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    雷達液位計在長慶原油儲罐上的應用

    發布:2022/6/29 18:01:30人氣:58
    一、雷達液位計相關介紹
    1、雷達液位計原理
    雷達液位計的基本工作原理是發射一反射一接收。雷達傳感器的天線在發射電磁波信號時,都是以波束的形式發射出去的。發射波在被測物料的表面產生反射,反射回來的回波信號仍然由天線進行接收。發射和反射波束中的每一點在采樣時,都使用超聲的采樣方法進行采集。信號通過智能處理器處理之后,得到介質和探頭兩間的距離,送到終端顯示器進行顯示和報警以及操作等。雷達液位計發射出的微波脈沖的能量不僅低而且還十分的短小,它要通過天線系統才可以發射才能接收得到。不過,雷達波的運行速度卻是以光速進行的。它的運行時間可以使用電子部件轉換成為信號。這種奇特的時間延伸方法可以保證在很短的時間內,進行穩定而又精確的測量。
    即使在工程比較繁雜的工作環境下,有虛假回波的存在,只要使用新型的處理技術和調試軟件也可以準確的分析出物位所在的回波?,F在使用的雷達液位計主要有兩種測量方法:其一,高頻連續波式,其二就是脈沖式。調頻連續波是在頻域中,進行信號的分析,而脈動沖式地是在時域中進行信號的分析。兩者相比較而言,前者的測量精度較高,后者的測量精度較低。
    2、雷達液位計的特點
    雷達液位計zui大的優點就是無論環境多惡劣的情況中,它都可以進行工作。它的特點主要有以下幾點:
    2.1準確度較高
    由于電磁波不受環境等外部條件下影響,雷達液位計沒有任何零件和油罐內的介質接觸,所以,它也不會受溫度的壓力和氣體的影響,可以快速精確地測量出很多種介質的液位。
    2.2可以測量出所有的介質
    由于微波信號和可見光相似,所以,它也能穿透空間。但它的反射功率要受被測介質的導電性和介電常數影響。若介電常數越大時,它的回波信號的反射效果也就會很好。
    2.3精確且可靠性較強
    由于微波幾乎不受外界干擾,它與測量介質不是直接接觸,所以,幾乎可以被運用到任何場所中。例如:液位測量、真空測量或者料位測量等等。由于被測量的物體都是使用一些高級材料制作而成,在十分復雜的化學和物理環境中的壽命都十分長久。還可以提供一些精確而可靠并且穩定的模擬量或者數字量的物位信號。
    2.4安全節能
    由于微波的發射功率比較小,zui大也只有0.03mW/cm,所以,會被金屬容器外壁靜電屏蔽。因此,不會受到限制而被應用于所有場合,即使在人群中也不會有影響,因為它對人體沒有任何的傷害作用。
    2.5適應范圍較廣
    自罐體的形狀來分析,雷達液位計可以對不同的臥罐和圓柱椎體罐、球罐以及柱形罐的液位都可以進行測量;而從其功能分析,也可以對緩沖罐和旁通管、儲罐以及微波管的液位進行測量:而從測量的介質分析,不僅可以對液體和料漿進行測量,對顆粒的物體也可以進行精確的測量。
    3、雷達液位計的應用
    雷達液位計從天線的形式可以分為以下三種,即錐體天線和桿狀天線以及拋物面天線。錐體天線一般用于安裝在罐頂或者安裝導波管上,多用于一些測量范圍較大的場合中:而桿狀天線,由于其尺寸過小,并有聚四氟乙烯的材質露在儲罐的大氣中,所以常用在具有衛生要求,或者腐蝕性化工的物料測量應用中:對于拋物面天線來說,通常情況下,用于液體和固料這兩種測量范圍中,因為,它的直徑較大,雷達波束較窄,所以用在很長距離的測量拋物面天線,即對污染zui不敏感的天線。一般情況下,它用在具有嚴酷天線粘結像瀝青和液太硫磺類似的環境中較多。
    對于計量級別較高,精度也較高的雷達液位計來說,它的測量原理一般是使用調頻連續波式。除了一些燃料油和瀝青等粘度很大,并容易因冷凝固的儲罐使用拋物面天線以外,其他的儲罐通常使用錐體天線。在內浮頂罐設計中,有導波管,這樣可以達到儲罐液位的精確測量。除此之外,還在地面就地設計了指示表,可以直接顯示出液位值,以便于現場操作人員的檢查。
    4、雷達液位計的安裝注意事項
    雷達液位計在安裝時,要與罐壁保持一定的距離,要避開加熱盤管和其他罐的出入口,這樣在進行測量時,雷達波才能精確的反映出真實的液位。錐體天線中,設有保護罩,它可以防止介質因冷出現疑固給測量帶來影響。在內浮頂儲罐上,要求導波管內部的表面平滑并不能有一點的瑕疵,同時,還要開兩個對稱的小孔。確保雷達在波的過程中,不受任何的干擾。燃料油的拋物面雷達一般設置在儲罐的透光孔上。
    在安裝時,要盡量滿足以下條件:
    1)對于圓形狀的儲罐,液位計要和罐壁的距離zui好保持在罐徑的六分之一至四分之一之間,直徑小的罐安裝點與罐壁的zui近距離不能少于30cm;
    2)在安裝圓形罐位置時,不能選用其中間位置,這樣會直接干擾信號,將會收不到有效信息;
    3)安裝時,不能安裝在被測液體流入口的正上方上:
    4)在信號波的范圍內,不要安裝一些限位開關或者溫度傳感器等裝置:
    5)注意罐內壁的對稱裝置,例如:加熱線圈和空間環狀物以及障礙物等,這些都可能直接影響到測量的準確性:
    6)進行安裝時,要把標記標在法蘭的兩個螺栓孔的正中間位置。
    7)安裝時,喇叭的天線要與液面垂直,確?;夭ǖ馁|量,避免收到假回波。
    8)喇叭狀的天線一定要延長到連接管以下。
    4、影響雷達測量的因素
    在實際應用中和參考條件下,雷達液位測量儀表的精度是不同的。主要原因就是罐體本身就是一個測量系統的一部分。罐體和它內部的障礙物對微波的干擾決定性了所能得到的精度。所以,影響測量精度的因素主要有:
    1)儀表內部和天線連接處的阻抗躍變:
    2)安裝短管內的阻抗躍變;
    3)罐內障礙物的干擾反射:
    4)罐壁和罐的頂部以及其底部引起的多次反射:
    5)高頻頭沾染粘附物:
    6)罐內油氣或者蒸汽過大,結露或者出現過強的反射。
    若使用在導波管中進行安裝時,還要注意以下事項:
    1)電磁波的時間行程會現現變化,此時變化和導波管的直徑以及其內部的平整程度有很大的關系:
    2)受導波管內徑變化的影響,引起電磁波傳播方式的變化。
     
