雷达液位计在石油储罐的测量的应用现状

雷达液位计在石油储罐的测量的应用现状

张洪庆

大庆石油管理局油田技术监督中心油气水计量检定站，黑龙江省大庆市 163000

【摘要】随着石化工业的不断发展，传统的液位测量仪已经无法满足石油气储存的要求，且随着罐区的不断增加，计量任务越来越重，所以在准确度和可靠度方面要求较高。所以必须找到一种测量精度高、自动化程度好的液位测量仪，而雷达液位仪是比较合适的选择。本文就雷达液位计的结构、选型、安装和维护等方面进行了详细剖析，并提出了几种故障的解决办法，希望能够为石油气储罐的正常运行提供保证，使其能够获得很好的经济效益与社会效益。

【关键词】雷达液位计；石油储罐；测量

0.引言

在石油贸易交接和成本核算中，对石油液等产品的计量准确度要求较高。而传统的液位计计量精度无法达到要求，也无法满足自动化需求。雷达液位计凭借自动化程度高、计量精度高和易于安装等优势，被广泛应用于石油储罐测量中。本文主要是围绕雷达液位计在石油储罐测量中的应用情况进行具体分析，并提出雷达液位计在使用中出现的常见问题解决方法。

1.雷达液位计的结构以及工作原理

1.1雷达液位计的内部结构

1.1.1表头

（1）变压器整流卡件：雷达液位计提供20-240伏特的交直流电源，能够便于切换交直流。（2）变送器接口卡件：安全输入时需要使用此卡件。（3）主板：主要功能是连接各功能卡件。（4）现场通信卡件：负责处理外部通信，不同的通信卡件需对应不同的协议。（5）模拟处理卡：主要是模拟输入信号和多路传输，让模拟电路集中在单个卡件上。（6）信号处理卡件：通过远程编程保存监测所得的数据。（7）温度多路复用卡：连接多台温度传感器，主要是单点温度和平均温度传感器。

1.1.2天线

雷达液位计中的天线主要是起到导波作用，天线具有多种形式，从而满足各种使用需求。天线主要是分为接触式和非接触式这两种，应用比较广泛的是非接触式天线。而非接触式天线又被分为以下几种：（1）喇叭型天线：该类天线一般被固定在拱顶罐，可以靠近罐壁进行安装；（2）导波管天线：需要使用浮顶罐导波进行安装，而导波连接单元可以进行拆装，这样更有利于进行人工检测；（3）抛物面天线：主要用于重组分和大量程。这几种天线属于不结液型，因而不会影响到测量精度^[1]。另外，非接触式天线不会直接与测量介质接触，所以不会被介质腐蚀，雷达的使用寿命也因此得到了保障。

1.2雷达液位计的工作原理

液位计是借助储罐顶部天线发射出的雷达信号进行测量的，雷达信号被液体反射后，天线就会接收回波。但是信号频率是不断变化的，所以回波接收到的信号频率稍微有点不同，两者之间的频率差与液体的距离成正比，而且能够通过计算得出，这种方法被称为调频连续波。

2.雷达液位计在石油储罐测量中的应用

2.1安装

为了高精度地测量介质液位，雷达液位计的安装环节非常重要，安装注意事项如下：（1）喷嘴：使用¢20＂喷嘴，就要确保喷嘴高度低于0.5米。另外，抛物面反射器的边缘与喷嘴低端夹角应小于5度，这样就可以形成雷达自由通道，为液位测量提供有利条件。（2）倾斜度：液位计中线与储罐中线的倾斜度不同，发射波和反射波的行程就会不同，测量也因此受到影响，所以在安装时要把液位计安装在储罐喷嘴上，再利用水准仪调整倾斜度，使其小于1.5度。（3）本体：雷达液位计的本体部分比较容易安装，主要是连接喷嘴、天线和表头，并通过水准仪让表头和储罐中线的倾斜度在规定范围内。（4）自由空间：抛物面天线的雷达波束宽度为10度，而该范围内罐顶到测量零点之间的空间就是可以自由活动的空间。如果自由空间内出现障碍，就会对雷达波产生影响，从而干扰测量结果。因此，在安装时要尽量规避自由空间内的一切障碍。（5）电气安装：确定好雷达液位计的模拟输出，如果有电源，电源线与信号线可以共用一对线；如果没有电源，就要为雷达单独提供电源，以防损坏仪表。

2.2自动控制

将雷达液位计接线盒中的数据线和电源线连接到总线电源梳理器中，然后再使用串行接口将其连接到工控机中，设置好罐区的各个参数，如需进行本安隔离操作，应通过安全栅连接到DCS端子。这样才能观察到罐区介质的液位变化情况，实现对罐区阀门的自动控制，让介质的液位保持在所需位置，实时掌握液位变化数据，再利用组态软件得出液位曲线图，了解各个设备的运行情况，从而降低人为因素对计量的影响。

2.3维护

（1）接地保护：为了防止漏电对电器元件造成损害，干扰传输信号，应将雷达表头和控制室信号接口的一端接地。（2）接线端口：接线端需要进行密封隔离处理，防止液体入侵导致电源短路，腐蚀电路板。（3）过激电压保护：在安装雷达液位计时应尽量避开雷电活动区域，并做好预防雷击的相关措施。（4）干扰信号：如果液位短时间内出现波动应及时找出原因，并找到解决之法。另外，如果被测介质是沥青或者同类介质，应清洗天线，以防出现测量误差。

2.4故障处理

（1）电源故障：雷达接线室主要有两条信号线和两条电源线，电源为220伏特，信号线主要是接入控制室，而温度变送器和压力变送器的电源是模拟卡提供的。常见的故障有雷达显示所有参数为0，表头不显示数据，检测人员发现电源卡坏了，推测是因为雷击造成的，更换了电容后，电源卡开始正常工作。（2）干扰信号故障：干扰信号故障主要分为两种：①

液位低于某个数值，雷达画面跳到高液位。比如说罐液位低于0.5米，系统画面就会跳到13米；当液位升至0.6米以上，画面就会显示正常的数值。检测人员分析认为，可能是罐内反射板安装角度不对，当液位低于某个数值，反射板回波能量大于液位回波，这就证明干扰信号要强于正常信号。因此，在检测维修储罐时，可以把反射板安装角度调整为45度，然后重新插上仪表，获得的数值均处于正常水平。②系统显示罐区液位是错误的，比如说液位低于2米时，系统画面出现error字样，无法接收到具体的数值。检测之后发现液位计供电和信号都没有出现故障，然后使用Master查看回波信号能量，结果发现能量稍显不足。打开雷达液位计头表，发现微波导向单元下面的过滤体上有杂质，清除杂质以后将其投入使用，液位计开始正常运转，没有再出现错误数据^[2]。

结语

雷达最开始只用于军事方面，现如今已被应用于交通行业与仪表行业，并且发挥了非常重要的作用。尤其是雷达液位计，它在测量罐区液位这方面举足轻重，实现了石油化工的自动化操作，而且提高了计量的准确度，简化了仪表工艺的流程，生产质量和生产效率也得到了保障。

【参考文献】

谭梦奇,王辉.雷达液位计在原油储油罐上的应用[J].油气田地面工程,2015,24(04):

43-44.

[2] 陈桂华,郭猛.SAAB雷达液位计在液化石油气球罐计量中的应用[J].计量技术,2013,14

(07):17-18.