LNG储罐撬内储罐液位检测系统及方法与流程

本发明涉及lng储罐液位监控技术领域，具体地指一种lng储罐撬内储罐液位检测系统及方法。

背景技术

随着国家环保要求的提高，煤改气的政策在全国范围内推广，液化天然气(lng，liquefiednaturalgas)作为一种优质高效和经济的清洁能源，目前在交通运输、发电、化工、家用、工业等各个领域得到广泛应用。lng气化站是城镇或燃气企业把lng从生产厂家转往用户的中间调节场所。lng气化站主要由一个或多个气化撬设备构成，lng气化站凭借其建设周期短以及能迅速满足用气市场需求的优势，已逐渐在我国东南沿海众多经济发达、能源紧缺的中小城市建成，成为永久供气设施或管输天然气到达前的过渡供气设施，lng气化站也得到了井喷式的发展和建设。

lng气化撬设备按照类型分有槽车撬、储罐撬及瓶组撬。其中储罐撬具有储液稳定，充液便捷，维护成本低等优势，是汽化撬设备中应用占比最高的一种。

lng储罐撬内储罐液位作为设备运行过程中重要的物理量直接影响设备的运行情况，其液位在达到最低液位前要及时充液，满足正常供气要求。现大部分储罐撬呈现散点式分布，相互不连通，现场维护成本高，lng补液及换液不及时，效率较低。

传统的lng储罐撬内储罐液位检测方法是燃气公司等管理单位派专人到各储罐撬设备使用地进行日常巡检，将监测储罐内压力的压力表压力值抄回，根据压力值估算储罐内lng液体的剩余量。此方法人力成本较高，且数据滞后，不能满足管理及调度要求。对现有的lng储罐撬缺乏有效监管。

技术实现要素：

本发明的目的就是要提供一种lng储罐撬内储罐液位检测系统及方法，本发明可实现供气单位对其管辖的lng储罐撬的储罐内液位进行远程实时监控，从而实现提前调度和及时补液。

本发明所设计的一种lng储罐撬内储罐液位检测系统，它包括压力变送器、可编程逻辑控制器和远程网关，其中，压力变送器的气压检测端设置在lng储罐的气压检测口，压力变送器的压强信号输出端连接可编程逻辑控制器的信号输入端，可编程逻辑控制器的lng储罐实时液位值输出端通过远程网关接入互联网；

所述可编程逻辑控制器中预存有该lng储罐的气体压强与储罐液位之间的散点曲线图，并计算出散点曲线图中相邻两个散点之间的斜率kn；

可编程逻辑控制器用于确定压力变送器输出的储罐实时气体压强数据处于所述散点曲线图中的那个对应压强区间；

可编程逻辑控制器还用于根据储罐实时气体压强数据的对应压强区间进行如下计算得到lng储罐的实时液位值vn：

vn＝(p-pmin)*ki+ai

其中，p表示所述lng储罐的实时压强值，pmin表示所述对应压强区间内的区间下限压强值，ki表示所述对应压强区间的斜率，ai表示散点曲线图中该压强区间对应的储罐液位下限值。

一种基于上述lng储罐撬内储罐液位检测系统的储罐液位检测方法，它包括如下步骤：

步骤1：在可编程逻辑控制器中预存该lng储罐的气体压强与储罐液位之间的散点曲线图，并计算出散点曲线图中相邻两个散点之间的斜率kn；

步骤2：压力变送器将采集的储罐实时气体压强数据传输给可编程逻辑控制器，可编程逻辑控制器确定压力变送器输出的储罐实时气体压强数据处于所述散点曲线图中的那个对应压强区间；

步骤3：可编程逻辑控制器根据储罐实时气体压强数据的对应压强区间进行如下计算得到lng储罐的实时液位值vn：

vn＝(p-pmin)*ki+ai

其中，p表示所述lng储罐的实时压强值，pmin表示所述对应压强区间内的区间下限压强值，ki表示所述对应压强区间的斜率，ai表示散点曲线图中该压强区间对应的储罐液位下限值；

步骤4：可编程逻辑控制器将lng储罐实时液位值通过远程网关接入互联网。

本发明的有益效果：

本发明可实时监测储罐内的气体压强值，并在编程逻辑控制器内自动换算成储罐内的液位，并通过远程网关将液位数据进行发布，实现管理单位的远程访问。替代了原来人工抄表的模式，极大的提高了管理单位的管理效率，降低了了运营成本，通过一次性投入，实现了储罐撬全生命周期的远程管理，在实现设备集控和提前调度等方面具有重要的意义。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的流程示意图；

