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    結合實例分析雷達液位計故障的成因及處理措施

    作者:余洪華,黃 清 來源:江西晶昊鹽化有限公司,江西藍恒達化工有限公司 發布時間:2021-09-22 09:48:32

     摘 要:雷達液位計能夠精確測量易燃、強腐蝕性等介質液位,同時具有連續測量精度高的優點,同時還具有非接觸式以及測量范圍大等特點, 因此這種測量儀表在化工工業中得到了非常廣泛的應用。 由于其工作的特殊性,雷達液位計需要在強腐蝕環境下連續工作,這就大幅度提高了雷達液位計故障發生的概率,文章結合江西藍恒達化工有限公司液氯儲槽應用實例,淺談雷達液位計故障的成因及處理措施。

     
    1 雷達液位計的工作原理及現場應用
    雷達液位計的基本測量原理是由發射、 反射、接收組成的,雷達傳感器的天線以波束的形式發射雷達信號,采用微波脈沖的測量方法,不同的距離對應不同的物位,反射回來的回波信號仍由天線接收,雷達的信號適宜連續的、非接觸的脈沖信號,能夠在金屬的容器內正常運行。 通常來說,微波脈沖的發射時間間隔 1S,頻率為 2.5MHz,反射回來的信號會反映在回波圖上,回波圖能夠在極短的一瞬間將回波信號進行放大、定位,然后精確細致的分析處理這些信號。 雷達液位計發射的微波脈沖的能力很低,不會威脅到人體的健康,要求能夠在各種金屬與非金屬容器內傳播,不僅可以測量立罐內的液位,還能針對顆粒、漿料的液位進行連續測量,是一種適用性很強的液位計。 
    雷達液位計透鏡
    一般來說,雷達液位計是由發射器和天線組成,不同的型號,所采用的接收器與天線都存在著一定的差異。 天線是雷達傳感器的眼睛,決定了雷達液位計的實際應用效果。 因此,要根據實際的測量對象,選擇不同的天線系統。 一般來說,天線的類型由天線的外形和微波的靈敏度決定。 江西藍恒達化工有限公司采用的是西門子SITRANS LR250 型雷達液位計,SITRANS LR250 型雷達液位計具有 25GHz 脈沖雷達物位變送器。 本次雷 達 液 位 計 安 裝 在 高 2.4m、 長 0.96m、 材 質 為16MnR 的 橢圓臥 式 罐 上 ,經初 步 設 置 參 數 后 ,液 位計在試運行期間發現液位在較低時波動較大并且有時出現無信號現象。
     
    2 雷達液位計低液位時不準原因分析
    2.1 在與液位計廠家技術交流溝通后, 并結合現場實際運行工況,初步分析,造成低液位不準確的原因:
    2.1.1 本次安裝液位計由于是利用原有孔洞,原有孔洞立管高度為 80mm, 而雷達液位計為 50mm 直徑的,導致噪音基線高,真實測量信號信噪比下降。
    2.1.2 由于測量的是橢圓臥式罐, 底部回波復雜,罐底呈弧形,天線發射的雷達波經金屬弧面多次反射工程與設計后匯集在弧頂,由于是多次反射,時間較真實回波的反射時間較長,這樣就會產生多個低于真實液位回波的虛假回波, 而且鋼板的反射效果比液氯好,虛假回波強于真實回波,導致液位計測量錯誤。
     
    2.1.3 液氯介電常數不高,從而影響介質表面對雷達波的吸收(反射)率,致使真實回波信號強度低。
    2.2 針對上述情況采取了如下解決辦法
    2.2.1 現場修改立管高度, 依據立管的zui大長度/直徑比為 1:1,立管的高度修改為 50mm,這樣提高真實測量信號信噪比。
     
    2.2.2 TVT(動態回波抑制曲線)調整有差異,前期調試時應用的是自動 TVT,經過觀察發現抑制效果不佳。 由于測量的是橢圓臥式罐,并且材質是 16MnR,其回波要遠遠大于液氯反射回來的回波,故造成液位在底部時出現了多重回波增加,這樣儀表在進行微波回波時間的處理時,程序會將一束時間行程較大的回波進行錯誤的識別,以為這個回波才是測量回波,從而導致計算出來的上空距離出現差錯。 針對這種情況,經過與液位計廠家技術溝通后,決定使用手動修改 TVT 參數對其進行虛假回波的抑制,整個量程范圍一共分為 40 個點位, 根據 DCS 系統趨勢分析 1~18 點位(高液位)時趨勢平穩,故略微下調 TVT 參數提高信號可信度。 19~38 點位(中低液位) 時信號比較弱為了增強信號可信度, 故將TVT 參數修改更低,39~40 點位(特殊點位)時由于金屬罐底回波太強超過實際液位回波, 故提高 39~40 的 TVT 參數, 低于 39~40 的 TVT 的回波都不會被接收,這樣屏蔽了金屬罐底的虛假回波。
     
    2.2.3 由于現場液氯介電常數不高,在儀表參數中材料一項選擇低介電常數液體,這樣液位計的反射性更好,信號也得到增強,同時結合現場進出料的速
    率, 修改相應速率由原來的 0.1m/min 修改為 0.5m/min。
     
    3 優化前后的效果
    3.1 優化前的液位趨勢
    雷達液位計優化前的液位測量趨勢
    3.2 優化后的液位趨勢
     

    雷達液位計優化后液位趨勢

     
    3.3 由圖 1 可見, 液位計在未做優化前液位在 20%時,出現較大的鋸齒波動并且還出現間斷性無液位現象。 發現圖 1 現象后現場通過更改原有液位計的立管高度及調整儀表參數后, 由圖 2 可見液位在12%時也未發現鋸齒波動且液位趨勢較好, 達到了運行要求,目前雷達液位計運行正常。
     
    4 結束語
    雷達液位計測量利用飛行時間原理確定到液位表面的距離。 設備發出信號后等待回波,通過時間與到液位表面的距離成正比來計算液位的高度。雷達液位計能否正確測量, 主要依賴于回波的信號。 因此,為了確保雷達液位計所測量的準確性,同時也為了確保生產過程的安全性,技術人員要對生產現場深入了解,同時對雷達液位計技術不斷的學習和總結,這樣才能確保回波信號的準確性,降低雷達液位計的故障率, 保證雷達液位計的高精度、高可靠的穩定運行。
     
     
     

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