油田雷達(dá)液位計(jì)-儀表選型安裝調(diào)試
摘要：針對(duì)伊拉克南部魯邁拉油田特殊的氣候環(huán)境和工作條件, 探討了雷達(dá)液位計(jì)的選型和安裝調(diào)試方法。
雷達(dá)液位計(jì)是依據(jù)時(shí)域反射原理 (TDR) 為基礎(chǔ)制造的液位計(jì), 它的發(fā)射裝置可以發(fā)射微波脈沖, 當(dāng)微波脈沖遇到被測介質(zhì)表面時(shí), 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)表面的距離與反射脈沖在其間的傳播時(shí)間成正比, 經(jīng)計(jì)算得出液位高度。雷達(dá)液位計(jì)的可靠性、測量精度都很高, 維護(hù)工作量小, 很適合在伊拉克南部地區(qū)等惡劣環(huán)境條件下使用, 我們?cè)隰斶~拉油田的電站項(xiàng)目中進(jìn)行了有益的嘗試, 取得了較好的應(yīng)用效果。
1、雷達(dá)液位計(jì)的選型：
雷達(dá)液位計(jì)的種類繁多, 選型時(shí)考慮到被測介質(zhì)的溫度、壓力、密度、粘度及腐蝕性等特性對(duì)其使用性能的影響, 因此針對(duì)介質(zhì)在特定工況下的特性選取了天線和表頭。
伊拉克南部地區(qū)***高氣溫可達(dá)58.8℃, 且風(fēng)沙較大, 我們選擇的德國VEGA公司的VEGAPULS62和VEGAFLEX81雷達(dá)液位計(jì)過程溫度為-40℃~200℃, 防護(hù)等級(jí)為IP68, 可滿足要求;
為了滿足與DCS系統(tǒng)的信號(hào)匹配, 雷達(dá)液位計(jì)采用24VDC供電、4m A~20m A Hart協(xié)議。
1.1、德國VEGAPULS62雷達(dá)液位計(jì)：
魯邁拉電站的消防水罐高為15m, 原水罐高為13m, 內(nèi)部介質(zhì)均為未處理過的水, 堿性大、腐蝕性強(qiáng), 如果選用接觸式雷達(dá)液位計(jì), 時(shí)間長了會(huì)對(duì)探針進(jìn)行腐蝕, 且容易結(jié)垢;另外如果選用接觸式雷達(dá)液位計(jì), 則需要采用13m長和15m長的探針, 探針直徑為Φ8, 根據(jù)經(jīng)驗(yàn), 長度超過6m的探針則易受水流波動(dòng)影響, 干擾測量信號(hào);VEGAPULS62非接觸式雷達(dá)液位計(jì)是通過天線發(fā)射并接收微波脈沖, 因此我們選用VEGAPU LS62雷達(dá)液位計(jì)用于消防水罐和原水罐的液位測量。
1.2、VEGAFLEX81雷達(dá)液位計(jì)：
魯邁拉電站裝置的燃料氣分液罐、火炬分液罐、凝液罐等設(shè)備體積小, 且高度均不超過6m, 設(shè)備內(nèi)液態(tài)介質(zhì)均為烴凝析液。
綜合考慮了以上特點(diǎn), 選用VEGAFLEX81雷達(dá)液位計(jì)用于測量燃料氣分液罐、火炬分液罐、凝液罐等設(shè)備的液位。VEGAFLEX81為接觸式導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì), 它是通過一根探針發(fā)送微波脈沖來測量物位的。探針和被測介質(zhì)接觸, 可提高雷達(dá)液位計(jì)的測量精度, 并且介質(zhì)密度的變化、介質(zhì)顆粒大小的變化、甚至液化都不會(huì)影響其測量精度。
2、安裝調(diào)試：
為達(dá)到高精度、無故障地測量介質(zhì)的液位, 正確安裝雷達(dá)液位計(jì)十分關(guān)鍵。雷達(dá)液位計(jì)能否正確的測量液位, 依賴于反射波的信號(hào)。如果在所選擇的安裝位置, 液面不能將微波反射回雷達(dá)液位計(jì)或在信號(hào)波的范圍內(nèi)有干擾物反射干擾波給雷達(dá)液位計(jì), 雷達(dá)液位計(jì)就不能正確反映實(shí)際液位, 因此安裝位置對(duì)雷達(dá)液位計(jì)十分重要。
2.1、儀表安裝：
2.1.1、垂直度：
液位計(jì)中軸線對(duì)儲(chǔ)罐中心線的垂直度不同, 其發(fā)射波和反射波的行程也不同, 測量精度也會(huì)受到影響。安裝時(shí)將液位計(jì)法蘭安裝在儲(chǔ)罐噴嘴上, 再利用水準(zhǔn)儀調(diào)整變送器的垂直度, 使其偏差不超過1.5°。
2.1.2、自由空間：
