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雷达液位计使用中易出现的故障分析及解决办法

作者:江苏创辉自动化仪表有限公司
雷达液位计是一种高可靠的非接触式液位测量仪表。非接触式测量方法是近年来测量物位的主要方法,综合解决了原先大多数标准插入式仪表检测元件易被介质污染和腐蚀等诸多难题。此外,它的雷达波还能穿透许多泡沫或烟雾、蒸汽介质,不受变化的环境影响而能可靠地测量其液位的准确值。正因为如此,雷达液位计在石化公司催化剂厂这样的化工装置中得到了广泛应用。由于被测量对象比较复杂,特别是在生产中容器内电机搅拌所引起的浆液飞溅和容器内加热物料蒸汽的原因,导致了雷达液位计故障频次很高,仪表维护量很大,对生产装置造成很大影响。因此,设备维修公司成立了高频故障分析处理攻关小组。
我公司雷达液位计产品
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1、故障分析
1.1雷达液位计的工作原理
雷达液位计的工作原理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时间,从而得到容器内液位的一种仪表,原理如图1所示:
1.2雷达液位计故障分析
由雷达液位计工作原理可知,只有发射到实际物位的微波才能被准确检测和测量。根据雷达液位计工作原理,初步判断故障原因是微波没有真正发射到实际物位。在现场处理雷达液位计故障时,我们发现,当我们清除掉安装套管上的结垢、擦拭雷达液位计发射电极后,故障现象都能消除,液位计都能恢复正常。通过一个月故障统计分析,发现通过清除结垢,擦拭电极的方法解决的故障大约占雷达液位计总故障的98%。由此,确定造成雷达液位计故障的原因是微波没有真正发射到实际物位。

2、故障处理
是什么原因造成雷达液位计安装套管上结垢、发射电极脏污呢?在现场,从拆掉的液位计安装孔往罐里看,搅拌电机扬起的物料浆液不时从安装套管处溅出,附着在套管壁上,同时伴随着蒸汽排出。由此发现安装套管上结垢的原因是物料溅出形成的,发射电极脏污是由于物料溅出或者是蒸汽冷却后形成的水珠。由于套管结垢和发射电极脏污导致微波在发射过程中,遇到障碍物产生错误的回波导致雷达液位计测量故障。在现场,发现只要搅拌电机启动,都会扬起浆液,这在生产过程中是无法避免的。怎样才能克服搅拌电机甩浆结垢的问题成为解决故障的关键。针对套管结垢问题,通过分析认为可以通过加大安装套管直径的方法来解决。理由有两点:一是安装套管结垢也是随时间逐渐增多的,相对直径小的安装套管来说,大直径的安装套管结垢程度达到影响发射波在时间上要远大于小直径安装套管。也就是说,安装在大直径安装套管上的雷达液位计故障周期要远大于安装在小直径安装套管上的雷达液位计其二,大直径的安装套管结垢达到一定程度后,在重力作用下,部分结垢会自行脱落解决发射电极脏污也是一个非常麻烦的问题。造成发射电极脏污的主要原因主要有两个方面:一是搅拌电机甩浆导致发射电极脏污,二是容器内蒸汽冷却后形成的水珠附着在发射电极上阻碍了微波的发射。在现场我们注意到,一定功率下的电机甩浆高度都不超过某一特定高度。从这一发现可以得出:当雷达液位计的安装高度高于某一特定高度后,搅拌电机甩浆就不可能对发射电极造成任何影响。怎样避免容器内蒸汽冷却后形成水珠,这在现场环境下,这基本是不可能实现的。在査阅资料过程中,我们发现厂家有一种材料为特氟龙的隔离装置,这种材质即不妨碍微波的发射,同时又能起到隔离的作用。将隔离装置按一定方式安装后,可以防止容器内蒸汽与发射电极隔离开来,同时使附着在隔离装置上的冷凝水在形成后按一定形式分布,达到不影响微波发射。根据理论分析和现场实际,我们提出雷达液位计故障解决方案:一是增大安装套管的直径并同时增加安装套管的高度;二是采用隔离装置并按一定形式安装。如图3所示
我们在催化剂厂R-40/1、R-40/2容器上进行了实验,效果非常明显。通过改造前后效果对比发现,以前R-40/1、R-40/2每天都会有6、7次故障,改造后基本没有故障出现,达到了攻关的目的。
为了保证雷达液位计无故障长周期运行,液位计安装是重要一环,在安装中还要注意以下几个方面:
(1)天线要平行于测量容器槽壁,以利于微波的传播
(2)安装位置距槽壁距离应大于30cm,以避免微波发射到槽壁上产生虚假的回波信号。
(3)尽量避开下料区、进料帘和漩涡。因为液体在注入时会产生幅度比被测液体反射的有效回波大得多的虚假回波。同时漩涡引起的不规则液位会对微波信号产生散射,从而引起有效信号的衰减,所以应避开它们。对于搅拌器等容器,搅拌时会产生不规则的漩涡,会造成雷达信号的衰减。同时搅拌器的叶片也会对微波信号造成虚假的回波,特别是被测物体的相对介电常数较小和低液位时,搅拌器所造成的影响更为严重。
(4)接管直径应小于或等于屏蔽管长度(100mm或250mm)
(5)雷达液位计用于测量腐蚀性和易结晶的物体液位时,为了防止介质对传感器的影响制造厂一般都采用带有聚四氟乙烯测量窗和分离法兰结构。这些部件的温度不能太高,聚四氟乙烯的ZUI高温度为200摄氏度。为了避免高温对雷达天线的影响,也为了防止天线上存在的结晶物影响仪表正常工作,要求法兰断面和***ZUI高液位之间至少有100-800mm的安全距离。此外,雷达液位计在使用过程中,***常见的故障是仪表输出老在ZUI大值。产生此故障的原因ZUI大的可能是雷达液位计发射天线或隔离窗下面有水珠或脏污。
处理的办法也很简单,拆下液位计,用干净柔软的棉布擦干天线或隔离窗下面的水珠或脏污,重新启动液位计后一般可恢复ZUI好用绸布或柔软的棉布蘸酒精、汽油等溶剂擦拭发射天线,不叮用碱性溶剂擦洗,ZUI后要将发射天线擦拭干净。
雷达液位计的日常检查维护主要是看电源电压和输出电流以及检查表体温度是否正常。仪表通电后,大约需要几分钟左右仪表就能正常工作。如果投用后仪表没有输出,则应检查电源是否真正接上,并检查保险丝是否烧坏。对于不超过2个月的短期停运,仪表电源不必切断。
雷达液位计雷达头内部的使用温度为65℃左右。一般使用情况下是不会超过这个温度的,但若被测介质温度很高,则雷达头内部的使用温度可能超过65℃。这时,可以用少量的仪表风经Φ6×1紫铜管子吹入雷达表头,将表头内部的温度降下来,纟色对不要用水或其他液体进行机械冷却。雷达液位计使用是和设备连成一体的,整个系统是密封的,所以平时还应检査各部件连接处的密封情况是否良好。

3、结论
雷达液位计是一种高可靠高性能仪表,在实际运用中,仪表本体的故障率极低,多数故障都是由于现场使用环境恶劣造成的。所以,通过改良雷达液位计的安装可以很大程度降低雷达液位计故障频次高的问题。
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