测量罐里的液位(某厂罐区4座加氢液化气罐顶导波雷达液位计故障分析)

Posted 2023-05-31

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测量罐里的液位(某厂罐区4座加氢液化气罐顶导波雷达液位计故障分析)

某公司烯烃项目全厂罐区拥有各类型储罐60余座，其主要介质包括：石脑油、丙烯、乙烯、油洗液化气、加氢液化气、液氨、丁二烯、丁烯-1以及燃料油等。其中加氢液化气设立4座球形储罐，每台储罐罐顶同时安装1台导波雷达液位计及1台伺服式液位计用于工艺人员实时监测液位变化及事故状态下联锁触发的条件。

自开车运行以来，全厂罐区4座加氢液化气罐顶导波雷达液位计均出现无规律的测量不准现象，在与伺服液位计的趋势比较过程中发现：虽然雷达液位计故障发生的时间不同，但四者的历史趋势均显示在某一时刻某一液位（尤其是低液位）时，仪表输出突然保持不变，随实际液位的变化雷达液位计的输出偏离正常值愈来愈大，又在一段时间以后，仪表指示突变至正常值。

通过梳理确认4台雷达液位计的工艺环境、安装方式、设备规格以及仪表型号完全相同，故笔者将此种现象合并为同一个问题进行研究并提出可靠的解决方案，最终得以实施。

1、故障原因分析

（1）工艺环境分析

加氢液化气储罐为标准的球型储存罐设备，无任何工艺反应产生，罐内无搅拌器，罐体附近无压缩机、泵组等大中型用电设备，4座储罐的大小、规格及标高均一致，4台雷达液位计均选用某公司生产的同一型号导波缆绳式雷达液位计。

（2）工作原理

此型号雷达液位计出厂时采用物位回波的测量方式，以时域反射原理（TDR）为基础，雷达液位计的电磁脉冲在空气中以光速（V 0）沿钢缆传播，当脉冲信号遇到被测介质表面时，雷达液位计的部分脉冲被反射形成回波并沿相同路径返回到脉冲发射装置，发射装置与被测介质表面的距离同脉冲在其间的传播时间（t）成正比，经计算得出发射装置至液面的距离（D）。

如图1所示，可以得出液位高度（L）的计算公式：L= 空标（E）-V 0t/2（1）

即：液位百分比（l）=（L÷F）×100%

（3）分析原因

显然雷达液位计的测量不受介质变化、温度变化、惰性气体及蒸汽、粉尘、泡沫等的影响。影响导波雷达液位计测量的因素除了安装方式和外界信号干扰以外还有一个重要因素——介电常数（就是我们常说的DC值），介电常数愈大，介质物位反射回来的雷达回波信号就愈强。当被测介质的介电常数＜2.0时，雷达液位计的回波信号就会很弱。液化气的介电常数为1.6~1.9，液化程度受温度、压力变化影响较大，加之加氢液化气的不稳定性，导致介质介电常数变化较频繁、变化范围较大。

介电常数过低会导致雷达波到达介质表面时，被介质反射回脉冲发射装置的雷达波减少，从而使得回波信号变弱，雷达液位计信号处理单元会发出故障信号，变送器输出则会按照预先设置的故障输出模式（最后一个有效值）进行输出，即产生了雷达液位计输出值保持不变的情况。