摘 要:雷达液位计作为非接触式物位测量仪表,具有连续测量精度高,测量范围广,几乎不受被测介质温度、压力、蒸汽、粉尘及腐蚀有毒恶劣工况的限制,安装方便,维护操作简单,故障率低等特点。这使其成为许多特殊场合物位测量的***仪表。
中煤陕西榆林某化工有限公司气化装置研磨水槽由低压灰水、真空过滤机滤液、研磨水池渣水、MTO 净化水、酸性凝液、低压冷凝液作为工艺补水,用新鲜水来调节研磨水槽的液位。研磨水槽内液体经研磨水槽搅拌器搅拌均匀,再经研磨水泵加压,作为磨煤机给水。由于介质较脏,易沉淀,罐体小且有搅拌器,单法兰、静压、导波雷达、浮球等液位计在此工况下无法使用,只能采用非接触式测量仪表,因此该罐采用了奥信非接触智能雷达液位计,但装置开工后液位计经常性指示不准,几乎每天都要处理1-2 次,给生产装置运行造成很大影响,为了解决雷达液位计故障频率高的问题,通过理论和现场试验的方法,分析故障产生的原因,并提出相应的对策。
雷达液位计是一种应用于固体和液体物位测量的范围广范的FMCW 雷达物位计,天线发射的微波到被测介质表面,微波频率被连续调制,接收器记录被测介质表面的反射信息,当发射信号在接收信号时,已经改变了它的发射频率,由相关联的信号得到一个频率差,该频率差和表面反射距离成正比。信号处理部分将发射信号和回波信号进行混合处理,得到混合信号频谱,再由软件,计算出天线到介质表面的距离,通过设定的罐体参数,即可算得实际的物位。
1.2 产品特点
(1)参数设定方便,用HART 通讯器或pc 加软件都可进行组态,便于维护。
(2)雷达物位计采用了高达24GHz 的发射频率,天线尺寸小,便于安装。
(3)雷达液位计采用四线制设计,保证了仪表有足够的发射功率。
(4)波长更短,对在倾斜的固体表面 有更好的反射。
(5)波束角小,能量集中,增强了回波能力的同时,又有利于避开干扰物。
(6)几乎不受大气中水蒸汽、温度和压力变化影响。
2 故障判断处理
2.1 液位计指示不准
现象:故障表现为测量值与实际液位变化趋势一致,但是数值存在固定误差。
原因:仪表指示跟随测量变化,可以说明仪表工作正常,其测量偏差固定,可以断定为雷达液位计参数设定不当所造成。
对策:在标定参数前,明白仪表的管口高度、容器高度、量程上下限参数的测量方法,并进行实地测量,以取得***真实的数据。输入参数时,还应注意仪表选用的长度单位。
2.2 液位计指示不变
现象:故障表现为测量值与现场实际液位明显不符,且维持不变。
原因:由于研磨水槽内工况负责,时常存在高温水汽,虽然蒸汽对雷达测量几乎没有干扰,但是这些水汽在天线头冷凝成大量密布的水珠,造成错误的雷达回波,从而导致仪表输出保持不变;使用中也曾遇到发射天线清理后,指示仍然保持满量程,通过对雷达液位计解体检查,发现雷达内部发射头存在水珠,主要原因是雷达天线与法兰之间的密封不好,存在间隙,从而造成了水汽进入雷达发射头并冷凝,形成水珠,反射了雷达波,因而影响了测量。雷达液位计失波也是造成指示不变的原因,由于研磨水槽罐顶中间位置安装有搅拌器,运行时管内液面剧烈起伏变化,使得雷达波扩散或被吸收,因而回波甚微甚至没有。
对策:雷达天线凝结水汽时,需要将仪表拆卸,对天线擦拭干净,恢复安装后可以恢复正常,也可以在现场对液位计增加反吹风措施,防止水汽的集结。针对密封不好的问题,拆卸雷达喇叭口,在天线和法兰连接处涂抹密封脂或在天线上缠绕四氟带,再用雷达喇叭口压紧固定,该问题即可到解决。在测量介质的反射回波丢失或者较弱时,我们可在这里通过设置表面结构(Surface)选项来改善测量结果,如果测量介质波浪形状高度超过1cm,应选择波纹设置,紊乱设置建议在波浪高度超过10cm 时使用。通过设定液位计参数中的液面类型,由波纹改为紊乱后,回波有很大改观,信噪比恢复到40 左右。
2.3 液位计指示波动
现象:故障表现为测量值存在剧烈的起伏变化,没有特定的规律,完全不追随实际液位变化。
原因:安装在研磨水槽罐顶的搅拌器,运行时,液面波动大,偶尔还会引起介质飞溅。另一方面工艺水和新鲜水补水管线出口正对搅拌器转轴,虽然下料口没有正对雷达液位计测量口,但当调节阀开大时,流体碰到搅拌器转轴后向四周飞溅,在雷达液位计下方形成假液面,假液面高度也随阀门开度变化而变化,故使用时经常出现液位波动情况。
对策:首先,在保证工艺安全的情况下,适当增加液位计输出阻尼和传感器采样阻尼,减少虚假回波造成的液位指示数值的波动。
其次,修改液位计盲区(Dead band)选项,这个盲区定义了一个从障碍物到液位计法兰的距离,该抑制的干扰由管口、密闭容器内的障碍物及天线等产生,以使仪表获得有效测量值。虽然修改盲区可以避开下料口形成的假液面,但是还应注意当实际液位高于盲区所定义的液位高度时,正确的回波被否定,液位计把耗时更长的回波作为测量值,造成液位指示偏低。使用这些方法后,雷达液位计的处理频次明显降低,但是造成影响液位计测量的工况原因仍然存在,***终与工艺人员沟通,对雷达液位计进行移位实验,暂时选取避开假液面的人孔位置安装, 实验取得了很好的结果,液位计工作稳定可靠,为进一步的技术改进奠定了基础。
3 结束语
通过以上现场经验的总结,处理雷达液位计故障时,首先应从液位计的安装、现场工况等根源处着手,再在使用中采取相应的消除干扰措施,这样才能***大限度地降低仪表的故障机率,真正体现其连续可靠、高精度的优点。 |