FMR230雷达液位计在原油罐上的应用及维护

1 FMR230 雷达液位计在原油罐上的应用及维护 2012 9 8 21 04 09 来源 计测网通讯员 摘摘 要要 通过对原油缓冲罐液位测量问题进行研究 提出了原油 拱顶罐液位测量的方法和现状 以及新的雷达波测距技术 介绍了采 用雷达液位计作为液位测量仪表以及非接触式测量方式 解决原油缓 冲罐的液位测量问题 说明了 FMR230 雷达液位计的工作原理及特点 重点介绍了该型雷达液位计在原油罐上的安装要求 影响精度的因 素 以及 FMR230 基本参数的设置过程 故障排查的基本方法 0 0 引言引言 长期以来 在原油拱顶罐的液位测量中 大多采用钢带液位计加 人工检尺的方式进行 由于钢带液位计的浮球直接接触原油表面 易 受凝油 结蜡 挂壁等现象的影响 同时钢带易产生弹性疲劳 1 钢带位置变送器含有大量机械器件 易发生卡钢带 卡轴等情况 所 以钢带液位计维护量大 故障率较高 不适宜在原油罐中应用 而雷 达液位计采用亳米级雷达波作为检测介质 采用非接触式测量方式 相对安全 且具有精度高 操作简单 维护方便的特点 更适合在原 油罐上应用 2 1 1 检测原理及特点检测原理及特点 2 FMR230 雷达液位计采用脉冲时间行程方法进行距离测量 系统 以固定的脉冲带宽 发射出某一固定频率的脉冲 即载波 在介质表 面反射后由接收器接收 脉冲的时间行程 t 决定了发射点到介质表 面的距离 D 即 D t C 2 1 式中 C 为雷达波在空气中的传播速度 即光速 对于罐内液位的确定 雷达液位计用以下方式进行计算 L E D 2 液位计算的原理如图 1 所示 其中 E 为罐的空高 即雷达波发射 点 测量的参考点 到最低液位的距离 L 为罐内介质的实际液位 F 为 测量最大值 即量程 3 相对以往的检测方式 FMR230 具有显著的优点 系统用石英晶 体来控制载波脉冲的发射频率 保证频率的稳定性 提高测量精度 石英晶体的振荡频率受温度影响很小 所以在一个较大的温度变化范 围内 脉冲雷达对温度的稳定性要求不高 测量精度基本不受温度的 影响 测量方式采用非接触式测量 安全系数高 且不受液体粘度等 的限制 脉冲雷达向振荡系统供电是间歇性的 只有约 1 300 的工 作时间 因此 脉冲雷达功耗很低 本安型仪器甚至可以在现场打开 仪表 供电方式采用 24VDC 两线制供电 简单方便 对 DCS 等系统的 要求很低 相对其它测量方式更有安装简单 维护方便的特点 2 2 安装要求及影响因素安装要求及影响因素 2 1 FMR230 的安装要求 FMR230 在安装时有一定的要求 安装位置如图 2 所示 按此要求 进行安装才能达到较好的效果 4 在安装时 要尽量满足以下条件 对于圆形罐 液位计与罐壁的距离应介于罐径的 1 6 1 4 为宜 直 径小的罐安装点距离罐壁的最近距离不能少于 30 cm 安装位置不能选择圆形罐的中间位置 这样将会干扰信号 并 导致其消失 不要安装于被测液体流入口的正上方 不要在信号波的范围之内安装限位开关 温度传感器等装置 安装在罐内壁的对称装置 如空间环状物 加热线圈 障碍物 也可能影响测量的准确性 如图 3 所示 5 在安装时 应将法兰上的标记指向罐壁 标记位于法兰的两个 螺栓孔的正中间 安装时 喇叭天线应与液面垂直 以保证回波质量 避免出现假 回波 喇叭状的天线一定要延长到连接管以下 否则就要用延长杆 FAR10 或 FAR100 2 2 影响雷达测量的因素 雷达液位测量仪表的精度在实际应用中与在参 6 考条件下是不同的 其主要原因是罐体本身成为了测量系统的 一部分 罐体及其内部的障碍物对微波的干扰决定了所能得到的精 度 影响测量精度的因素有 仪表内部及天线连接处的阻抗跃变 安装短管内的阻抗跃变 罐内障碍物的干扰反射 由罐壁 罐顶及罐底引起的多次反射 高频头沾染粘附物 罐内油气或蒸汽过大 结露或产生过强的反射 如果采用在导波管中安装 还应注意 电磁波的时间行程发生了变化 此变化与导波管直径及其内部 的平整程度有关 由于导波管内径变化等因素引起的电磁波传播方式的变化 3 3 