雷达物位计液位计常见典型故障详细分析及故障详细处理

雷达物位测量发展到今天，其技术逐渐成熟，主流产品较少出现质量问题，故障主要集中在应用上。下面论述典型故障及处理措施。

 

２．１　选型不当

某厂污油罐，物料为不合格待回收的溶剂油或石脑油，可能含微量的水和杂质。罐为常压钢结构埋地卧罐；罐顶人孔上预留了ＤＮ１５０液位计法兰口，人孔下有爬梯，爬梯倾斜向人孔，末端固定于罐底，罐深约为１．５ｍ。

 

初期，应用投入式静压液位计，由于物料组分变化，密度不一，测量效果差，膜盒也很快糊堵，导致液位测量无法参考。于是，改用非接触脉冲雷达５４０１ＡＨ２Ｅ５６ＳＰＶＫＡＭ１。该雷达精度为±１０ｍｍ，工作频率为６ＧＨｚ，波束角大（２３°），高液位时指示良好，液位低于２０％时不稳定，记录趋势曲线呈锯齿状。

 

显然，储罐自身结构是液位低时测量失常的原因，此时用双杆导波雷达比较合适，非接触高频连续调频波雷达在类似工况下有成功应用的实例，但投资要昂贵得多。由于该罐控制液位较高，液位低会影响液下出料泵的运行，液位计的重要用途是防止冒罐。因此，增大了液位计的测量起点，将物料控制在高位，没有更换此雷达液位计。

 

２．２　安装不当

雷达物位计以界面回波的能量强度为物位测量的基础，安装定位要求也由其发射能量的分布状态决定，原则是使分界面反射更多的能量，并减少干扰反射的虚假回波。

 

非接触雷达一般要求天线伸出安装接管，否则要选用直的或弯曲的导波延长管；天线轴线垂直物料界面，非接触雷达测量固体料面一般使用瞄准器；能量强处（发射椎体内，尤其近天线部分）避免干扰；与容器壁保持适当距离，防止粗糙器壁的直接反射与光滑器壁引发的多路反射；避免安装在弧顶罐的正中心，否则，雷达波经容器壁的多重反射后汇集，形成很强的干扰；有的雷达采用圆极化波等技术，可以只接收料面的直接反射，抑制干扰和多路反射的虚假回波。

 

导波雷达的安装空间视探头而定，同轴或平行探头安装要求较低，单探头要与容器壁保持距离，特别是存在挂料时。避免接触金属容器的壁与底，偏离金属容器的中心位置，与干扰源保持适当距离，尽量远离加料口，消除柔性探头摆动。非金属容器允许雷达安装在容器外，器壁厚度建议为微波在该材质中传播的半波长（或半波长的倍数），此时罐外的干扰也会影响雷达的工作。有的导波雷达要求绝缘材质容器应用金属管板安装，以提供可靠的基线反射脉冲。安装不当导致干扰虚假回波增强，甚至测量错误。

 

某厂１　０００ｍ３正丁烷球罐，操作压力０．０６～０．２６ＭＰａ，温度１０～３０℃，液相物料常温下介电常数约１．７，气相为氮气与少量挥发丁烷。预制ＤＮ１００管径稳液井，选用缆式探头导波雷达Ｌｅｖｅｌｆｌｅｘ　Ｍ　ＦＭＰ４０－７ＡＡ３ＡＰＪＢ２１ＪＡ，缆绳长度１３ｍ，末端重锤悬空未固定，由于是过程罐，忽略挥发气相对电磁波速度的影响，不进行温压补偿。应用初期出现了液位测量不稳，偶尔突变的问题。经检查，缆绳没有损伤或挂料，于是判断液位测量小幅波动的原因是缆绳的摆动，测量值突变的原因是缆绳碰到了稳液井内壁。

 

于是将缆绳截短至１２．５ｍ，末端的重锤上加装了Φ９０ｍｍ中心开孔的ＰＴＦＥ（ＤＫ＝２．１）对中盘，问题得到解决。

 

２．３　天线挂料的影响

物料的挥发、喷溅，甚至液位控制不当导致满罐，都会给天线带来影响。挂料会削弱雷达信号，程度与其分布和介电常数相关，可以忽视介电常数很小的干燥挂料的影响，介电常数大的物料外挂严重时会使测量信号丢失。

 

某厂圆柱形拱顶顺丁烯二酸酐（简称顺酐）储罐：２个精酐罐、２个粗酐罐，操作温度粗酐罐约７０℃，精酐罐约６０℃，４个储罐大小相当，高６ｍ，直径６ｍ，气相充氮气保护，微正压。

 

