雷达液位计故障分析及维护策略

雷达液位计故障分析及维护策略

关彦斌 梁立明 段兴兵

中国石油庆阳石化公司，甘肃庆阳 745000

摘要:本文简单介绍了雷达液位计常见问题及干扰回波的处理方法,主要阐述了罗斯蒙特雷达液位计在庆阳石化公司罐区及硫磺污水池应用中典型的故障,通过分析故障产生的原因提出相应的解决方法。针对雷达液位计在罐区及硫磺污水池应用过程中出现的故障，采取不同的解决策略及防护措施，从而大大降低了雷达仪表故障率降。

关键字：

雷达液位计 组态 信号门限值 故障处理

雷达液位计是一种非接触式、可靠性较高的液位测量仪表。非接触式测量是近年来测量物位的主要方法，综合解决了大多数标准插入式仪表检测元件易被介质污染和腐蚀等诸多难题。此外雷达液位计因雷达波能穿透许多泡沫、烟雾及蒸汽等介质，不受变化的环境影响可靠地测量出精确的液位值。罗斯蒙特雷达液位计采用非接触测量方式受测量介质特性影响小、测量精确可靠，不需要重新标定，因而可增加正常运行时间护等优点,在石油化工行业得到广泛应用。

1、罗斯蒙特雷达液位计原理

罗斯蒙特雷达液位计采用储罐中产品的液位由罐顶天线发送的雷达信号测量。在雷达信号被产品表面反射后，天线会检取回波。由于信号频率是变化的，回波的频率与此时发送的信号的频率稍有不同。频率差与距产品表面的距离成正比，因此可以精确计算液位。这种方法称为调频连续波 (FMCW)。

2、罗斯蒙特雷达液位计使用情况

庆阳石化公司罐区雷达液位计主要用总线输出至FCU（现场通讯单元）用于连接现场设备和控制室的上位机,输出MODBUS协议信号一台现场通讯单元最多可连接32台现场雷达输出信号给系统数据通讯设备,提供6路(FB及GB)通信口用于信号输入及输出提供4路FB信号输入口, 每一路FB口(即一根电缆) 最大允许连接8台设备(雷达液位计)。

2.1 罐区雷达液位计使用情况：

储运罐区使用罗斯蒙特雷达液位计共计48台，投用以来测量数据准确、运行稳定、维护工作量相对较小。但也出现过故障，2013年12月份，302、303两个单元雷达夜位计测量均出现过通讯中断的情况，经检查由于气温降低原因，现场阻抗过大，因每一路通讯端口FB口最多允许连接8台雷达液位计，阻抗过大超出了FB口自身承载台数，所以会出现通讯中断的情况。

经过认真分析和反复试验发现：在雷达液位计通讯端口（FB口））加250欧姆电阻对降低现场阻抗有较好的效果，可以使正常通讯电阻保持在8~10欧姆之间，保证了液位计通讯通畅。 同时为了防止因为气温降低影响到通讯电缆阻抗增大影响到通讯畅通，对现场雷达液位计增加伴热、保温等防护措施，保证了液位计正常的工况要求。通过此技术小改造，罐区302、303单元雷达液位计通讯畅通，运行正常平稳。

2.2 硫磺回收装置液位计使用情况：

硫磺回收装置使用罗斯蒙特雷达液位计共计2台,分别用于测量污油池和冷却水池液位，现场液位计采用喇叭口天线使用HART协议通信至仪表控制室，测量介质为污油和水,测量量程为0－4.5m。正常气温时液位计测量值准确，工作稳定。冬季气温下降加热蒸汽半信凝结水雾产生的干扰会影响到液位计测量值准确度，甚至会造成液位计故障回零。在日常维护工作中通过及时清理天线、降低工艺蒸汽量、设置门限值为150 mV等措施来保证液位正常工作。

3、液位计常见故障分析及维护策略

3.1 常见故障原因分析

液位计的设计造型、天线安装、测量介质工况、工作环境变化等诸多因素都会造成液位计测量不准确或者运行故障，常见如下故障：

3.1.1　实际液位存在偏差

实际液位和测量值之间存在较大误差（最大可达0.05米）。原因分析：雷达液位计基本参数设置不正确；液位计的天线周围空气湿度过大，水雾等对信号产生干扰产生测量误差；

3.1.2　实际液位波动或干扰

　 雷达液位计测量值大幅度波动甚至示值干扰。原因分析：雷达液位计测量天线上有粘有冷凝水珠；所测液面形成湍流、搅拌或泡沫造成虚假液位；雷达液位计、安装位置不合理，安装于下料口上方等部位,经常出现临时性干扰回波,从而造成液位测量值较大幅度波动。

3. 1.3　实际液位处于死值状态

雷达液位计测量值处于死值状态，此故障多出现于雷达液位计调试期间。故障原因分析：被测罐内有搅拌器等障碍物，雷达波在障碍物上有很强的反射, 所形成的强大回波会引起强度较大的干扰回波,甚至会造成液位计频繁死机；

3. 1.4　液位计本身故障

液位计显示面板无显示、无电流输出或电流输出与现场面板显示不一致、有相关故障代码等。故障原因分析：仪表显示面板故障、电源板、电流输出板等元件自身故障（多数情况是密封不好，容易进水造成电路板烧坏故障）等

3.2 故障处理及仪表维护策略

策略一：做好雷达液位计的选型，仪表选型时,应选择尺寸大一些的天线。对固体或粉末介质应考虑抛物面天线。从而减少由于造型不当导致的液位计出现测量误差，喇叭口天线较杆式天线测量量程大,但杆式天线雷达液位计抵御由于水蒸气产生的冷凝水的影响较小。保持雷达液位计的天线清洁。在清理结疤或粉尘时注意保护发射头,以免损伤,影响测量。

策略二，断电重新启动雷达或将雷达发射头拆下,将天线上冷凝水擦拭干净,重新安装好雷达后,观察雷达液位计的显示是否正常,必要时使用现场二次显示表在服务菜单中重新搜索回波。

策略三：增大上盲区(Hold off Distance或Upper Null Zone) ,上盲区一般为500 mm；用仪表的满罐处理功能对参数设置；利用RadarMaster软件,在波谱图上建立ATP点,去除由接管引起的杂波。如果利用软件还无法处理好,应重新安装定位。用断电重启仪表或回波重新搜索功能,从仪表所测的多个回波列表中选择和实际料位相近的回波做为表面回波有可能使仪表恢复正常。

策略四：沉积污垢太多,造成仪表回波强度低于门限值,无法用软件处理方法来恢复,只有清理天线上的污垢或仪表天线附近的污垢,建议定期清理结疤,这样才能提高液位计的长周期运行；利用显示面板重新搜索回波；利用仪表空罐处理功能设置罐底免检区域；进行杂波处理。

4、结束语

雷达液位计应用了先进的雷达测量技术,以其优越的性能,在庆阳石化中发挥着越来越重要的作用。只有对生产现场深入了解,对雷达技术熟练掌握,才能合理地应用,发挥其应有的性能,降低雷达仪表的故障率,真正实现其高精度、高可靠性,节约备品备件,维持生产设备的稳定运行。并在庆阳石化储运罐区及硫磺回收装置使用效果良好。

参考文献：

郭剑花 《过程测量及仪表》化学工业出版社2010-07-01

韩 建，何学兰，黄 颖等.声学法测量湿蒸汽干度可行性研究［J］.化工自动化及仪表,2014, 251-254

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