在雷達(dá)液位計(jì)的波束范圍內(nèi)從罐頂?shù)綔y量零點(diǎn)之間的空間即為自由空間。如果自由空間范圍內(nèi)有任何障礙, 如結(jié)構(gòu)加強(qiáng)筋及直徑大于2”的管道等, 會(huì)對(duì)雷達(dá)波產(chǎn)生干擾, 影響測量效果。安裝前對(duì)儲(chǔ)罐內(nèi)的自由空間進(jìn)行檢查, 排除一切可能影響測量精度的障礙物。
圖1 雷達(dá)液位計(jì)安裝位置示意圖
VEGAFLEX81雷達(dá)液位計(jì)安裝時(shí)距離金屬罐壁至少300mm的距離, 與非金屬罐壁的距離則至少為500mm, VEGAPU LS62雷達(dá)液位計(jì)安裝時(shí)距離罐壁的***小距離為200mm, 安裝前對(duì)所有設(shè)備上的噴嘴進(jìn)行復(fù)查, 確保滿足間距要求。尤其注意的是不能將雷達(dá)液位計(jì)安裝在進(jìn)料口處 (如圖1) , 會(huì)嚴(yán)重影響測量數(shù)據(jù)。
2.1.3、噴嘴：
VEGAPU LS62的噴嘴安裝應(yīng)滿足圖2的要求;VEGAFLEX81的噴嘴安裝應(yīng)滿足圖3的要求。
圖2 VEGAPULS62雷達(dá)液位計(jì)的安裝尺寸示意圖
圖3 VEGAFLEX81雷達(dá)液位計(jì)的安裝尺寸示意圖
2.1.4、探針：
VEGAFLEX81為接觸式雷達(dá)液位計(jì), 其測量元件是棒狀探針, 為了減少結(jié)垢對(duì)探針的影響, 安裝時(shí)在探針上加了防護(hù)罩, 安裝防護(hù)罩后不僅可以固定探針, 防止由于水流對(duì)探針的沖擊產(chǎn)生信號(hào)波動(dòng), 還能減少結(jié)垢對(duì)其測量的影響, 對(duì)液位計(jì)投產(chǎn)后的檢維修起到了很大的幫助。
2.1.5、遮陽罩：
伊拉克夏季太陽輻射強(qiáng), 地表直射溫度也達(dá)到60℃~70℃, 長期的陽光直射會(huì)損壞顯示屏, 使其出現(xiàn)顯示模糊、屏幕閃爍的情況, 為了防止太陽對(duì)顯示屏的直射, 在液位計(jì)的LCD顯示屏上方安裝了遮陽罩, 起到了很好的保護(hù)作用 (見圖4) 。
圖4 液位計(jì)遮陽罩安裝圖
2.2、儀表線路安裝：
儀表電纜為2*1.5mm2阻燃帶屏蔽的鎧裝電纜, 電纜進(jìn)設(shè)備采用防爆鎧裝格蘭固定、密封, 格蘭配帶接地環(huán), 保護(hù)地通過6mm2黃綠接地線壓端子和接地環(huán)栓接。設(shè)備內(nèi), 儀表電纜按白正、黑負(fù)的原則分別與設(shè)備接線柱的正負(fù)相接, 屏蔽懸空。
2.3、儀表調(diào)試：
雷達(dá)液位計(jì)雖然是高精密儀器, 但是長時(shí)間在高溫、風(fēng)沙、強(qiáng)堿的條件下運(yùn)行也會(huì)存在一定的系統(tǒng)誤差和故障。在調(diào)試過程中主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
2.3.1、參照高度隨溫度變化引起液位誤差：
靜壓力、溫度的改變及罐底板的升降都會(huì)引起參照高度的變化, 導(dǎo)致無法預(yù)料的液位測量誤差, 這種誤差是“測空法”測量方式所特有的, 也是人工檢尺和基于測空法原理的雷達(dá)液位計(jì)所無法克服的。尤其是在***高氣溫達(dá)58.8℃、較低氣溫至0℃的氣候下, 由于物體熱脹冷縮的特性, 引起參照物高度的變化。因此每當(dāng)換季時(shí), 要根據(jù)溫度的變化針對(duì)參照標(biāo)高進(jìn)行測量, 對(duì)液位計(jì)重新進(jìn)行標(biāo)定。
2.3.2、探針長時(shí)間結(jié)垢引起故障：
由于水質(zhì)差、雜質(zhì)多、堿性大, 長時(shí)間的工況條件下會(huì)使發(fā)射電極結(jié)垢, 阻礙微波的發(fā)射。我們根據(jù)理論分析和現(xiàn)場實(shí)際操作, 發(fā)現(xiàn)只要每半年對(duì)雷達(dá)液位計(jì)進(jìn)行一次檢查和清理即可保證液位計(jì)的各項(xiàng)工作指標(biāo)要求。
3、結(jié)束語：
雷達(dá)液位計(jì)的良好應(yīng)用對(duì)液位的準(zhǔn)確計(jì)量甚為關(guān)鍵, 尤其是在環(huán)境條件惡劣的伊拉克南部地區(qū), 雷達(dá)液位計(jì)的耐高溫、耐高壓、抗腐蝕性強(qiáng)、穩(wěn)定性高等特點(diǎn)給魯邁拉電站的順利輸電提供了強(qiáng)有力的保障。