非接觸雷達液位計在磨煤機給水液位測量中的應用及維護
日(ri)期:2014-08-01 09:35:45 來源(yuan): 作者:
摘 要:雷達(da)液位(wei)計(ji)作為(wei)非(fei)接(jie)觸式物(wu)位(wei)測(ce)量(liang)儀(yi)表(biao),具有連續(xu)測(ce)量(liang)精(jing)度高,測(ce)量(liang)范圍(wei)廣,幾乎不受被測(ce)介質溫度、壓力、蒸(zheng)汽(qi)、粉塵及腐蝕(shi)有毒(du)惡劣工(gong)況的(de)(de)限制(zhi),安裝方便,維護(hu)操作簡單,故(gu)障率(lv)低等特點。這使其成為(wei)許多特殊(shu)場合物(wu)位(wei)測(ce)量(liang)的(de)(de)首選儀(yi)表(biao)。
中煤陜西榆林(lin)能(neng)源化(hua)工(gong)有(you)限公(gong)司氣化(hua)裝置(zhi)研(yan)(yan)磨(mo)水(shui)(shui)(shui)槽(cao)(cao)由低壓灰水(shui)(shui)(shui)、真空(kong)過濾機(ji)濾液(ye)、研(yan)(yan)磨(mo)水(shui)(shui)(shui)池渣水(shui)(shui)(shui)、MTO 凈化(hua)水(shui)(shui)(shui)、酸性(xing)凝液(ye)、低壓冷(leng)凝液(ye)作為工(gong)藝(yi)補水(shui)(shui)(shui),用(yong)新鮮水(shui)(shui)(shui)來(lai)調節研(yan)(yan)磨(mo)水(shui)(shui)(shui)槽(cao)(cao)的液(ye)位(wei)(wei)。研(yan)(yan)磨(mo)水(shui)(shui)(shui)槽(cao)(cao)內液(ye)體經研(yan)(yan)磨(mo)水(shui)(shui)(shui)槽(cao)(cao)攪拌器(qi)(qi)攪拌均勻,再經研(yan)(yan)磨(mo)水(shui)(shui)(shui)泵加(jia)壓,作為磨(mo)煤機(ji)給(gei)水(shui)(shui)(shui)。由于介質較臟,易沉淀,罐體小且有(you)攪拌器(qi)(qi),單法蘭、靜壓、導波雷達、浮球等(deng)液(ye)位(wei)(wei)計在此(ci)工(gong)況下無法使用(yong),只能(neng)采用(yong)非接觸(chu)式測(ce)量儀表,因(yin)此(ci)該罐采用(yong)了(le)三暢(chang)非接觸(chu)智(zhi)能(neng)雷達液(ye)位(wei)(wei)計,但(dan)裝置(zhi)開工(gong)后液(ye)位(wei)(wei)計經常(chang)性(xing)指示不準,幾乎每天(tian)都要(yao)處理(li)1-2 次,給(gei)生產裝置(zhi)運行造成很大(da)影響,為了(le)解決雷達液(ye)位(wei)(wei)計故障頻率高的問題,通過理(li)論(lun)和(he)現(xian)場試驗的方法,分析故障產生的原因(yin),并提出相應的對策。
雷達液位計是一種應用于固體和液體物位測量的范圍廣范的FMCW 雷達物位計,天線發射的微波到被測介質表面,微波頻率被連續調制,接收器記錄被測介質表面的反射信息,當發射信號在接收信號時,已經改變了它的發射頻率,由相關聯的信號得到一個頻率差,該頻率差和表面反射距離成正比。信號處理部分將發射信號和回波信號進行混合處理,得到混合信號頻譜,再由軟件,計算出天線到介質表面的距離,通過設定的罐體參數,即可算得實際的物位。
1.2 產品特點
(1)參數設定方便,用HART 通訊器或pc 加軟件都可進行組態,便于維護。
(2)雷達物位計采用了高達24GHz 的發射頻率,天線尺寸小,便于安裝。
(3)雷達液位計采用四線制設計,保證了儀表有足夠的發射功率。
(4)波長更短,對在傾斜的固體表面 有更好的反射。
(5)波束角小,能量集中,增強了回波能力的同時,又有利于避開干擾物。
(6)幾乎不受大氣中水蒸汽、溫度和壓力變化影響。
2 故障判斷處理
2.1 液位計指示不準
現象:故障表現為測量值與實際液位變化趨勢一致,但是數值存在固定誤差。
原因:儀表指示跟隨測量變化,可以說明儀表工作正常,其測量偏差固定,可以斷定為雷達液位計參數設定不當所造成。
對策:在標定參數前,明白儀表的管口高度、容器高度、量程上下限參數的測量方法,并進行實地測量,以取得zui真實的數據。輸入參數時,還應注意儀表選用的長度單位。
