李挺

（中海油惠州石化有限公司，廣東 惠州 516086）

石化罐區(qū)液位計(jì)常見故障分析

李挺

（中海油惠州石化有限公司，廣東 惠州 516086）

在石油化工領(lǐng)域，因存放石油的罐體形狀不一樣，包括球罐、內(nèi)浮頂罐等，因罐體的容量、形狀的不同，就產(chǎn)生了對測量罐內(nèi)的存放液體的一系列問題。對于這些特殊罐內(nèi)液體的測量會采用液位測量的方式，常用的液位測量計(jì)包括法蘭式液位計(jì)、雷達(dá)液位計(jì)、伺服液位計(jì)和光導(dǎo)液位計(jì)。針對石油罐區(qū)的液位計(jì)測量常見的故障進(jìn)行了分析，并提出解決方法和一些注意事項(xiàng)。

石油罐區(qū)；液位計(jì)；常見故障；解決方法

隨著社會的不斷進(jìn)步，經(jīng)濟(jì)的不斷繁榮，工業(yè)自動(dòng)化水平的不斷發(fā)展，對現(xiàn)場儀表維護(hù)處理的技術(shù)水平提出了更高的要求。國內(nèi)外的石油化工行業(yè)都是根據(jù)不同的測量原理和方法進(jìn)行液位計(jì)的選擇。目前我國石油化工行業(yè)液位計(jì)的應(yīng)用最廣泛的是雷達(dá)液位計(jì)和伺服液位計(jì)。本文將針對雷達(dá)液位計(jì)進(jìn)行詳細(xì)的敘述和常見問題的分析和預(yù)防。

1 雷達(dá)液位計(jì)簡介

雷達(dá)液位計(jì)的基本工作原理就是發(fā)射、反射和接收。雷達(dá)傳感器的天線是以波束的形式發(fā)射電磁波信號，發(fā)射波在被測物體上的表面進(jìn)行反射，反射回的信號仍由天線接收。發(fā)射及反射波束中的每一點(diǎn)都采用超聲采樣的方法進(jìn)行采集。運(yùn)行時(shí)間可以通過電子部件被轉(zhuǎn)換成物位信號。一種特殊的時(shí)間延伸方法可以確保極短時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定和精確的測量。見圖1.

圖1 雷達(dá)液位計(jì)工作原理圖

即使工況比較復(fù)雜的情況下，存在虛假回波，用最新的微處理技術(shù)和調(diào)試軟件也可以準(zhǔn)確地分析出物位的回波。智能雷達(dá)物位計(jì)適用于對液體、漿料及顆粒料的物位進(jìn)行非接觸式連續(xù)測量，適用于溫度、壓力變化大；有惰性氣體及揮發(fā)存在的場合。采用微波脈沖的測量方法，并可在工業(yè)頻率波段范圍內(nèi)正常工作。波束能量較低，可安裝于各種金屬、非金屬容器或管道內(nèi)，對人體及環(huán)境均無傷害。

2 雷達(dá)液位計(jì)的優(yōu)勢以及應(yīng)用領(lǐng)域

雷達(dá)液位計(jì)因?yàn)槠錅y量范圍大、測量精度高、測量死區(qū)小、耐高溫的優(yōu)點(diǎn)被化工行業(yè)廣泛應(yīng)用。雷達(dá)液位計(jì)可以測量液體、固體介質(zhì)，比如：原油、漿料、原煤、粉煤、揮發(fā)性液體等。這一特性正好適用于石油化工行業(yè)的特點(diǎn)。雷達(dá)液位計(jì)可以在真空中測量所有介質(zhì)常數(shù)＞1.8的介質(zhì)，測量范圍可達(dá)35 m。石油罐區(qū)的罐桶都是不一樣大小，雷達(dá)液位計(jì)可以適合于石油化工行業(yè)的所有罐桶形狀及大小的要求。它不受噪聲、蒸汽、粉塵、真空等工況影響；不受介質(zhì)密度和溫度的變化，過程壓力可達(dá)40 bar，介質(zhì)溫度可達(dá)300℃。在石油罐區(qū)密封的環(huán)境內(nèi)，可以達(dá)到準(zhǔn)確的測量要求，同時(shí)，安全性也比較高。