FMR230FMR230 在缓冲罐上的应用在缓冲罐上的应用 由于中间站内的原油罐属缓冲罐 罐位的测量不做交接计量使用 所 以选用 FMR230 完全可以满足精度要求 但在安装位置上存在困难 罐位测量原来采用钢带式液位计 原安装孔过小 且原浮球导向钢丝 7 会影响雷达测量精度和稳定性 不适合雷达液位计的安装 因此 只 能用罐顶的入孔 但孔径较大 经过适当改造 加装变径法兰改变安 装孔径 达到安装要求 本单位选取 FMR230 液位计 防爆等级为 Eexd ia CT6 本安型 天 线尺寸为喇叭型 250mm 10 输出 4 20mAHART 4 行显示 VU331 采用以上形式安装完成后 需使用 VU331 操作模块对液位计进行 设置和标定 其设置的选项和操作方法步骤如下 按 E 键进入主菜单 主菜单包括基本设定 BASIC SETUP 功能代 码 00 安全设定 SAFETYSETING 功能代码 01 线性化 LINEARISATION 功能代码 04 等选项 光标选在第一项 BASIC SETUP 按 E 键确定 进入基本设定组 按 E 键后 进入 罐体形状 tank shape 002 设定选项 功能号 002 此功能用来选择安装罐体的形状 可供 选择的项包括拱顶罐 卧式柱形罐 旁通管 导波管 平顶罐 球 罐等 设定此项时 用 或 移动光标选择罐体形状 在此选 择 拱顶罐 DOMECEILING 按 E 键确认 按 E 键确认后 进入下一选项 介质特性 MEDIUM CONDITION 此功能用于选择所测介质的介电常数 应 根据所测介质特性进行选择 介电常数的选择如表 1 所示 用 8 或 移动光标进行介电常数选择 由于测量介质为原油 所以选 择 1 9 4 0 选项 按 E 键确认并进入下一项 过程条件 processcondition 004 此功能用于选择过程条件 可选择标准 平静表面 波动表面 搅拌器 快速变化 测试无滤波等 这里选择 标准 standard 按 E 键确定并进入下一项 空罐标定 emp ty calibration 005 此功能用于输入从法兰 测量的参考点 到最低液 位的距离 E 空罐标定 零点 按 或 键 输入空高 E 值 即 雷达法兰面到罐底的距离 如 15m 按 E 键确认进入下一项满罐标定 full calibra tion 006 此功能用于输入从最低液位到最高液位的距离 即 F 满罐标定 量程 输入最大量程值 此量程应与显示罐位的上位机相一致 如 15 0m 9 其它设定 一般情况下 通过以上基本设定 FMR230 已经可 以做测量工作 再根据出现的情况如测量不准 波动等进行相应的 调整 并与控制室显示设备如 DCS 等连接后 雷达液位计就可投入使 用 但如果在导波管内安装 需设定导波管的直径等参数 如果加装 了延长管 还要设定延长管的长度等 4 4 易出现的问题及其处理易出现的问题及其处理 FMR230 在应用过程中 也会出现一些问题 如出现了测量值跃 变 示值波动 无输出等 现将易出现的故障列举如下 仅供参考 测量值在一定区间内跃变 出现此类情况 可能是被测液面不 稳定 或原油挂壁现象严重造成的 即信号被削弱了 此外 雷达液位 计发射天线附近有粘附物 也会使测量结果出现波动 测量值无变化 出现此类情况 可能是波束范围内有固定的反 射面 造成强的干扰 应检查液位计安装孔 延长杆 罐壁等 此外 雷达液位计的电子模块失效也是主要原因 应联系维修人员进行检测 和更换 失波 即回波太弱 可能的原因是天线方向与液面不垂直 液 面扰动 有泡沫 雷达天线上结露或有粘附物 需调整天线方向 清 洗天线等 10 此外还需注意 当雷达液位计从一个罐移到另一个罐使用时 若只基本设定的修改就投入使用 那样可能造成工作不稳定 这种情 况下必须进行复位 使雷达液位计对新的安装环境进行重新学习 然 后再进行基本参数设定 方可投入使用 如在使用中出现错误代码 可参照说明书附加的故障代码表进 行处理 5 5 结束语结束语 FMR 系列雷达液位计是一种 俯视式 时间行程测量系统 用 于测量从参考点 即过程连接点