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1、雷达液位计在尿素装置的应用（完整版）实用资料(可以直接使用，可编辑 完整版实用资料，欢迎下载）雷达液位计在尿素装置的应用薛援张丽芸舒金全(中石油乌鲁木齐石化分公司, 新疆乌鲁木齐,830019摘要, 与传统放射液位计的不同, 液位计的工作原理、, 。关键词雷达液位计尿素装置收稿日期:2021205230; 收到修改稿日期:2021209218。作者简介:薛援, 男, 教授级高工,1982年毕业于新疆工学院化工系无机化工专业, 曾任中石油乌鲁木齐石化分公司化肥厂总工程师, 现任中石油乌鲁木齐石化分公司技术发展处处长, 长期从事合成氨装置的工艺及设备研究工作。联系 :099126906044。量。
2、传统放射性液位计具有危险性、繁琐、使用寿命有限、测量的非线性和精度受制等缺点。近年来, 随着材料科学的迅速发展,Sandvic 与Stamicar 2bon 公司合作研发了尿素用双相不锈钢Safurex ,该材料的耐腐蚀性优于常规的尿素级316m od 不锈钢及尿素用双相钢。由于该材料的应用,Stami 2carbon 和Vega 公司合作开发了具有专利技术的尿素装置用雷达液位计VEG A PU LS 系列产品, 自2006年开始在尿素装置使用, 目前已有7个尿素装置在使用雷达液位计。1雷达液位计的工作原理雷达液位计通过测量微波从发射到被介质表面反射回来的时间来测量液位, 采用发射 反射接收的
3、工作模式:天线发射出的电磁波, 经被测对象表面反射后, 再被天线接收, 电磁波从发射到接收的时间与到液面的距离成正比 , 关系式如下:D =CT /2式中:D 雷达液位计到液面的距离;C 光速;T 电磁波运行时间。雷达液位计记录脉冲波经历的时间, 而电磁波的传输速度为常数, 则可算出液面到雷达天线的距离。通过电子元器件将时间转换为距离, 从而知道液面的液位。在实际应用中, 雷达料位的发射功率非常小, 通过金属容器外壁可以将雷达信号完全隔离(静电屏蔽 , 而不对其他仪表信号产生干扰。2雷达液位计的特点1 采用一体化设计, 无可动部件, 不存在机械磨损, 使用寿命长。2 测量时发出的电磁波能够穿过
4、真空, 不需要传输媒介, 具有不受大气、蒸气、槽内挥发雾影响的特点, 能用于挥发介质的液位测量。3 几乎能用于所有液体的液位测量。电磁波在液位表面反射时, 信号会衰减, 当信号衰减过小时, 会导致雷达液位计无法测到足够的电磁波信号。导电介质能很好地反射电磁波, 介电常数大于115的非导电介质(空气的介电常数为110 也能够保证足够的反射波, 介电常数越大, 反射信号越强。在实际应用中, 几乎所有的介质都能反射足够的反射波。4 采用非接触式测量, 不受槽内液体的密度、浓度等物理特性的影响。5 测量范围大, 最大的测量范围可达035m , 可用于高温、高压的液位测量。3雷达液位计在尿素装置的使用雷
5、达液位计应用在尿素装置液位的测量上,2021年10月第31卷第5期Large Scale Nitrogenous Fertilizer IndustryOct 12021V ol 131N o 15主要得益于Safurex 材料的应用。该种材料有效的解决了尿素装置介质对金属材料的腐蚀问题, 良好的耐腐蚀性能, 优于传统的尿素级不锈钢和双相钢。Safurex 材质良好的耐腐蚀性能使得雷达液位计取代放射性液位计, 在尿素高压系统的使用成为了现实 。图1汽提塔雷达液位计示意中石油乌鲁木齐石化分公司一化肥油改气及扩能改造项目中, 尿素装置二氧化碳汽提塔的液位计采用了雷达液位计, 该设备为国内尿素装置首
6、次使用, 所使用的雷达液位计为导波型脉冲雷达, 采用竖管导波天线, 竖管起到信号导向的作用。该液位计的雷达采用C 2Band 的连续波, 其天线系统发射出微波是被线性调制的脉冲频率为613GH z 的微波信号, 传播时间是300000km/s , 回收信号只需要1%就可以满足测量要求。微波通过1根从罐侧伸入、90弯向塔底的Safurex 管传播, 微波沿管内向下传播, 在被测物料表面上被反射, 当回波被天线接收到时, 天线发射频率已经改变。根据回波与发射波频率差可以计算出物料面的距离。图1为汽提塔雷达液位计示意图。装置自2007年11月投料试车以来, 液位计的运行状况一直良好, 无任何检维修记
