[发明专利]用于在海上使用的雷达液位计量系统

说明书

技术领域

本发明涉及用于确定设置在移动单元中的储罐中所包含的液体的 填充液位的雷达液位计量系统，并且具体地说，所述储罐是设置在海 上船舶或平台中的储罐。具体地说，本发明提高了当储罐中存储的液 体中存在表面波时填充液位估计的精确度。本发明还涉及用于确定这 种填充液位的相应方法。

背景技术

测量例如液体的各种填充材料的液位的雷达液位计量(radar level gauging，RLG)是用于储罐、容器等中的液位计量的越来越重 要的方法，并且已经知道许多不同类型的RLG系统。

其中通常使用RLG系统的一个领域是用于移动单元中的储罐， 例如海上平台上或油轮上的用于存储液化气、石油、化学物品等的储 罐。这些储罐通常被设计成大型矩形块，所述矩形块的底面积可以非 常大，与足球场一样大并且高度达40m。因为该类型的储罐的底面 积很大，所以以高准确度读取液位是极重要的。大的面积意味着液位 的小的变化对应于液体体积的相对大的变化。

现代油轮的作业已演化为也包含在传统的港口码头外部的作业， 这使得满足例如根据密闭输送规格所要求的储罐计量系统的准确度具 有挑战性。所遇到的情况包括在位于近海的设施(例如在浮标和其它 基于重力的结构(gravity based structures，GBS)处作业的LNG (Liquefied Natural Gas，液化天然气)船)处排油，在外海中的过 驳(ship to ship transfer)，和向穿梭油轮的FPSO(“浮式生产储 油外输”)外输和驳运船作业。

在这样的环境下，船舶在货物输送直到以不受限的储罐填充液位 进行安全作业的核准限制期间将遇到海上状况。

要求密闭输送测量系统(custody transfer measurement system， CTMS)以高的准确度计量输送作业的开始和最终填充液位。此外， 对LNG进行频繁的作业要求排油船在储罐中留下一定量的液体以在 向装载港口的压载航行期间保持储罐是冷的，和/或为随后的使用提 供蒸发气。

对于受控环境中、例如港口中的船上所使用的传统雷达液位计量 系统，已知多个为操作者辅助解释计量的参数(储罐液位/缺量)的 方案，例如低通滤波或移动平均滤波器。然而，简单的预设或甚至自 适应滤波具有一些限制，例如在外海环境中提供视在稳定液位的具有 高滤波器因数的设置对于港口作业中的使用反应缓慢。并且当前在液 位应用中使用的滤波器通常被设计为仅处理液体运动中较小的变化， 或被设计为去除电子电路/微波电路中的缺陷，而当今没有处理外部 环境开始大大影响储罐内部环境的情况的已知方法。

此外，在LNG船中，要求在稳定的环境下在非常低的液位处(典 型地为低至距离储罐底部几厘米)准确操作的储罐计量系统，现在还 被要求在外海环境下提供与它们在平静条件下的港口作业中相同的符 合密闭输送的准确度和视在稳定液位。

已经进行了一些增加油轮应用中的测量准确度的尝试。例如，同 一申请人的WO 01/029523公开了一种用于减小接近LNG储罐底部 的液位测量的不确定性的特殊方法。像这样的液位测量系统也使用计 算的/校正的液位或缺量的低通滤波，以便针对由于船所遇到的轻浪 涌、振动或从/向储罐泵油所导致的正常的小的储罐液体表面扰动而 提供呈现和记录的液位值的“平滑”。此外，同一申请人的WO 01/029523还教导了在储罐的底部使用吸收器，以减小储罐底部反 射。此外，已知通过使用位于底部的温度传感器而使测量的低液位与 实际温度相关联来改进LNG储罐中的非常低的液位的确定。当此处 的温度显著地高于液体温度时(LNG典型地约为-160摄氏度)， 意味着储罐在测量点处“干”了。当船舶位于港口码头时，用于强确 定空储罐的这种数据相关是可行的，但在外海不可行，这是因为液位 与底部温度的周期性(典型地为0.1Hz)行为和通常使用的平滑滤波 器之间的明显冲突。

由于上述原因，对于LNG和其它应用的船载移动单元，需要一 种用于确定设置在移动单元中的储罐中的液体的填充液位的改进的 RLG系统，所述移动单元中存在由于所述移动单元的移动而导致的 所存储的液体的表面波。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一种消除或至少减轻现有技术中 的上述问题的改进的雷达液位计量系统和雷达液位计量方法。