    二、雷達液位計在長慶原油儲灌上的應用
    由于中間站內的原油罐屬緩沖罐,罐位的測量不做交接計量使用。所以,選用的雷達液位計完全可以滿足精度要求。但在其安裝的位置上,卻遇到了很大的難題。由于罐位測量原來使用鋼帶式液位計,以前安裝的孔太小,除此之外,原浮球導向鋼絲會影響雷達測量的精度和它的穩定性,所以,不適合雷達液位計的安裝。就此現狀,只能使用罐項的入孔,不過,這個孔徑卻又太大。經過精心的改造后,加裝變徑法蘭改變安裝孔徑,滿足安裝的要求。此單位選用的雷達液位計,其防爆等級為Eexd(ia)ⅡCT6本安型,其天線尺寸為喇叭型250mm/10”計,輸出4至20 mA HART。4行顯示VU331。使用以上形式安裝以后,就需要使用VU331操作模塊對液位計進行設置和標定,它的調協在選項和操作方法步驟如下圖所示:
    1)進入主菜單時,要從E鍵進進入,主菜單主要包括基本設定代碼00:安全設定的代碼為01:線性化的代碼為04選項。光標要選在第一項,按E鍵確定,進入基本的設定組中。
    2)按E鍵盤后,可以進入“罐體形狀”,設定選項,此功能可以選用安裝罐體的形狀,也可以使用項包括的旁通管、拱頂罐、平頂罐和臥式柱形罐、導波管以及球罐等。進行設定此項時,可以用“+”或者“-”移動光標,進行選擇罐體的形狀,在選擇“拱頂罐”,按E鍵確認。
    3)按E鍵確認以后,進入下一個選項“介質特性”,此功能主要用于選擇所測介質的介電常數,這時就需要根據所測介質特性進行選擇,介電常數的選擇。用“+”或“-”移動光標進行介電常數的選擇。由于測量介質為原油,所以要選擇1.9至4.0選項。
    4)按E鍵確認以后,進入下一項,即“過程條件”,此項功能用于選擇過程條件??蛇x擇標準、波動表面、快速變化和平靜表面、測試無濾以及攪拌器等。這里的選擇為“標準”。
    5)按E鍵確定并進入下一項。“空罐標定”,此功能用于輸入從法蘭(測量的參考點)到zui低液位距離(E為空罐標定一零點)。用“+”或者“-”鍵,輸入空高E值(也是雷達法蘭面到罐底的距離,有如15m)。
    6)按E鍵確認進入下一項,滿罐標定,此功能用于輸入從量低液位到zui高液位的距離,也就是F=滿罐標定一量程。輸入zui大量程值,此量程應該和顯示罐位的上位機相同。
    7)其它設定。通常情況下,通過以上基本的設定,雷達液位計就可以做測量工具了。如果根據出現的情況,例如:測量不準,波動等,就要對相應的功能進行調整,并要和控制室顯示設備連接以后,雷達液位計就可以投入使用了。若在導波管內進行安裝,就需要設定導波管的直徑等參數,如果加裝了延長管,還要設定延長管的長度等。
     
    三、易出現的問題及其處理
    在應用的過程中,會時常出一些問題。例如:出現測量值躍變和無輸出以及示值波動力等。
    1、測量值在一定的區間內躍變
    這種情況可能是被測面不穩定,或者原油掛壁現象嚴重而造成的,也就是信號被削弱了。除此之外,雷達液位計發射天線附近可能有粘附物,致使測量結果出現波動。
    2、測量值沒有變化
    出現這種情況,可能是因為波束范圍內有固定的反射面,導致過強的干擾,需要對液位計安裝孔進行檢查,或者延長桿、罐壁等。還有一種原因就是雷達液位計的電子模塊失效時,也會導致這種情況發生,這時需要聯系維修人員對其進行檢測或者更換。
    3、失波,也就是回波太弱。造成這種現象的原因可能是天線方向和液面不垂直:液面被干擾,有泡沫?;蛘呤抢走_天線上結露或有粘附物。這時就要對天線方向進行調整,清洗天線等。
    除了以上所提到的以外現象,雷達液位計從一個罐移到另一個罐進行使用時,如果只對其進行基本的設定和修改就進入使用,會導致工作不穩定。這時就要對其進行復位,讓雷達液位計對新的安裝環境進行重新學習,而后再進行基本參數的設定,這樣才可以再次投入使用。
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