大吨位球罐料位测量新方法
---美国 KM 公司贴片式重量料位计
球罐作为一种大容量、承压的球形储存容器，在石油炼制工业和石油化工中广泛应用于
用于贮存和运输液态或气态物料。对于球形容器，通常采用雷达、磁致伸缩等测量方法，通
过测量物料的物理特性来获取物位信息。
由于球罐中间半径大，上下端半径小，导致测量结果为非线性，很难实际反映出内部实
际物料的数量。而且球罐内部存在高压，通常具有易燃易爆等特性，安装和维护设备也较为
困难。客户想要寻找一种简单便捷的测量方法获取物位信息。
一、现场问题描述
客户现场有 8 个 3000m3 的球罐，内部装有用于生产丁辛醇的原料—— 丙烯。原先采用
的雷达液位计每年需要定期维护，维护时需要移转罐体内的丙烯且不能抽取干净，维护人员
安全不能保证，并且由于丙烯的市场价格较高，每次维护库区都会损失 20 万以上的丙烯原
料。对于此种方案维护费用大但寻找不到合适的方案解决。
图 1 现场八个 3000m3 的球罐
二、提出方案
根据客户的需求， KM 公司提出了贴片式重量料位计技术，这种技术并不通过测量液位
本身特性获取物位高度，而是通过外部测量整个容器的重量来获取物位信息。这种方法将物
位计外置于料仓外部，巧妙的解决了设备安装维护带来的困扰。
贴片式重量物位计核心部件是一个高灵敏度的贴片式称重传感器。只要用 2 个螺栓将
Microcell 传感器固定在容器支撑结构上时，该容器即可成为一个称重系统。往容器内加载
物料即会压紧应变片，改变传感器内电阻，进而产生与物料重量变化相称的电信号。
图 2 美国 KM 公司的 Microcell 传感器
三、方案设计
现场料仓 3000m3，物料密度大约在 0.515 左右，大容量大约为 1500T，为了防止爆仓
大加载量控制在 1200T 以内。我们现场观察，料仓有 12 个圆管钢作为支撑腿，材质为碳
钢，支撑腿尺寸为 630mm X 16mm。支撑腿之间有少量的加强筋保持设备的稳固，基本没有
其他大型刚性连接，整个料仓结构非常适合贴片式称重系统的安装。
图 3 料仓基本结构示意图
我们根据客户提供的数据得到以下参数：
总重： 3000m3 x 0.515 kg/m3＝ 1500T；
支腿截面积： 3.14 x 630mm x 16mm＝ 31651.2mm2；
1000T 时的压强： 1,000,000kg /(12 x 31651.2mm2)＝ 2.63kg/mm2；
800T 时的压强： 800,000kg /(12 x 31651.2mm2)＝ 2.11kg/mm2；
500T 时的压强： 500,000kg /(12 x 31651.2mm2)＝ 1.32kg/mm2；
图 4 直撑式料仓精度表
根据直撑式精度表可得：
1000T 精度在 2.8％ ；即精度在+/-28 T 左右
800T 精度在 3.5％ ；即精度在+/-28 T 左右
500T 精度在 4.2％ ；即精度在+/-21 T 左右
结论：这个系统结构可靠，符合现场的使用要求。
四、项目实施
根据现场情况，将 12 个 Microcell 传感器分别固定在 12 个料仓支腿上，并将传感器发
出的高灵敏度压差信号送入 Kistler-Morse 公司专门设计的称重显示控制器中，经过滤波、发
送、信号转换的方式输出为 4～ 20ma 信号，接入客户的上位机系统中。
图 5 Microcell 传感器安装位置示意
五、数据测试
现场料仓容量巨大，如果直接校准耗时耗力。 KM 公司的称重显示控制器自带免砝码校
准功能，只要简单几个步骤，就可以在极短的时间内快速校准设备，使其进入正在工作状态。
我们往料仓中加料观察线性，如果产品线性良好则证明产品的精度较好。我们使用罐车
往料仓中打物料，每次打入 22T 并观察重量变化。经过测算，在内部有 800T 物料情况下，
每加载 22T 物料误差仅为 1T，在大量加载卸载物料情况下，误差在精度满足设计要求的 3.5％。
六、结论
由此可见，美国 KM 公司贴片式称重料位计非常适合统计这种大容量球罐液位变化，并
且系统安装简单、后续维护便捷、精度可靠、性能稳定，具有非常广泛的应用。
如果您有任何疑问，可以和 Kistler-Morse
