某廠罐區(qū)4座加氫液化氣罐頂導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)故障分析

某公司烯烴項(xiàng)目全廠罐區(qū)擁有各類型儲(chǔ)罐60余座，其主要介質(zhì)包括：石腦油、丙烯、乙烯、油洗液化氣、加氫液化氣、液氨、丁二烯、丁烯-1以及燃料油等。其中加氫液化氣設(shè)立4座球形儲(chǔ)罐，每臺(tái)儲(chǔ)罐罐頂同時(shí)安裝1臺(tái)導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)及1臺(tái)伺服式液位計(jì)用于工藝人員實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)液位變化及事故狀態(tài)下聯(lián)鎖觸發(fā)的條件。

自開(kāi)車運(yùn)行以來(lái)，全廠罐區(qū)4座加氫液化氣罐頂導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)均出現(xiàn)無(wú)規(guī)律的測(cè)量不準(zhǔn)現(xiàn)象，在與伺服液位計(jì)的趨勢(shì)比較過(guò)程中發(fā)現(xiàn)：雖然雷達(dá)液位計(jì)故障發(fā)生的時(shí)間不同，但四者的歷史趨勢(shì)均顯示在某一時(shí)刻某一液位（尤其是低液位）時(shí)，儀表輸出突然保持不變，隨實(shí)際液位的變化雷達(dá)液位計(jì)的輸出偏離正常值愈來(lái)愈大，又在一段時(shí)間以后，儀表指示突變至正常值。

通過(guò)梳理確認(rèn)4臺(tái)雷達(dá)液位計(jì)的工藝環(huán)境、安裝方式、設(shè)備規(guī)格以及儀表型號(hào)完全相同，故筆者將此種現(xiàn)象合并為同一個(gè)問(wèn)題進(jìn)行研究并提出可靠的解決方案，最終得以實(shí)施。

1、故障原因分析

（1）工藝環(huán)境分析

加氫液化氣儲(chǔ)罐為標(biāo)準(zhǔn)的球型儲(chǔ)存罐設(shè)備，無(wú)任何工藝反應(yīng)產(chǎn)生，罐內(nèi)無(wú)攪拌器，罐體附近無(wú)壓縮機(jī)、泵組等大中型用電設(shè)備，4座儲(chǔ)罐的大小、規(guī)格及標(biāo)高均一致，4臺(tái)雷達(dá)液位計(jì)均選用某公司生產(chǎn)的同一型號(hào)導(dǎo)波纜繩式雷達(dá)液位計(jì)。

（2）工作原理

此型號(hào)雷達(dá)液位計(jì)出廠時(shí)采用物位回波的測(cè)量方式，以時(shí)域反射原理（TDR）為基礎(chǔ)，雷達(dá)液位計(jì)的電磁脈沖在空氣中以光速（V0）沿鋼纜傳播，當(dāng)脈沖信號(hào)遇到被測(cè)介質(zhì)表面時(shí)，雷達(dá)液位計(jì)的部分脈沖被反射形成回波并沿相同路徑返回到脈沖發(fā)射裝置，發(fā)射裝置與被測(cè)介質(zhì)表面的距離同脈沖在其間的傳播時(shí)間（t）成正比，經(jīng)計(jì)算得出發(fā)射裝置至液面的距離（D）。

如圖1所示，可以得出液位高度（L）的計(jì)算公式：L= 空標(biāo)（E）-V0t/2（1）

即：液位百分比（l）=（L÷F）×100%

（3）分析原因

顯然雷達(dá)液位計(jì)的測(cè)量不受介質(zhì)變化、溫度變化、惰性氣體及蒸汽、粉塵、泡沫等的影響。影響導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)測(cè)量的因素除了安裝方式和外界信號(hào)干擾以外還有一個(gè)重要因素——介電常數(shù)（就是我們常說(shuō)的DC值），介電常數(shù)愈大，介質(zhì)物位反射回來(lái)的雷達(dá)回波信號(hào)就愈強(qiáng)。當(dāng)被測(cè)介質(zhì)的介電常數(shù)＜2.0時(shí)，雷達(dá)液位計(jì)的回波信號(hào)就會(huì)很弱。液化氣的介電常數(shù)為1.6~1.9，液化程度受溫度、壓力變化影響較大，加之加氫液化氣的不穩(wěn)定性，導(dǎo)致介質(zhì)介電常數(shù)變化較頻繁、變化范圍較大。

介電常數(shù)過(guò)低會(huì)導(dǎo)致雷達(dá)波到達(dá)介質(zhì)表面時(shí)，被介質(zhì)反射回脈沖發(fā)射裝置的雷達(dá)波減少，從而使得回波信號(hào)變?nèi)?，雷達(dá)液位計(jì)信號(hào)處理單元會(huì)發(fā)出故障信號(hào)，變送器輸出則會(huì)按照預(yù)先設(shè)置的故障輸出模式（最后一個(gè)有效值）進(jìn)行輸出，即產(chǎn)生了雷達(dá)液位計(jì)輸出值保持不變的情況。

審核編輯黃宇