2.2 液位計指示不變
現象:故障表現為測量值與現場實際液位明顯不符,且維持不變。
原因:由于研磨水槽內工況負責,時常存在高溫水汽,雖然蒸汽對雷達測量幾乎沒有干擾,但是這些水汽在天線頭冷凝成大量密布的水珠,造成錯誤的雷達回波,從而導致儀表輸出保持不變;使用中也曾遇到發射天線清理后,指示仍然保持滿量程,通過對雷達液位計解體檢查,發現雷達內部發射頭存在水珠,主要原因是雷達天線與法蘭之間的密封不好,存在間隙,從而造成了水汽進入雷達發射頭并冷凝,形成水珠,反射了雷達波,因而影響了測量。雷達液位計失波也是造成指示不變的原因,由于研磨水槽罐頂中間位置安裝有攪拌器,運行時管內液面劇烈起伏變化,使得雷達波擴散或被吸收,因而回波甚微甚至沒有。
對策:雷(lei)達(da)天(tian)線凝結水汽時,需要將(jiang)儀表拆卸,對天(tian)線擦(ca)拭干凈,恢(hui)復(fu)安裝后可以恢(hui)復(fu)正常,也可以在(zai)現場對液(ye)位計增加反吹風措(cuo)施,防止水汽的集(ji)結。針(zhen)對密(mi)封不好的問題,拆卸雷(lei)達(da)喇叭(ba)口(kou),在(zai)天(tian)線和(he)法蘭連(lian)接處涂抹密(mi)封脂或在(zai)天(tian)線上(shang)纏繞四氟(fu)帶,再用雷(lei)達(da)喇叭(ba)口(kou)壓緊(jin)固定,該問題即可到解決。在(zai)測量(liang)介(jie)質的反射回波丟失或者較弱時,我們可在(zai)這(zhe)里通過設(she)置(zhi)(zhi)表面結構(Surface)選項來(lai)改善(shan)測量(liang)結果(guo),如果(guo)測量(liang)介(jie)質波浪(lang)形狀高度超過1cm,應選擇波紋設(she)置(zhi)(zhi),紊亂設(she)置(zhi)(zhi)建(jian)議(yi)在(zai)波浪(lang)高度超過10cm 時使用。通過設(she)定液(ye)位計參(can)數(shu)中的液(ye)面類型,由波紋改為紊亂后,回波有(you)很大改觀,信噪比(bi)恢(hui)復(fu)到40 左右。
2.3 液位計指示波動
現象:故障表現為測量值存在劇烈的起伏變化,沒有特定的規律,完全不追隨實際液位變化。
原因:安裝在研磨水槽罐頂的攪(jiao)(jiao)拌(ban)器,運行時(shi)(shi)(shi),液(ye)(ye)(ye)面波動(dong)(dong)大,偶爾還會引起(qi)介質飛濺。另一(yi)方(fang)面工藝(yi)水和(he)新鮮水補水管(guan)線出口正(zheng)對(dui)攪(jiao)(jiao)拌(ban)器轉(zhuan)軸(zhou),雖(sui)然下料口沒(mei)有正(zheng)對(dui)雷達(da)液(ye)(ye)(ye)位(wei)計(ji)測量口,但當(dang)調(diao)節閥開大時(shi)(shi)(shi),流體(ti)碰到攪(jiao)(jiao)拌(ban)器轉(zhuan)軸(zhou)后向四周飛濺,在雷達(da)液(ye)(ye)(ye)位(wei)計(ji)下方(fang)形成假液(ye)(ye)(ye)面,假液(ye)(ye)(ye)面高度也隨閥門開度變化而(er)變化,故使用時(shi)(shi)(shi)經常(chang)出現液(ye)(ye)(ye)位(wei)波動(dong)(dong)情況(kuang)。
對策:首先,在保證工藝安全的情況下,適當增加液位計輸出阻尼和傳感器采樣阻尼,減少虛假回波造成的液位指示數值的波動。
其次,修改液位計盲區(Dead band)選項,這個盲區定義了一個從障礙物到液位計法蘭的距離,該抑制的干擾由管口、密閉容器內的障礙物及天線等產生,以使儀表獲得有效測量值。雖然修改盲區可以避開下料口形成的假液面,但是還應注意當實際液位高于盲區所定義的液位高度時,正確的回波被否定,液位計把耗時更長的回波作為測量值,造成液位指示偏低。使用這些方法后,雷達液位計的處理頻次明顯降低,但是造成影響液位計測量的工況原因仍然存在,zui終與工藝人員溝通,對雷達液位計進行移位實驗,暫時選取避開假液面的人孔位置安裝, 實驗取得了很好的結果,液位計工作穩定可靠,為進一步的技術改進奠定了基礎。
3 結束語
通過以上現場經驗的總結,處理雷達液位計故障時,首先應從液位計的安裝、現場工況等根源處著手,再在使用中采取相應的消除干擾措施,這樣才能zui大限度地降低儀表的故障機率,真正體現其連續可靠、高精度的優點。
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