7、录, 完全满足工艺的要求。4, 依赖于反射波的。, , 。表面垂直。2 对于圆型或椭圆型的容器, 应装在离中心为R /2(R 为容器半径 距离的位置, 不可装在圆型或椭圆型的容器顶的中心处, 否则雷达波在容器壁的多重反射后, 汇集于容器顶的中心处, 形成很强的干扰波, 会影响准确测量。安装完毕以后, 用装有VEG A Visual Operating 软件的PC 机观察反射波曲线图, 判断液位计安装是否恰当, 如不恰当, 则进一步调整安装位置, 直到满意为止。VEG A PU LS 型雷达液位计有识别虚假波的功能, 液位计能根据实际液位标识出干扰反射波, 并存于雷达液位计的内部数据库, 使雷达
8、液位计在数据处理时能识别这些干扰波, 去除这些干扰反射波的影响, 保证测量的准确性。现有装置如果要更换雷达液位计, 一般不需改动现有设备或仅对接管口作微小改动后就可加装在现有设备上, 而在新造设备中仅需直径5018mm 的管口。目前世界各尿素装置中, 该专利设备用于汽提塔共计5台、合成塔1台、中压甲铵冷凝器1台; 而在建尚未投入使用的有5台用于汽提塔、4台用于合成塔。APPLICATION OF RADAR LIQUIDOMETER IN UREA PLANTXue Yuan , Zhang Liyun and Shu Jinquan(Urumqi Branch Co 1, PetroChin
9、a , Urumqi , 830019Abstract Radar liquidometer is used in stripper of urea plant of Urumqi Branch C o 1first time , presents the differences between radar liquidometer and conventional radioactive liquidometer , w orking principle , characteristics and attentions during installation , and forecasts
10、its application prospects 1K ey w ords :Radar liquidometer , urea plant , application533第5期薛援等1雷达液位计在尿素装置的应用雷达物位计在粉料罐上的应用 作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：伊任厦化实业电仪部,福建厦门,361022自动化应用2021(6)雷达液位计的原理、特点、安装、维护及常见故障1.雷达液位计的测量原理 雷达液位计采用发射-反射-接收的工作模式。雷达液位计的天线发射出电磁波，这些波经被测对象表面反射后，再被天线接收，电磁波从发射到接收的时间与到液面的距离成正比，关系式如下：D=CT
11、/2式中 D雷达液位计到液面的距离 C光速 T电磁波运行时间雷达液位计记录脉冲波经历的时间，而电磁波的传输速度为常数，则可算出液面到雷达天线的距离，从而知道液面的液位。在实际运用中，雷达液位计有两种方式即调频连续波式和脉冲波式。采用调频连续波技术的液位计，功耗大，须采用四线制，电子电路复杂。而采用雷达脉冲波技术的液位计，功耗低，可用二线制的24V DC供电，容易实现本质安全，精确度高，适用范围更广。VEGAPULS雷达液位计采用脉冲微波技术，其天线系统发射出频率为6.3GHz、持续时间为0.8ns的脉冲波束，接着暂停278ns，在脉冲发射暂停期间，天线系统将作为接收器，接收反射波，同时进行回波
12、图像数据处理，给出指示和电信号。2.雷达液位计的特点(1雷达液位计采用一体化设计，无可动部件，不存在机械磨损，使用寿命长。(2雷达液位计测量时发出的电磁波能够穿过真空，不需要传输媒介，具有不受大气、蒸气、槽内挥发雾影响的特点，能用于挥发的介质如粗苯的液位测量。(3雷达液位计几乎能用于所有液体的液位测量。电磁波在液位表面反射时，信号会衰减，当信号衰减过小时，会导致雷达液位计无法测到足够的电磁波信号。导电介质能很好地反射电磁波，对VEGAPULS雷达液位计，甚至微导电的物质也能够反射足够的电磁波。介电常数大于1.5的非导电介质(空气的介电常数为1.0也能够保证足够的反射波，介电常数越大，反射信号越
