雷达液位计在罐区的应用

雷达液位计在罐区的应用

 

摘要：测量精度是油品储运管理系统的主要指标，雷达是储罐液位测量的最新应用技术之一。E+H雷达液位计采用回波法(TOF)仪表基本原理，其数字信号处理技术很强大，可以提高信号纯净度，能够分析全反射谱，考虑假回波、蒸汽影响和其他因素，可以区分微弱的测量信号和很强的反射信号，避免了由于墙壁反射干扰效应造成的精度损失，使测量精度可达±3mm，完全满足商业计量交接的要求。本文对我厂油品装置所用的E+H雷达液位计的测量原理和结构特点进行了介绍，并对E+H雷达液位计的使用和一些常见的故障进行分析说明。

关健词:液位；雷达；精度；储罐；测量

 

1. 前言

近年来，随着石油化工工业的发展，石化部门对油罐自动计量技术也越来越重视。由于目前采用的储罐容量较大，而且很小的液位高度测量误差就会带来很大的容量误差，因此油罐的计量精度要求非常高。这就需要我们借助于高科技的迅猛发展，将各种新技术、新方法应用到储罐领域，使储罐自动计量呈现出集功能、精度、现场一体化的新局面。雷达液位计是近些年来推出的适合这种要求的一种新型的油罐液位测量仪表。

我厂油品储罐５３座(包括两个零位罐),总容量76400立方米。包括原油罐区、渣油罐区、汽油罐区、柴油罐区等。罐的液位测量采用雷达液位计（主要是E+H和Enraf两个厂家的）。

雷达测距操作起来并不容易，当微波信号向液面发射时，储罐中的每一种障碍物都会引起不同的干扰波，这些干扰波与测量信号几乎同时反射到天线上，需要进一步判断才能找出真正的物位信号。E+H雷达液位计采用回波法(TOF)仪表基本原理，其数字信号处理技术很强大，可以提高信号纯净度，能够分析全反射谱，考虑假回波、蒸汽影响和其他因素，可以区分微弱的测量信号和很强的反射信号，避免了由于墙壁反射干扰效应造成的精度损失，使测量精度可达±1～±3mm，完全满足商业计量交接的要求。

1.本文主要介绍了在油品罐区应用的E+H雷达液位计。

2. E+H雷达液位计工作原理和结构

2.1 雷达液位计的工作原理

雷达是基于时间行程原理的“俯视”式测量仪表，仪表测量从参考点（仪表过程连接处）介质表面的距离，所以测量属于间测量。探头发出高频脉冲沿缆绳传播，当脉冲遇到介质表面时反射回来被仪表内部的接收器接收，并将距离信号转换为物位信号。测量距离D与脉冲发出到接收所用的时间t成正比：

D = v×t/2 L = E –

D

 

图1 雷达液位计工作原理图

V：雷达波传播速度。

t: 雷达波传播时间。

E：通常称为空标，就是空罐高度，即从雷达天线到罐底的距离。

D:测量值，这是雷达天线到液位的距离，这是雷达直接检测的距离。 L:液位，雷达无法直接检测液位高度，液位是由空标值减去测量值来得到。

B:盲区，通常指的是罐顶盲区，雷达无法检测到的距离称盲区.

2.2 雷达液位计的构成

我公司共使用了4种E+H雷达液位计，分别是FMP40、FMR240、FMR532、

2

FMR533雷达。其中FMR532、FMR533是带罐旁仪高精度雷达，使用220V供电，通过罐旁仪通过V1总线通讯。而FMP40和 FMR240包括油罐温度变送器都采用PROFIBUS总线通讯并由总线供电。

 

 

 

图2 几种型号的雷达液位计

图3是E+H雷达液位计表头的分解图，图上可以清晰的了解到其表头各个部分组成。这些组件都可以进行更换。

 

图3 E+H雷达液位计表头组成

 