图3为本发明的lng储罐气体压强与储罐液位之间的散点曲线图。

其中，1—lng储罐、2—压力变送器、3—可编程逻辑控制器、4—远程网关。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：

如图1所示的lng储罐撬内储罐液位检测系统，它包括压力变送器2、可编程逻辑控制器3和远程网关4，其中，压力变送器2的气压检测端设置在lng储罐1的气压检测口，压力变送器2的压强信号输出端连接可编程逻辑控制器3的信号输入端，可编程逻辑控制器3的lng储罐实时液位值输出端通过远程网关4接入互联网；

所述可编程逻辑控制器3中预存有该lng储罐1的气体压强与储罐液位之间的散点曲线图，如图3所示，并计算出散点曲线图中相邻两个散点之间的斜率kn；

可编程逻辑控制器3用于确定压力变送器2输出的储罐1实时气体压强数据处于所述散点曲线图中的那个对应压强区间；

可编程逻辑控制器3还用于根据储罐1实时气体压强数据的对应压强区间进行如下计算得到lng储罐1的实时液位值vn：

vn＝(p-pmin)*ki+ai

其中，p表示所述lng储罐1的实时压强值，pmin表示所述对应压强区间内的区间下限压强值，ki表示所述对应压强区间的斜率，ai表示散点曲线图中该压强区间对应的储罐液位下限值。宏观上储罐内的液位和压力满足线性关系，将测绘的散点折线图连线，变成连续曲线图，可以连续反应出储罐内的液位变化趋势，利用区间上下限实测值估算区间内的值，可保证准确。

上述技术方案中，所述可编程逻辑控制器3计算的lng储罐实时液位值通过rs485接口及modbusrtu通讯协议传送给远程网关。

上述技术方案中，所述远程网关4内置sim通信卡，通过移动运营商网络将lng储罐实时液位值传送给云端数据中心，管理者通过手机或者电脑终端访问实时数据。

上述的技术方案，可编程逻辑控制器3选用西门子s7-200smart系列cpusr40，远程网关4选用河北蓝蜂科技的gm10-dtu网关。

一种上述lng储罐撬内储罐液位检测系统的储罐液位检测方法，如图2所示，它包括如下步骤：

步骤1：在可编程逻辑控制器3中预存该lng储罐1的气体压强与储罐液位之间的散点曲线图，并计算出散点曲线图中相邻两个散点之间的斜率kn；

步骤2：压力变送器2将采集的储罐1实时气体压强数据传输给可编程逻辑控制器3，可编程逻辑控制器3确定压力变送器2输出的储罐1实时气体压强数据处于所述散点曲线图中的那个对应压强区间；

步骤3：可编程逻辑控制器3根据储罐1实时气体压强数据的对应压强区间进行如下计算得到lng储罐1的实时液位值vn：

vn＝(p-pmin)*ki+ai

其中，p表示所述lng储罐1的实时压强值，pmin表示所述对应压强区间内的区间下限压强值，ki表示所述对应压强区间的斜率，ai表示散点曲线图中该压强区间对应的储罐液位下限值；

步骤4：可编程逻辑控制器3将lng储罐实时液位值通过远程网关4接入互联网。

上述技术方案中，所述lng储罐1的气体压强与储罐液位之间的散点曲线图的确定方法为：对储罐1内气体压强值与液位的对应关系进行试验，测定每个指定的压强值对应的液位值，从而得到该lng储罐1的气体压强与储罐液位之间的散点曲线图。

上述技术方案中，相邻两个指定的压强值的压强差值为0.5kpa。一般储罐内满液压力为20kpa,将储罐内液位40等分，也就是每个区间0.5kpa,可满足工程监控应用，plc计算量适中，也满足程序容量要求。

上述技术方案中，所述散点曲线图中相邻两个散点之间的斜率kn的计算方法为：先利用公式n＝pn+1-pn计算散点曲线图中相邻两个散点之间对应的段长，然后利用公式：an+1-an/n＝kn，分别计算出各段斜率kn，其中，pn表示相邻两个散点中储罐气体压强值较小的散点对应的储罐气体压强值，pn+1表示相邻两个散点中储罐气体压强值较大的散点对应的储罐气体压强值，n表示相邻两个散点之间对应的段长，an表示储罐气体压强值pn在散点曲线图中对应的储罐液位值，an+1表示储罐气体压强值pn+1在散点曲线图中对应的储罐液位值。

上述方法的计算公式由可编程逻辑控制器3内部编程实现，其中相关变量采用v区双字变量存储，并设置掉电数据保持功能，确保掉电后数据可持续记忆。

本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。