13、强。在实际应用中，几乎所有的介质都能反射足够的反射波。(4采用非接触式测量，不受槽内液体的密度、浓度等物理特性的影响。(5测量范围大，最大的测量范围可达035m，可用于高温、高压的液位测量。(6天线等关键部件采用高质量的材料，抗腐蚀能力强，能适应腐蚀性很强的环境。(7功能丰富，具有虚假波的学习功能。输入液面的实际液位，软件能自动地标识出液面到天线的虚假回波，排除这些波的干扰。(8参数设定方便，可用液位计上的简易操作键进行设定，也可用HART协议的手操器或装有VEGA Visual Operating软件的 PC机在远程或直接接在液位计的通信端进行设定，十分方便。3.雷达液位计安装的注意事项雷达
14、液位计能否正确测量，依赖于反射波的信号。如果在所选择安装的位置，液面不能将电磁波反射回雷达天线或在信号波的范围内有干扰物反射干扰波给雷达液位计，雷达液位计都不能正确反映实际液位。因此，合理选择安装位置对雷达液位计十分重要，在安装时应注意以下几点：(1雷达液位计天线的轴线应与液位的反射表面垂直。(2槽内的搅拌阀、槽壁的黏附物和阶梯等物体，如果在雷达液位计的信号范围内，会产生干扰的反射波，影响液位测量。在安装时要选择合适的安装位置，以避免这些因素的干扰。(3喇叭型的雷达液位计的喇叭口要超过安装孔的内表面一定的距离(10mm。棒式液位计的天线要伸出安装孔，安装孔的长度不能超过100mm。对于圆型或椭
15、圆型的容器，应装在离中心为1/2R(R为容器半径距离的位置，不可装在圆型或椭圆型的容器顶的中心处，否则雷达波在容器壁的多重反射后，汇集于容器顶的中心处，形成很强的干扰波，会影响准确测量。(4对液位波动较大的容器的液位测量，可采用附带旁通管的液位计，以减少液位波动的影响。安装完毕以后，可以用装有VEGA Visual Operating软件的 PC机观察反射波曲线图，来判断液位计安装是否恰当，如不恰当，则进一步调整安装位置，直到满意为止。对于有些安装位置无法避免的干扰波，还可利用VEGAPULS 雷达液位计识别虚假波的功能，液位计能根据实际液位标识出干扰反射波，并存于雷达液位计的内部数据库，使雷
16、达液位计在数据处理时能识别这些干扰波，去除这些干扰反射波的影响，保证测量的准确性。安装注意事项2： （1）天线平行于测量槽壁，利于微波的传播。 （2）安装位置距槽壁距离应大于30cm，以免将槽壁上的虚假信号误做回波信号。 （3）尽量避开下料区、搅拌器等干扰源，使波束范围内无固定物，提高信号的可信度。 （4）接管直径应小于或等于屏蔽管长度（100mm或250mm）。4.雷达液位计的维护雷达液位计主要由电子元件和天线构成，无可动部件，在使用中的故障极少。使用中偶尔遇到的问题是，贮槽中有些易挥发的有机物会在雷达液位计的喇叭口或天线上结晶，对它们只要定期检查和清理即可，维护量少。在日常维护中，可以用
17、PC机(装有VEGA Visual Operating软件远程观察反射波曲线图，对于后来可能新产生的干扰波，可以利用液位计有识别虚假波的功能，除去这些干扰反射波的影响，保证准确测量。雷达液位计作业指导书雷达液位计测量原理： 雷达液位仪是一种俯视式时间行程测量系统，用于测量从参考点（罐顶处）到介质液位表面的间距。一般雷达液位仪的测量是通过天线发出微波，在被测介质液面产生反射，并被天线接收，通过电子线路转换后送到微处理机对信号进行处理。雷达波传导的距离由发射波与反射波的频率计算，由于雷达波以光速传播，对于油罐这种相对高度不大的测量对象而言，要求分辨率极高，所以测量反射时间几乎不可能。解决办法是改变
18、发射波频率，测量发射波与反射波的频率差，计算出雷达波传输的距离，这就是雷达液位仪所采用的调频连续波（FMCW）技术。注意：雷达液位计接线方式主要有两线制和 四线制。两线制：去现场只有两根线，即同时做为信号线和供电电源线。四线制：其中两根作为信号线，另外两根做为电源线。（HART通讯器都接在信号线上）雷达液位计的主要特点1容易安装、无移动部件、维护量较小。2精度高、可靠性最高。3超高灵敏度与独特信号处理特点可处理困难的工艺过程条件。4高度灵活性，同厂家发射器头与天线都有互换性。5输出为叠加于hart的420ma信号、数字式profibus dp或trl2现场总线信号。维护范围内的雷达液位计信号大