液位测量zui初采用了ＤＮ８０的插入式双法兰液位计。下法兰虽有蒸汽伴热，但由于微量杂质的存在（反应副产物，马来酸、溶剂等），测量膜盒表面仍然结晶结胶，无法正常测量，维护工作量极大。于是试改用吹气式液位计，由于顺酐在吹气管内结晶附着影响测量精度，甚至无法测量，吹扫氮气管线增加伴热，仍然无效。液位连续测量无效的情况下，工艺人员采取定时人工投尺的测量方法，挥发的酐气具有腐蚀性，强烈刺激皮肤黏膜，虽有防护，仍苦不堪言。

 

查阅资料，常压下顺酐结晶点５２．８℃，６０℃的液态顺酐相对介电常数约为５０，２０℃的固态顺酐相对介电常数约为２．１，于是，选用了４台Ｍｉｃｒｏｐｉｌｏｔ　Ｍ　ＦＭＲ２４５－５４ＣＭＫ４Ｃ４Ａ脉冲雷达物位计，两线制测量回路供电，精度±３ｍｍ，一体化垫片法兰天线，抗腐蚀结晶性强，易于清洁，８０ｍｍ内藏天线允许安装接管zui长达５００ｍｍ。投用后，效果理想，但发生了因天线结晶带来的故障。故障现象为液位指示大幅跳动，也有可能稳定在某一固定值（与表的安全设置有关），表自带ＶＵ３３１操作模块显示信息“ｐｒｅｓｅｎｔ　ｅｒｒｏｒ／ｎｏｕｓａｂｌｅ　ｅｃｈｏ／ｃｈａｎｎｅｌ　１／ｃｈｅｃｋ　ｃａｌｉｂｒ．Ｅ６４１”，Ｅ６４１为故障代码，相应的建议处理措施是检查优化安装方式，清理天线。

 

此时检查，会发现天线窗上有厚度约３ｍｍ白色顺酐结晶粉末，长度约２００ｍｍ的安装接管也布满了疏松的针片状顺酐晶体，轻轻敲击，即可除去结晶，仪表指示恢复正常。由于增加反吹装置不便，仪表与安装接管应用了电伴热，使得清理周期延长至２个月。

 

２．４　外界电磁干扰影响

雷达特别是脉冲雷达的发射功率小，容易受外界强电压或强电流及变频电机速度控制器的干扰，现场应加强屏蔽处理及接地，减少干扰源。

 

２．５　电子虚假回波抑制的应用

安装时应尽量避免干扰，无法避免时，可用折射板将过强的虚假反射信号折射掉，以减小虚假回波的能量密度，使传感器较容易地将虚假信号滤出。

 

雷达波沿程可能会遇到干扰源、物位界面等对象，多路反射则会被认定为对象在较远位置。主流雷达回波处理都有其独到之处，通常可查看回波曲线，回波曲线是对容器内状况的扫描映射反演绘图，即微波在传输沿程反射回波的能量图谱。盲区附近的波形状况，真实回波、虚假回波以及杂散噪声信号的分布、宽度、强度以及信噪比等有关测量性能的因素都可以通过回波曲线的形式全面反映出来，使用户一目了然。

 

虚假回波的处理基于回波曲线，一般要预先记录空罐的回波，如 ＫＲＯＨＮＥ的空罐频谱检测记录功能。常见虚假回波处理方法有屏蔽干扰源、虚假干扰回波注册消除、多次回波抑制、设置静态或动态回波增幅置信阈值门限等方法，动态干扰的处理更困难些。

 

简单的屏蔽干扰会遮蔽干扰点附近的所有回波信号，给测量带来盲区；设置增幅阈值，物位在穿越干扰区时，界面回波与干扰信号叠加，使回波的波峰位置 （能 量zui 强 点）发 生 偏 移，误 差 由 此 而生 ；多次回波抑制可消除因多路反射造成的物位测量偏低的问题；利用圆极化等技术，可以分离界面回波与干扰回波，实现无效干扰回波注册，干扰回波注册配合抑制会使液位跟踪更可靠，可以很大程度上提高测量质量 。

 

３　 结束语

      目前，雷达物位测量技术的应用日趋广泛，雷达的生产厂家越来越多，价格大幅降低。本文参考了众多厂家的技术样本，用户手册及大量应用实例，综合来讲，各主流品牌技术各有优势又互相借鉴，国产雷达起步较晚，但提供了较高性价比的产品。

 

　　 可以预见，雷达物位测量的应用将进一步普及，理想工况下尽显其优势，在苛刻条件下的应用会有更大的突破，将获得越来越广泛的重视。

 

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