雷達(dá)液位計(jì)最大的特點(diǎn)就是在惡劣的條件下功效顯著。無論被測量的是有毒物質(zhì)還是腐蝕性的介質(zhì)，還是固體、液體，任何形狀的任何種類它都可以準(zhǔn)確測量。由于電磁波的特性，不受周圍環(huán)境的影響，雷達(dá)液位計(jì)不受溫度、壓力和氣體的影響，可以快速準(zhǔn)確地測量不同介質(zhì)的液位。因?yàn)槲⒉ㄐ盘柨梢源┩溉魏挝镔|(zhì)，幾乎不受干擾，并且與測量介質(zhì)不會產(chǎn)生直接的接觸。雷達(dá)液位計(jì)微波的發(fā)射功率很小，不會對人的身體產(chǎn)生危害。

3 雷達(dá)液位計(jì)常見的故障

雷達(dá)液位計(jì)是根據(jù)微波在發(fā)射、反射、接收這一過程中的時(shí)間行程或頻率差來測量的，因此，儀表理想的使用條件是微波不受任何干擾地到達(dá)被測介質(zhì)液面，但應(yīng)用中這種要求難以滿足。工業(yè)槽罐中的下料口、蒸汽加熱盤管、攪拌葉片、溫度元件、固定鋼梁等都會產(chǎn)生干擾回波。

4 測量值存在誤差

故障表現(xiàn)為實(shí)際液位和測量值的變化趨勢一致，但數(shù)值不相等。這是一種常見的、較單純又容易消除的故障。采用傳統(tǒng)的繩測法測量真實(shí)的上空距離，如果實(shí)測值與儀表顯示上空距離相一致，證明儀表本身品質(zhì)沒有問題。由雷達(dá)液位計(jì)的工作原理可知，實(shí)際液位由空罐距離E減去測量參考點(diǎn)到介質(zhì)表面的距離D求得，因而空罐高度必須準(zhǔn)確無誤才能保證測量準(zhǔn)確可靠，所以，在標(biāo)定前必須實(shí)地測量，以取得最真實(shí)的數(shù)據(jù)。如果儀表接入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，還應(yīng)檢查儀表滿量程參數(shù)和計(jì)算機(jī)組態(tài)數(shù)據(jù)是否一致。

5 測量值明顯失真

故障表現(xiàn)為液位變化而測量值恒為常數(shù)，當(dāng)儲罐排空或?qū)M時(shí)儀表保持一個(gè)明顯的假料位，也或者表現(xiàn)為槽罐內(nèi)物料將滿時(shí)顯示彈回一個(gè)低值。造成這類故障的通常是以下原因：①天線結(jié)疤。厚而濕的結(jié)疤會對微波產(chǎn)生強(qiáng)烈的反射，使儀表測量值保持一個(gè)恒定的高液位值。②物料排空時(shí)天線或附近的凝聚物產(chǎn)生干擾回波。③物料排空時(shí)，槽罐內(nèi)固定組件引起強(qiáng)烈回波。

針對上述情況應(yīng)采取以下方法進(jìn)行解決：①仔細(xì)清理天線和天線附近的附著物。②激活并合理地設(shè)置“窗口抑制”距離?！按翱谝种啤币脖环Q為“近現(xiàn)場抑制”，此功能用以消除安裝法蘭焊縫、天線或其附近掛料對測量的影響，是優(yōu)化測量的一種有效手段。它通過設(shè)定近現(xiàn)場抑制距離，儀表將此范圍內(nèi)的回波注冊為干擾回波不進(jìn)行測量。③“固定組件回波抑制”。雷達(dá)液位計(jì)除了由軟件智能濾除干擾回波外，還可以通過注冊干擾波的方法進(jìn)行固定組件回波抵制。④槽內(nèi)物料將滿時(shí)儀表顯示一個(gè)比較低的料位，是由于液面升高槽內(nèi)多重回波增加，程序處理時(shí)將一束時(shí)間行程較長的回波錯(cuò)誤地識別為測量回波，從而計(jì)算出較大的上空距離。針對這種情況，應(yīng)修改近現(xiàn)場抑制距離，以消除多重回波的影響。