3. E+H雷达液位计的使用和维护

3.1 E+H雷达调试菜单的基本结构

在日常维护中我们对E+H雷达液位计的调校一般是通过其显示面板VU331来进行的。其操作菜单分为两级：

3.1.1 功能组（00 ，01， 03...0C ，0D）

仪表的各操作选项被分配到不同的功能组中，可供选择的功能组包

括：“基本设定”，“安全设置”，“ProfiBus 参数”，“显示”等等。 3.1.2 功能（001，002， 003 ...0D8 ，0D9）

每个功能组包括一个或多个功能。这些功能执行具体的操作或进行

参数设置。在功能中可进行参数的选择与存储，以及数据的输入。“基本设定”功能组可供选择的功能包括“罐体形状（002）”，“介质特性（003）”，“过程条件（004）”，“空罐标定（005）”等等。 3.1.3 操作矩阵

3.2

E+H雷达液位计的常见故障

3.2.1液位计测量不准确，与检尺值有偏差的原因及处理： 3.2.1.1空罐值设置不正确，设置正确的空罐值（005）既可。

 

3.2.1.2在测量范围内有干扰，只要做回波抑制（05）既可。如何判断

测量误差是由空罐高度设置不正确还是干扰引起：根据经验，

测量误差大于0.5m以上多为干扰造成，小于0.5m为空罐高度

设置不当造成。

3.2.2 测量值有波动的原因及处理：

3.2.2.1 错误的回波抑制造成。错误的回波抑制造成有效回波将很

小甚至无回波，删除错误的回波抑制。重新做回波抑制。

3.2.2.2 设置正确的过程条件（004）。

3.2.3 部分液位计在测量过程中突然跳到最大值的原因及处理：

此现象发生在FMP40中，现场缆式雷达安装短管过长，且无对中

圆盘，导致进油或出油过程中缆绳摆动，使缆绳靠近安装短管，产生错误的回波。处理方法有二：

3.2.3.1 加大盲区值（059）到0.5-1m；

3.2.3.2 在显示值跳到最大值后，做合适的回波抑制。

3.2.4 个别液位计存在非线性误差，即高液位时准确，低液位时误差大的原因及处理：

3.2.4.1 对于FMR532雷达（安装有导波管），导波管直径设置不正确，

将造成较大的非线性误差，例如：导波管直径由165mm改为

203.2mm后，原2.78m的液位指示变化为2.50m，误差0.28m；

而原12.492的液位指示变化为12.442m，误差0.05m。

3.2.4.2 对于缆式雷达，是缆绳长度设置过小所致，例如，空罐值为

14.5m，而缆绳长度设置为13.00m，但液位下降至1.5 m以

下时，雷达将无法测量。

3.2.4.3 缆式雷达和导波管雷达因为测量的有效长度不能达到罐底，

在液位低于0.5m后出现指示不正确属正常。

4.结束语

罐区储罐由于其容积很大，要求液位计精度很高，过去大多用浮子钢带式液位计、伺服式液位计和静压式液位计。但浮子钢带式液位计安装复杂，可靠性低;静压式液位计受介质密度和温度影响很大，为消除这些影响，

一套完善的静压测量系统其价格也很高；伺服式液位计精度较高，但由于其有机械传动机构，不可避免带来磨损问题，同时价格也偏高。

微波传播具有定向传播、准光学特性、传输特性好、介质对微波吸收与介质的介电常数成比例的特性，由其自身特性决定，与以往使用的各种液位计相比，智能雷达液位计具有自身的使用优势:

4.1 准确度高。

雷达液位计不受温度压力、气体的影响，可快速准确地测量不同介质的液位，准确度达±1～±3mm，可用于贸易结算。

4.2 可靠性强，使用寿命长。

可以提供可靠且长期稳定的模拟量或数字量物位信号。

4.3 几乎可以测量所有介质。

微波信号与可见光相似，可以穿透空间，其反射功率取决于被测介质的导电性和介电常数。介电常数越大，回波信号的反射效果越好。

4.4 全节能。

微波的发射功率很小，最大为0.03mW/cm2，可被金属容器外壁静电屏蔽，因此可不受任何限制地应用于各种场合，而且对人体无害。

4.5 扩展性好。

可根据现场不同需要选择不同的卡件，而且通信协议灵活。

4.6 维护保养的工作量很少。

雷达液位计具有故障报警及自诊断功能，大大减少维护工作量。

4.7 安装简单。

可直接安装到储罐顶部，安装时储罐可正常使用也不受影响。