳感器給轉動系提供一個逆時針力矩F。由力矩平衡原理可以得到F=F1-F2。由于F1 是定值，F 的大小僅決定于F2 的大小。而浮子在空氣中以及液體內受的浮力不相同，因此產生的F2的大小不同，通過測量F 大小，可以計算出F2 的大小，從而判斷浮子是在空氣中、液體內或浮在液體表面上。
與浮子相連接的測量尺帶有規則的孔，通過光電組件采集孔的編碼，可以計算浮子的高度，從而得到浮子從液位計的標定點到液體表面的空高H 空，液位計的標定點到罐底的高度可以通過實際測量得到，理論上講是一個固定值H 標，因此液體的高度可以通過公式H=H 標-H 空 計算得到。
根據需要在浮子內裝入壓力傳感器、溫度傳感器、水位檢測器、超大規模集成電路等，就可以測量液體的多點溫度、平均溫度、多點密度、平均密度、以及高精度的油水分界面。
ＢＪＬＭ－８０伺服式液位計測量儲罐液位的示意圖如圖２所示。
圖２ BJLM-80 伺服式液位計測量儲罐液位示意圖
1.3 主要技術指標
① 液位測量精度：±1mm
② 油水測量界面：±2mm(存在乳化層不影響測量)
③ 溫度測量精度：±0.2℃
④ 密度測量精度：±0. 5kg/m3
⑤ 壓力測量精度：±0.01%
⑥ 測量高度：32m
⑦ 環境溫度：-40 -- +70℃
⑧ 防爆等級：Exd IICT6 Exia[ia] IIBT4 IP65
⑨ 電源：24V/DC
⑩ 功率：﹤10W
11 輸出：RS485，專用協議
12
總線可以連接256 臺液位計
13 重量：﹤6Kg(合金鋁)
14 尺寸：285×154×281
15 電纜出線口：2×1/2NPT
2 BJLM-80 伺服式與其它液位計的性能對比
BJLM-80 伺服式液位計與其他液位計的性能對比見表1，與其他同類產品的性能對比見表2。
3 BLJM-80 伺服式液位計的成功應用
BJLM-80 多功能高精度伺服式液位計于2003 年7 月首先應用于中石化浙江杭州石油分公司小河油庫的儲罐計量系統中，系統投入使用后，設備性能穩定，可靠性高，測量精度達到計量要求（精度±1mm），隨后又在浙江麗水油庫、成都軍區油料庫、華北油田河北各轉運站等多家單位應用成功，效果顯著，貿易交接雙方認可。該計量系統的使用，大大減輕了工人勞動強度，提高了油庫安全管理水平，使油庫的自動化管理水平上了一個新臺階。
圖3 BJLM-80 伺服式液位計使用現場安裝示意圖
BJLM-80 伺服式液位計在使用現場安裝示意圖如圖3 所示，與傳統液位計混合式安裝比較如圖4所示。基于伺服式液位計測量技術難度很大，國內長期研制不出此類液位計，一些油庫使用的都是從國外進口的，其成本非常高，所以無法普及。BJLM-80 伺服式
液位計在油庫成功應用后，許多用戶和設計院工程技術人員及專家們前往北京均友欣業科技有限公司實地查看和咨詢，專家們見到擁有自主知識產權的高精度、全功能、安全可靠、性價比高的BJLM-80 伺服式液位計時倍感欣慰和歡迎。
圖4 BLJM-80 伺服式液位計與傳統液位計混合式安裝比較示意圖
4 結束語
由中國科學技技術信息研究所出具的《科技查新報告》可知，“未見有與本項目所述查新點相同的文獻報道”，充分說明該技術和產品是填補國內空白的創新，在國際上處于領先水平。
BJLM-80 高精度伺服式液位計非常適合于各類大型儲罐的液位監測和自動計量，解決了油庫精確計量的難題。廣泛推廣使用這一我們民族自已的高科技優質產品，必將為解決我國油庫油罐液位監測和自動計量問題作出
