油田雷达液位计-仪表选型安装调试
摘要：针对伊拉克南部鲁迈拉油田特殊的气候环境和工作条件, 探讨了雷达液位计的选型和安装调试方法。
雷达液位计是依据时域反射原理 (TDR) 为基础制造的液位计, 它的发射装置可以发射微波脉冲, 当微波脉冲遇到被测介质表面时, 部分脉冲被反射形成回波并沿相同路径返回到脉冲发射装置, 发射装置与被测介质表面的距离与反射脉冲在其间的传播时间成正比, 经计算得出液位高度。雷达液位计的可靠性、测量精度都很高, 维护工作量小, 很适合在伊拉克南部地区等恶劣环境条件下使用, 我们在鲁迈拉油田的电站项目中进行了有益的尝试, 取得了较好的应用效果。
1、雷达液位计的选型：
雷达液位计的种类繁多, 选型时考虑到被测介质的温度、压力、密度、粘度及腐蚀性等特性对其使用性能的影响, 因此针对介质在特定工况下的特性选取了天线和表头。
伊拉克南部地区***高气温可达58.8℃, 且风沙较大, 我们选择的德国VEGA公司的VEGAPULS62和VEGAFLEX81雷达液位计过程温度为-40℃~200℃, 防护等级为IP68, 可满足要求;
为了满足与DCS系统的信号匹配, 雷达液位计采用24VDC供电、4m A~20m A Hart协议。
1.1、德国VEGAPULS62雷达液位计：
鲁迈拉电站的消防水罐高为15m, 原水罐高为13m, 内部介质均为未处理过的水, 碱性大、腐蚀性强, 如果选用接触式雷达液位计, 时间长了会对探针进行腐蚀, 且容易结垢;另外如果选用接触式雷达液位计, 则需要采用13m长和15m长的探针, 探针直径为Φ8, 根据经验, 长度超过6m的探针则易受水流波动影响, 干扰测量信号;VEGAPULS62非接触式雷达液位计是通过天线发射并接收微波脉冲, 因此我们选用VEGAPU LS62雷达液位计用于消防水罐和原水罐的液位测量。
1.2、VEGAFLEX81雷达液位计：
鲁迈拉电站装置的燃料气分液罐、火炬分液罐、凝液罐等设备体积小, 且高度均不超过6m, 设备内液态介质均为烃凝析液。
综合考虑了以上特点, 选用VEGAFLEX81雷达液位计用于测量燃料气分液罐、火炬分液罐、凝液罐等设备的液位。VEGAFLEX81为接触式导波雷达液位计, 它是通过一根探针发送微波脉冲来测量物位的。探针和被测介质接触, 可提高雷达液位计的测量精度, 并且介质密度的变化、介质颗粒大小的变化、甚至液化都不会影响其测量精度。
2、安装调试：
为达到高精度、无故障地测量介质的液位, 正确安装雷达液位计十分关键。雷达液位计能否正确的测量液位, 依赖于反射波的信号。如果在所选择的安装位置, 液面不能将微波反射回雷达液位计或在信号波的范围内有干扰物反射干扰波给雷达液位计, 雷达液位计就不能正确反映实际液位, 因此安装位置对雷达液位计十分重要。
2.1、仪表安装：
2.1.1、垂直度：
液位计中轴线对储罐中心线的垂直度不同, 其发射波和反射波的行程也不同, 测量精度也会受到影响。安装时将液位计法兰安装在储罐喷嘴上, 再利用水准仪调整变送器的垂直度, 使其偏差不超过1.5°。
2.1.2、自由空间：
在雷达液位计的波束范围内从罐顶到测量零点之间的空间即为自由空间。如果自由空间范围内有任何障碍, 如结构加强筋及直径大于2”的管道等, 会对雷达波产生干扰, 影响测量效果。安装前对储罐内的自由空间进行检查, 排除一切可能影响测量精度的障碍物。
图1 雷达液位计安装位置示意图
VEGAFLEX81雷达液位计安装时距离金属罐壁至少300mm的距离, 与非金属罐壁的距离则至少为500mm, VEGAPU LS62雷达液位计安装时距离罐壁的***小距离为200mm, 安装前对所有设备上的喷嘴进行复查, 确保满足间距要求。尤其注意的是不能将雷达液位计安装在进料口处 (如图1) , 会严重影响测量数据。
2.1.3、喷嘴：
VEGAPU LS62的喷嘴安装应满足图2的要求;VEGAFLEX81的喷嘴安装应满足图3的要求。
图2 VEGAPULS62雷达液位计的安装尺寸示意图
图3 VEGAFLEX81雷达液位计的安装尺寸示意图
2.1.4、探针：
VEGAFLEX81为接触式雷达液位计, 其测量元件是棒状探针, 为了减少结垢对探针的影响, 安装时在探针上加了防护罩, 安装防护罩后不仅可以固定探针, 防止由于水流对探针的冲击产生信号波动, 还能减少结垢对其测量的影响, 对液位计投产后的检维修起到了很大的帮助。
2.1.5、遮阳罩：
伊拉克夏季太阳辐射强, 地表直射温度也达到60℃~70℃, 长期的阳光直射会损坏显示屏, 使其出现显示模糊、屏幕闪烁的情况, 为了防止太阳对显示屏的直射, 在液位计的LCD显示屏上方安装了遮阳罩, 起到了很好的保护作用 (见图4) 。
图4 液位计遮阳罩安装图
2.2、仪表线路安装：
仪表电缆为2*1.5mm2阻燃带屏蔽的铠装电缆, 电缆进设备采用防爆铠装格兰固定、密封, 格兰配带接地环, 保护地通过6mm2黄绿接地线压端子和接地环栓接。设备内, 仪表电缆按白正、黑负的原则分别与设备接线柱的正负相接, 屏蔽悬空。
2.3、仪表调试：
雷达液位计虽然是高精密仪器, 但是长时间在高温、风沙、强碱的条件下运行也会存在一定的系统误差和故障。在调试过程中主要表现在以下几个方面:
2.3.1、参照高度随温度变化引起液位误差：
静压力、温度的改变及罐底板的升降都会引起参照高度的变化, 导致无法预料的液位测量误差, 这种误差是“测空法”测量方式所特有的, 也是人工检尺和基于测空法原理的雷达液位计所无法克服的。尤其是在***高气温达58.8℃、较低气温至0℃的气候下, 由于物体热胀冷缩的特性, 引起参照物高度的变化。因此每当换季时, 要根据温度的变化针对参照标高进行测量, 对液位计重新进行标定。
2.3.2、探针长时间结垢引起故障：
由于水质差、杂质多、碱性大, 长时间的工况条件下会使发射电极结垢, 阻碍微波的发射。我们根据理论分析和现场实际操作, 发现只要每半年对雷达液位计进行一次检查和清理即可保证液位计的各项工作指标要求。
3、结束语：
雷达液位计的良好应用对液位的准确计量甚为关键, 尤其是在环境条件恶劣的伊拉克南部地区, 雷达液位计的耐高温、耐高压、抗腐蚀性强、稳定性高等特点给鲁迈拉电站的顺利输电提供了强有力的保障。