雷达液位计在CO2汽提塔上的应用

 

雷达液位计是通过天线向被测介质物位发射微波，然后测出微波发射和反射回来的时间而得到容器内液位的一种仪表。雷达液位计因无位移、无传动部件、非接触式测量，不受温度、压力、蒸汽、气雾和粉尘的限制，适用于黏度大、有毒、有腐蚀性介质的测量，并且性能稳定、测量准确，而被广泛用于化工行业液位测量，但是不正确的安装和使用往往会导致液位计的测量性能和使用寿命受到影响。中海石油华鹤煤化有限公司尿素装置 CO2 汽提塔的液位测量使用的是Stamicarbon 和 Vega 公司合作开发的 VEGA PULS 66 雷达液位计，该液位计自 2015 年 9 月开车投用以来，多次出现无规律波动现象，严重影响工艺指标的控制，给工艺操作人员带来了不便，经过两年多的摸索与整改，消除了引起雷达液位计频繁波动的因素，测量一直比较稳定、准确。

 

1 液位计波动的原因分析

1.1 液位计天线或导波管内壁黏附尿液

汽提塔雷达液位计采用水平安装，电磁波通过90°弯向塔底的导波管传播，安装位置见图1。汽提塔液相容量较小（约3.6m3），液位测量范围窄（0.61m），液位较难控制。当工艺前系统出现故障导致尿素装置负荷波动，尤其是气化炉单炉停车，尿素装置负荷减半时，极易出现液位控制不稳而导致液位超过雷达液位计水平安装位置，使尿液进入导波管水平段，污染雷达天线。当天线或者导波管水平段黏附尿液时，雷达液位计发射的电磁波会在该位置发生反射，形成干扰波，当干扰波强度高于实际液面反射回波强度，并且干扰波未被抑制时，雷达液位计就会显示干扰波代表的液位值，当干扰波强度与实际液面反射回波强度相近并切换时，雷达液位计的显示就会出现波动。由于导波管水平段有2°倾斜，且气相温度较高，一般情况下黏在天线和导波管上的尿液会慢慢回流到液相，从而雷达液位计的显示值也会趋于正常，但一般需要一、两天时间。为了使液位测量尽快恢复正常，也可通过在 PACTware 中调整干扰波抑制曲线，抑制干扰波，从而快速解决液位波动问题。

1.2 雷达液位计伴热安装方式不当

雷达液位计自 2016 年 9 月开始出现液位无规律波动，通过 PACTware 监测发现发射波及回波信号较弱，分析雷达液位计本体可能出现故障。在 2017 年停车检修期间将雷达液位计下线检查，发现电子器件良好，天线无尿液及其他污染物，从而排除液位计故障损坏的可能性。经与 Stamicarbon 技术人员深入探讨后发现，现场保温、伴热安装存在较大问题。VEGAPLUS 66（高温版）雷达液位计伴热正确的安装图如图2 所示。

安装要求 ：

（1）雷达液位计小法兰工作温度不超过120℃，顶部电子配件不超过80℃ ；

（2）伴热蒸汽入口靠近雷达液位计侧，出口靠近设备侧 ；

（3）伴热zui大范围（灰色区域）不超过大法兰与小法兰间距的一半 ；

（4）伴热管与管嘴之间填充导热胶泥 ；

（5）蒸汽温度高于尿液气化温度5℃以上。而现场伴热的实际安装方式如图3 所示，小法兰处被伴热管包裹，雷达液位计整体用保温棉包裹保温，实测小法兰温度约170℃，顶部电子配件温度约85℃。雷达液位计在小法兰超出zui高工作温度50℃、电子配件超出的zui高工作温度5℃的工况下“病态”工作，导致信号衰减，示值波动。在按照图2所示的伴热安装方式重新改造伴热管后约1d 左右，雷达液位计恢复正常显示。

2 雷达液位计安装、使用、维护注意事项

2.1 雷达液位计安装

（1）检查导波管内洁净程度。检查确认雷达液位计法兰和管嘴内表面是否光滑、在同一条直线上，导波管内部是否光滑，如果有尿素冷凝、结晶或其他沉淀物会引起虚假的回波。

（2）传感器的极化。汽提塔雷达液位计的导波管排气孔位于垂直部分的顶部，雷达液位计安装时偏振标记必须是水平的，即朝向3 点钟或者9 点钟方向安装。

（3）伴热的正确安装。伴热安装要求在上文已经介绍了，在此不再赘述。

（4）保温的正确安装。保温的原则是“按需保温、足量保温”，汽提塔雷达液位计的保温范围为设备管嘴及雷达液位计大法兰，保温棉厚度不低于5cm，注意保温棉应与汽提塔保温紧密相接（不留缝隙），保温棉外用铝皮防护。保温范围一定要掌握好，如果保温范围太大，包住小法兰及顶部电子配件，则容易造成小法兰和顶部电子配件超出工作温度，雷达液位计无法正常工作 ；如果保温不严，容易造成设备管嘴及雷达液位计天线处伴热效果不好，使该处温度低于尿液气化温度，引起尿液冷凝或结晶，也会引起雷达液位计测量不准。

 

2.2 液位计的使用

（1）雷达液位计在使用过程中应注意尽量不要高液位控制，液位一般控制在 50%~60% 即可，zui高液位不超过 80%，防止尿液进入导波管水平段，污染雷达天线。

（2）记录常见负荷的汽提塔的相关工况参数，在负荷调整时，及时将相关设备调整至相应状态，确保在负荷调整时不会因为操作忙乱而引起实际液位超过液位计水平位置，从而污染雷达天线。如单台气化炉运行，尿素装置50% 负荷时汽提塔的相关工况等。

 

2.3 液位计的维护

液位计安装完成后的维护工作较少，重点需要关注仪表保温、伴热情况。定期检查雷达液位计的保温是否完好，大法兰、小法兰及电子配件的温度是否在允许范围内。

 

3 结束语

阐述了引起 Stamicarbon 工艺 CO2 汽提塔雷达液位计频繁波动的原因、解决办法，总结了该雷达液位计的安装、使用、维护注意事项，为同工况、同类安装方式安装的雷达液位计的同类故障处理提供了技术支持和借鉴意义。