关于浮顶罐量油孔导向管、液位计导向管加伸缩囊套密封影响液位测量准确性问题

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此问题是对中石化文件《内浮顶储罐 VOCs 治理环保技术要求（试行）》（集团工单能环〔2021〕54 号）第2.2.4条解释的讨论。

文件原文：“2.2.4 浮盘侧壁有开孔的立柱宜采用伸缩囊套进行密封，囊套应具有足够的强度和抗疲劳性，在浮盘运行期间压缩比不低于 15:1。”

1.1 导向管开孔的作用

浮顶罐的量油孔、液位计管口下连接一根钢管穿过浮盘直插储罐底部，液位的测量通过该管进行，该管还具有有防止浮盘水平漂移和限止浮盘只能沿管道上下浮动等导向作用，故该管称为量油导向管、液位计导向管（下面简称导向管）。

导向管的侧面沿轴向按一定间距（通常是300-500mm）开有一些小孔（通常是Φ20～Φ50），这些小孔的作用是保证导向管内外的气相压力相等，使导向管内液体和储罐内液体能够自由流通，保证向管内液体与储罐内液体在相同液位具有相同密度，消除导向管内外液位差，避免导向管内形成假液位，以保证液位测量的准确性。

1.2 导向管加囊套出现假液位分析

近年来，一些厂家出于环保目的，出了一种波纹式伸缩囊套密封装置产品，用在导向管上。囊套管的形状可以近似地看成是许多个圆台体的拼接体，囊套管上下伸缩时，沿轴向方向的变形能力远大于沿径向方向变形能力，径向方向变形可以忽略不计，囊套管体积的变化可全部以长度变化的形式来体现。

导向管上加的伸缩囊套密封装置将浮盘上方导向管气相空间与储罐气相空间隔开，会造成导向管内气相压力与浮盘上方的气相压力不相等，结果导致在导向管内形成失真液位，不能保证液位实时测量的准确性。

1.2.1 储罐进料浮盘上升工况假液位分析

浮盘上升，浮盘上部的气相空间、囊套管和导向管内的气相空间都受到压缩而压力升高（p1V1/T1=p2V2/T2，为了简化讨论，暂先不考虑温度变化)。因浮盘上部的气相空间压力达到储罐排气设定压力值就可以外排，因此压力不会一直升高而会稳定在排气压力值。由于导向管给囊套管罩住了，导向管与囊套管气相空间压力相等，随着浮盘上升，囊套管和导向管内的气相空间与浮盘上部的气相空间产生了压差，造成导向管内的浸液深度下降。当导向管内的浸液面下降到浮盘底部导向管开孔接管下缘口时，导向管内的气相就通过此下缘口沿浮盘底面扩散出去，在浮盘中心部位和边缘一次密封环形空间内聚集。

1.2.2 储罐出料浮盘下降工况假液位分析

浮盘下降，浮盘上部的气相空间、囊套管和导向管内的气相空间都受到膨胀而压力压力下降（p1V1/T1=p2V2/T2，为了简化讨论，暂先不考虑温度变化）。因浮盘上部的气相空间压力降到补氮设定压力可以补氮，因此压力不会一直下降而会稳定在补氮压力值。而囊套管和导向管内的气相空间没有补气口，随着浮盘下降，囊套管和导向管内的气相空间与浮盘上部的气相空间产生了压差，造成导向管内的浸液深度上升，液体被吸到囊套内，严重的能吸上去好几米。

2.3 结论

综上分析，储罐进料、出料时，加伸缩囊套密封的导向管内的浸液面与浮盘飘浮需要的浸液面（与浮盘上方气相压力相等的开孔浸液面）都产生高差，也就是导向管内的液面不能反映浮盘的真实液面，在导向管内形成失真液位，不能保证液位实时测量的准确性。

计算例题

储罐出料工况导向管内的气相压力和上吸液柱高计算：