6 測量值波動(dòng)

在槽內(nèi)由于攪拌介質(zhì)表面劇烈起伏，或是因?yàn)橄铝鲜沟貌蹆?nèi)臨時(shí)性干擾回波增強(qiáng)，從而測量值波動(dòng)。除了改善應(yīng)用參數(shù)（激活浮點(diǎn)平均曲線算法），激活近現(xiàn)場抑制，增大輸出阻尼外，還應(yīng)檢查儀表的安裝位置，或是考慮安裝更大規(guī)格的天線。

根據(jù)平時(shí)積攢的經(jīng)驗(yàn)，如果是卡件供電的兩線制儀表，還應(yīng)檢查DCS模擬量輸入卡件是否有足夠的帶負(fù)載能力。沉降160槽雷達(dá)液位計(jì)曾出現(xiàn)被測液面平穩(wěn)但測量值劇烈波動(dòng)的故障，在進(jìn)行全面檢查后確定是DCS系統(tǒng)的AI卡帶負(fù)載能力不夠。將儀表由卡件通道供電改為外供電方式，測量信號經(jīng)隔離器送入卡件，儀表故障消失。

7 失波

故障表現(xiàn)為儀表出現(xiàn)“失波”錯(cuò)誤或死機(jī)。在對低介電常數(shù)液體進(jìn)行測量時(shí)，因?yàn)橐后w的反射能力弱，經(jīng)常會出現(xiàn)失波的現(xiàn)象，但在氧化鋁行業(yè)不存在液體反射能力弱的問題，因此失波多是由于漩渦、湍動(dòng)的液面、稠而厚的泡沫使得雷達(dá)波擴(kuò)散或被吸收，因而回波微弱甚至沒有回波。對待這種情況，應(yīng)根據(jù)容器內(nèi)工藝特性設(shè)定最優(yōu)的應(yīng)用參數(shù)。

采取以上措施沒有明顯效果的話，應(yīng)改換安裝位置或更大尺寸的天線，以增強(qiáng)回波強(qiáng)度。使用導(dǎo)波管或旁通管是解決失波現(xiàn)象頻繁的有效方法，但安裝工作量大，而且不適于易結(jié)疤料漿。

8 常見故障及解決方法

雷達(dá)液位計(jì)常見故障及解決方法，具體見表1.

表1 常見故障及解決方法

9 結(jié)論

大型石油化工行業(yè)的液位測量選用了雷達(dá)液位計(jì)進(jìn)行測量。這種測量方法滿足了石油化工行業(yè)對精度性、重復(fù)性、穩(wěn)定性的測量需求。雷達(dá)液位計(jì)是目前各類液位測量儀表中適用范圍最廣、測量最精確、維護(hù)最方便的一種。隨著價(jià)格的降低，性價(jià)比的提高，應(yīng)用將會越來越廣泛，在液位測量中發(fā)揮越來越重要的作用。

雷達(dá)液位計(jì)在石油化工行業(yè)中的使用中會遇到很多日常問題，對此，要及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決，防止在以后的工作中出現(xiàn)狀況。更何況石油化工行業(yè)也是屬于高危行業(yè)，日常工作的細(xì)致對安全工作是有幫助的。

［1］祝茂忠.外測液位計(jì)在液氨球罐上的應(yīng)用［J］.石油化工自動(dòng)化，2016（05）：75-77.

［2］李碩.導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)測量技術(shù)研究［D］.成都：電子科技大學(xué)，2014.

〔編輯：張雅麗〕

TQ056.1+4

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.13.120

2095-6835（2017）13-0120-02