19、多数由模拟量引入DCS系统，所以与现场有些偏差，检查步骤如下：. 作业步骤 危险分析与安全措施1.联系好生产相关事宜，开具相关作业票1. 确认液位是否参与联锁，如果是就切除联锁。2.确认容器内为何介质和工况，如压力，温度等2.根据故障现象判断大致原因是在现场还是室内3.在室内检查安全栅前后的信号是否正常1.确认仪表位号和资料2.正确使用仪器，以免导致仪器损坏和影响系统。3.HART通讯器是否使用正确4.在室外容器顶部对变送器进行检查1.确认周围环境的安全，有毒有害易燃易爆气体是否超标。2.检查变送器电源是否正常，然后检查输出信号是否正常。3.HART通讯器是否使用正确。故障处理例：工艺反映DC
20、S液位比实际液位偏差大。检查步骤： 测量安全栅输入输出电流信号是否相同（判断安全栅好坏）测量安全栅输出电流信号是否与DCS显示相符-是（DCS模件正常）-|好检查电缆好坏检查变送器输出电流是否和安全栅输入相同检查变送器零点与量程设置是否正确好是雷达液位计大多数都支持HART通讯，用375通讯器或pc加软件都可进行组态。超声波液位计测量原理超声波液位计的工作原理是由换能器（探头）发出高频超声波脉冲遇到被测介质表面被反射回来，部分反射回波被同一换能器接收，转换成电信号。超声波脉冲以声波速度传播，从发射到接收到超声波脉冲所需时间间隔与换能器到被测介质表面的距离成正比。此距离值S与声速C和传输时间T之
21、间的关系可以用公式表示： S=CT/2 由于发射的超声波脉冲有一定的宽度，使得距离换能器较近的小段区域内的反射波与发射波重迭，无法识别，不能测量其距离值。这个区域称为测量盲区。盲区的大小与超声波物位计的型号有关。 超声波物位计特点 由于采用了先进的微处理器和独特的EchoDiscovery回波处理技术，超声波物位计可以应用于各种复杂工况。 “虚假回波学习”功能使得仪表在多个虚假回波的工况下，可正确地确认真实回波，获得准确的测量结果。 换能器内置温度传感器，可实现测量值的温度补偿。 超声波换能器采用最佳声学匹配之专利技术，使其发射功率能更有效地辐射出去，提高信号强度，从而实现准确测量。使用说明
22、:1、上表中的每一行对应一个具体工况,后面的绿色表示这个工况下可以选用的款型;2、雷达物位计对工况非常敏感,上表中从 “介质上方”“介质表面”“介质本身”三个工况维度进行3、只有同时满足上述三个维度的款型才能是最终选型结果;4、如果没有同时满足上述三个维度的条件,那么就表示对应工况不适合使用雷达物位计; 用的款型;质本身”三个工况维度进行列举。实际选型时,一般需要从这三个工况维度逐个筛选; 雷达物位计;伺服液位计测量原理854 XTG伺服液位计：基于阿基米德原理，测量浮子处于被测液体的表面，测量浮子的底部通常沉入液面1 2mm。此时，测量浮子受到其本身的重力和液体的浮力（阿基米德浮力原理），在
23、测量钢丝上则表现为测量浮子所受重力和浮力之合力，即测量钢丝上的张力。当液位静止时，测量浮子处于相对静止状态。此时，测量钢丝、测量鼓及力传感器以杠杆滑轮原理构成力平衡，工厂给定静止状态下测量钢丝上的张力为208g ，力传感器不断地检测到平衡张力为208g 之对应频率。当液位下降时，测量浮子所受浮力减小，则测量钢丝上的张力增加，张力的改变立即传达至力传感器的张力丝上，使其拉紧，检震器检测到张力丝上的频率增加，伺服控制器随即发出命令，令伺服电机带动测量鼓逆时针转动，伺服电机以0.05mm 的步幅放下测量钢丝，测量浮子不断地跟踪液位下降的同时，计数器记录了伺服电机的转动步数，并自动地计算出测量浮子的位
24、移量，即液位的变化量。 当液位上升时，这个过程相反。油水界面的测量，只要将平衡张力改为120g ，测量浮子则会自动地穿过油层到达油水界面，通过测量浮子的位移量，即可算出水位的高度。在测量液位的基础上，通过使用高精度的力传感器、独特的算法和经过标定的密度测量浮子，可以进一步测量产品的密度。854XTG 伺服液位计可以测量产品液位以下10个点的密度，通过平均计算可以获得产品的伺服密度和10个点的密度分布信息。Honeywell Enraf公司集合了现代高精度伺服技术和数字处理技术，在原有伺服液位计技术的基础上开发的第6代854系列伺服液位计，投放市场近30年，展现了它高度的可靠性能和全面的测量功能，得到了用户的充分认可。