雷达液位计在氧化铝精液槽液位测量中的优化与优势

 

前 言

       氧化铝精液槽是氧化铝生产工艺流程必经的一个重要环节，其主要作用是对叶滤机生产出来的精液进行储存并输送到下一个生产环节。一般工艺指标控制要求对其液位控制在 70%左右，在沉降分离洗涤槽出现跑混工艺事故中断供料时，才能够保证有足够的精液料浆输送到下一个生产环节，从而避免造成氧化铝生产工艺流程的中断。而我们使用的VEGA66 型号的雷达液位计在这其中担任着精液槽液位测量显示的重要角色，能够让工艺岗位操作人员及时准确了解精液槽液位，以便及时补充精液料浆，保证精液槽内液位高度。

 

1 雷达液位计工作原理与优势

       雷达液位计采用发射—反射—接收是雷达液位计的基本工作原理。极短的微波脉冲通过天线系统发射到被测介质上，它被介质表面反射并被天线系统重新接收。它以光速传播，从发射到接收信号的运行时间与容器中的液位成正比。利用一种专用的时间延长法可以可靠和精确地测量极短的时间。微波测距示意图如图 1 所示。关系式如下：

       D=CT/2

       式中：D-雷达液位计到液面的距离；C-光速；T-雷达波运行时间。雷达液位计优势：

       无接触式雷达技术具有测量精度特别高的特点。测量既不受有波动的产品性能，也不受过程条件如温度、压力或起尘严重的影响。测量范围广，距离远。调整方便，无需给容器装料或将容器排空，由此可节省时间。

 

2 VEGA66 型号的雷达液位计在精液槽使用中存在的缺陷

       氧化铝精液槽上自投产以来安装使用的是 VEGA66 型号雷达液位计，在使用过程中故障率较高，经常无法检测到精液槽内真实液位。其故障现象主要是表头显示错误代码 E013，伴有故障信号输出，上位机无测量数据显示。错误代码 E013 表示测量范围内没有有效的回波信号，当造成 E013 错误的原因消除后，E013 错误代码自动取消。通常的情况下，E013 错误不是由于仪表本身（尤其不是仪表的电子部件）的故障引起的，而是由现场工况环境对仪表的传感器部分（例如雷达仪表的天线、导向微波仪表的缆绳等）的影响造成的，也就是从仪表基准面（仪表安装螺纹或法兰）以下，直到容器底部的空间内的因素造成的。我们这里精液槽造成 VEGA66 雷达液位计出现错位代码 E013 的主要原因主要是槽内泡沫层太厚，无法接收到有效的回波信号。

 

       针对这个问题我们查阅了雷达液位计的安装规范：①雷达液位安装位置于容器壁的距离至少 500mm。如果传感器被安装在球形或拱形罐顶中央，会产生多重虚假回波。所以应该尽量将传感器安装在罐顶半径的1/2 处。如果不能保持传感器与罐壁的距离，罐壁上的介质粘附会造成虚假回波。②雷达液位计的安装位置应避开搅拌等障碍物，以免产生虚假回波。③雷达液位计的安装位置应避开料流，以免干扰回波信号。④雷达液位安装时应使天线尽量露出接管。现场精液槽雷达液位计的安装完全符合规范要求。但是根据 VEGA66 雷达液位计会因槽内泡沫层太厚，无法接收到有效的回波信号的特性，与现场实际工况结合分析得出，雷达液位计的安装地点还是存在一定的安装缺陷。即雷达液位计的安装地点偏离进料管道有一段比较长的距离，在进料时所产生的泡沫就随着流体涌向四周，雷达液位计下方就堆积有一定厚度的泡沫，导致雷达夜位计的雷达波信号无法正常发射和接收，进而出现无法正常显示槽内真实液位，影响控制过滤工艺指标控制。

 

3 优化精液槽雷达液位计测量方案

       经过对 VEGA66 型号的雷达液位计在精液槽使用中存在的缺陷进行分析，初期，我们对其安装位置进行优化改进，把相应的雷达液位计安装地点改到距离进料管道一米左右的范围。改造后雷达液位计下方的泡沫层有所减少，泡沫对雷达信号检测的干扰有所降低，但是成效并不显者是安装重锤式料位计，但是氧化铝精液料浆含碱量大，易结疤。会造成压力式液位计取压管结疤堵死或锤式料位计结疤，zui后导致液位检测不准确。同时我们也咨询过过相关设备厂家寻求更合适的设备选型和测量方式，但zui终还是因为精液料浆容易结巴的问题而放弃了。

 

        在优化改造过程中，我们通过咨询兄弟单位和 VEGA 雷达液位计设备厂家，得知设备厂家已经研制并生产出新型号的 VEGA64 雷达液位计。VEGAPULS 64 是用于连续测量液体液位的雷达传感器。小型过程接口给小型槽罐带来特别的优点，在用于大型槽罐上时具有很好的聚焦性能。这些优势可以通过其功能原理、一次以较小的发射角通过频率移动来进行的距离测量得到实现。同时经过查阅 VEGA 雷达液位计相关资料进行对比，VEGA64 型号的雷达液位计具有更高频率的 W 频带传感器特别适用于那些有zui高精度要求的应用。相对于低频率 C 频带传感器的VEGA66 雷达液位计，VEGA64 雷达液位计优点更突出，天线尺寸较小，发射角度小，能够获得杰出的信号聚焦性能，并且抗干扰能力强。所以我们立即已申报购买一台 VEGA64 雷达液位计，到货后于立即现场试用，视情况推广。实践证明，该 VEGA64 型号的雷达液位计在经过初期优化改进安装位置的基础上，雷达发射的高频率信号可以穿透泡沫层，并能够接收到有效回波信号。所以我们又陆续购买该型号的雷达液位计。氧化铝六个精液槽已经全部更换 VEGA64 雷达液位计。更换后的雷达液位计至今未出现过故障，效果显著。

 

        在换型改造中，我们在同样工况的条件下对 VEGA66 雷达液位计与VEGA64 雷达液位计进行对比，VEGA64 雷达液位计有效回波信号更为突出，测量更准确，更能有效反映槽内的真实液位，具体如图 2~3。

        在进行优化改造工作的过程中，大家在不断的摸索和实践，掌握了雷达液位计的使用技巧，同时掌握了在不同工况环境下对液位计的选型要求，提高了个人业务水平和故障处理经验。同时，经过优化改造氧化铝精液槽雷达液位计测量后，故障得到根除，减少了仪表维护工作，保障氧化铝生产的稳定。

 

4 结束语

        在工业自动化生产中，雷达液位计用于槽内物位的测量，得到了非常广泛应用，在自动控制系统中发挥重要的作用。随着化工行业自动化水平的不断提高，雷达液位计的应用范围越来越广泛，雷达液位计本身设备也在不断的更新换代。所以在生产使用过程中还会遇到更多的难题，包括选型、安装和检修维护等方面的困难，这就要求我们的仪表维护工作人员不断的学习，不断的提高自身的业务水平，才能保证雷达液位计的稳定运行，才能够为氧化铝生产保驾护航。