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结合实例分析雷达液位计故障的成因及处理措施

作者:余洪华,黄 清 来源:江西晶昊盐化有限公司,江西蓝恒达化工有限公司 发布时间:2021-09-22 09:48:32

 摘 要:雷达液位计能够精确测量易燃、强腐蚀性等介质液位,同时具有连续测量精度高的优点,同时还具有非接触式以及测量范围大等特点, 因此这种测量仪表在化工工业中得到了非常广泛的应用。 由于其工作的特殊性,雷达液位计需要在强腐蚀环境下连续工作,这就大幅度提高了雷达液位计故障发生的概率,文章结合江西蓝恒达化工有限公司液氯储槽应用实例,浅谈雷达液位计故障的成因及处理措施。

 
1 雷达液位计的工作原理及现场应用
雷达液位计的基本测量原理是由发射、 反射、接收组成的,雷达传感器的天线以波束的形式发射雷达信号,采用微波脉冲的测量方法,不同的距离对应不同的物位,反射回来的回波信号仍由天线接收,雷达的信号适宜连续的、非接触的脉冲信号,能够在金属的容器内正常运行。 通常来说,微波脉冲的发射时间间隔 1S,频率为 2.5MHz,反射回来的信号会反映在回波图上,回波图能够在极短的一瞬间将回波信号进行放大、定位,然后精确细致的分析处理这些信号。 雷达液位计发射的微波脉冲的能力很低,不会威胁到人体的健康,要求能够在各种金属与非金属容器内传播,不仅可以测量立罐内的液位,还能针对颗粒、浆料的液位进行连续测量,是一种适用性很强的液位计。 
雷达液位计透镜
一般来说,雷达液位计是由发射器和天线组成,不同的型号,所采用的接收器与天线都存在着一定的差异。 天线是雷达传感器的眼睛,决定了雷达液位计的实际应用效果。 因此,要根据实际的测量对象,选择不同的天线系统。 一般来说,天线的类型由天线的外形和微波的灵敏度决定。 江西蓝恒达化工有限公司采用的是西门子SITRANS LR250 型雷达液位计,SITRANS LR250 型雷达液位计具有 25GHz 脉冲雷达物位变送器。 本次雷 达 液 位 计 安 装 在 高 2.4m、 长 0.96m、 材 质 为16MnR 的 椭圆卧 式 罐 上 ,经初 步 设 置 参 数 后 ,液 位计在试运行期间发现液位在较低时波动较大并且有时出现无信号现象。
 
2 雷达液位计低液位时不准原因分析
2.1 在与液位计厂家技术交流沟通后, 并结合现场实际运行工况,初步分析,造成低液位不准确的原因:
2.1.1 本次安装液位计由于是利用原有孔洞,原有孔洞立管高度为 80mm, 而雷达液位计为 50mm 直径的,导致噪音基线高,真实测量信号信噪比下降。
2.1.2 由于测量的是椭圆卧式罐, 底部回波复杂,罐底呈弧形,天线发射的雷达波经金属弧面多次反射工程与设计后汇集在弧顶,由于是多次反射,时间较真实回波的反射时间较长,这样就会产生多个低于真实液位回波的虚假回波, 而且钢板的反射效果比液氯好,虚假回波强于真实回波,导致液位计测量错误。
 
2.1.3 液氯介电常数不高,从而影响介质表面对雷达波的吸收(反射)率,致使真实回波信号强度低。
2.2 针对上述情况采取了如下解决办法
2.2.1 现场修改立管高度, 依据立管的zui大长度/直径比为 1:1,立管的高度修改为 50mm,这样提高真实测量信号信噪比。
 
2.2.2 TVT(动态回波抑制曲线)调整有差异,前期调试时应用的是自动 TVT,经过观察发现抑制效果不佳。 由于测量的是椭圆卧式罐,并且材质是 16MnR,其回波要远远大于液氯反射回来的回波,故造成液位在底部时出现了多重回波增加,这样仪表在进行微波回波时间的处理时,程序会将一束时间行程较大的回波进行错误的识别,以为这个回波才是测量回波,从而导致计算出来的上空距离出现差错。 针对这种情况,经过与液位计厂家技术沟通后,决定使用手动修改 TVT 参数对其进行虚假回波的抑制,整个量程范围一共分为 40 个点位, 根据 DCS 系统趋势分析 1~18 点位(高液位)时趋势平稳,故略微下调 TVT 参数提高信号可信度。 19~38 点位(中低液位) 时信号比较弱为了增强信号可信度, 故将TVT 参数修改更低,39~40 点位(特殊点位)时由于金属罐底回波太强超过实际液位回波, 故提高 39~40 的 TVT 参数, 低于 39~40 的 TVT 的回波都不会被接收,这样屏蔽了金属罐底的虚假回波。
 
2.2.3 由于现场液氯介电常数不高,在仪表参数中材料一项选择低介电常数液体,这样液位计的反射性更好,信号也得到增强,同时结合现场进出料的速
率, 修改相应速率由原来的 0.1m/min 修改为 0.5m/min。
 
3 优化前后的效果
3.1 优化前的液位趋势
雷达液位计优化前的液位测量趋势
3.2 优化后的液位趋势
 

雷达液位计优化后液位趋势

 
3.3 由图 1 可见, 液位计在未做优化前液位在 20%时,出现较大的锯齿波动并且还出现间断性无液位现象。 发现图 1 现象后现场通过更改原有液位计的立管高度及调整仪表参数后, 由图 2 可见液位在12%时也未发现锯齿波动且液位趋势较好, 达到了运行要求,目前雷达液位计运行正常。
 
4 结束语
雷达液位计测量利用飞行时间原理确定到液位表面的距离。 设备发出信号后等待回波,通过时间与到液位表面的距离成正比来计算液位的高度。雷达液位计能否正确测量, 主要依赖于回波的信号。 因此,为了确保雷达液位计所测量的准确性,同时也为了确保生产过程的安全性,技术人员要对生产现场深入了解,同时对雷达液位计技术不断的学习和总结,这样才能确保回波信号的准确性,降低雷达液位计的故障率, 保证雷达液位计的高精度、高可靠的稳定运行。
 
 
 

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