某廠罐區(qū)4座加氫液化氣罐頂導(dǎo)波雷達液位計故障分析

某公司烯烴項目全廠罐區(qū)擁有各類型儲罐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座球形儲罐，每臺儲罐罐頂同時安裝1臺導(dǎo)波雷達液位計及1臺伺服式液位計用于工藝人員實時監(jiān)測液位變化及事故狀態(tài)下聯(lián)鎖觸發(fā)的條件。

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

通過梳理確認(rèn)4臺雷達液位計的工藝環(huán)境、安裝方式、設(shè)備規(guī)格以及儀表型號完全相同，故筆者將此種現(xiàn)象合并為同一個問題進行研究并提出可靠的解決方案，最終得以實施。

1、故障原因分析

（1）工藝環(huán)境分析

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

（2）工作原理

此型號雷達液位計出廠時采用物位回波的測量方式，以時域反射原理（TDR）為基礎(chǔ)，雷達液位計的電磁脈沖在空氣中以光速（V0）沿鋼纜傳播，當(dāng)脈沖信號遇到被測介質(zhì)表面時，雷達液位計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)射裝置與被測介質(zhì)表面的距離同脈沖在其間的傳播時間（t）成正比，經(jīng)計算得出發(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

顯然雷達液位計的測量不受介質(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)波雷達液位計測量的因素除了安裝方式和外界信號干擾以外還有一個重要因素——介電常數(shù)（就是我們常說的DC值），介電常數(shù)愈大，介質(zhì)物位反射回來的雷達回波信號就愈強。當(dāng)被測介質(zhì)的介電常數(shù)＜2.0時，雷達液位計的回波信號就會很弱。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)過低會導(dǎo)致雷達波到達介質(zhì)表面時，被介質(zhì)反射回脈沖發(fā)射裝置的雷達波減少，從而使得回波信號變?nèi)?，雷達液位計信號處理單元會發(fā)出故障信號，變送器輸出則會按照預(yù)先設(shè)置的故障輸出模式（最后一個有效值）進行輸出，即產(chǎn)生了雷達液位計輸出值保持不變的情況。

審核編輯黃宇