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E+H雷达液位计在塔河重质原油储运系统的调试及

2021-08-03

E+H系列雷达液位变送器是德国恩德斯豪斯企业( Endress+Hauser,简称E+H企业)生产的一种功能强大的智能液位变送器,适用于集输过程中间储罐、物料储罐和其他类型储罐的连续非接触精确物位测量,也可用于计量交接,该变送器的设计可实现轻松安装和免维护运行。现场使用的雷达液位计输出均为4mA~20mA叠加HART协议,可通过HART手持通讯器在现场或控制室对测量数据进行组态和监控,也可运用E+H特殊设计的 Radar Master(雷达主机)

App包对测量数据提供组态和维护功能。本文主要针对现场原油储罐常用的EH系列雷达液位计中FMR530型、FMR532型作主要阐述。FMR530型带喇叭天线,适用于储罐内部的测量,ZUI大测量范围25m,FMR532型带平面天线,适用于导波管内的测量,ZUI大测量范围38m。


1.测量原理

通过从储罐顶部天线发射的雷达信号对储罐内产品的液位进行测量,是一种“俯视”式时间行程测量系统.利用时间行程测量原理,测量从参考点(仪表过程连接处)到物料表面的距离。天线发出微波脉冲,当脉冲遇到物料表面时反射回来被仪表内的接收器接收,并将其传输至仪表电子线路部分,其中微处理器分析所接收的信号以辨别出真实的物位回波信号,通过App的专利计算法可达到毫米级精度,并将距离信号转化为物位信号.测量距离D与脉冲发出到接收所用的时间行程成正比:

D=ct/2,其中c为光速


2.E+H雷达液位计在现场的调试及运用

E+H雷达液位计内置参数示意图如图1所示。在E+H雷达液位计的现场调试过程中需注意以下参数的设置,参数设置的合理性将直接影响到介质测量的准确性。

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1)罐体形状:在“00”基本设定菜单中“002”设置,包括拱顶罐、卧式柱形罐、旁通管、导波管(也适用于导波天线应用)、平顶罐、球罐等

2)介质条件:在“00”基本设定菜单中“003”设置,包括介电常数未知、于1.4至1.9之间、于1.9至4之间、于4至10之间、大于10这几种类型

3)过程条件:在“00”基本设定菜单中“004设置,包括标准状态、平静表面、波动表面、搅拌器、快速变化等状态

4)空罐高度:在“00”基本设定菜单中“005设置.输入从法兰(测量的参考点)到ZUI低液位(零点)的距离。见图1内置参数示意图E”标识。

5)满罐高度:在“00”基本设定菜单中“006设置,输入从ZUI低液位到ZUI高液位(=量程)的距离,理论上测量达到天线尖端的位置是可能的,但是考虑到腐蚀及粘附的影响,测量范围的终值应距离天线的尖端至少50mm,但使用FMRS32型带平面天线时这距离至少不得低于1m.见图1内置参数示意图“F”标识。

6)盲区:在“05”扩展标定菜单中“059”设置,是指能够测量的ZUI高物位与测量参考点之间的ZUI小距离,当物位处于盲区时,无法保证物位的可靠测量,FMR530型设定数值为喇叭天线的长度,FMR532型设定数值为1m.见图1内置参数示意图“BD”标识。

7)安全距离:在“01”安全设定菜单中“015设置,设定数值参照“满罐高度”设置说明,现场调试中注意区分FMR530型和FMR532型。见图1内置参数示意图SD”标识。

8)做固定目标抑制:目的是消除液位回波以外的杂波(例如边角,焊缝等)对雷达测量的影响,使测量更精确,可在“05”扩展标定菜单中“051”“052”053”使用干扰抑制功能对内部的干扰回波进行抑制,使其不被当作真实物位回波进行计算,首先对液位L”和距离“D”与实际人工检尺数值进行比较,若存在误差,选择菜单051”中“手动”选项,然后在菜单“052”中输入抑制范围,抑制范围必须在实际液位前0.5米结東,根据已知的空罐值E,则抑制范围为:E-L(实际液位)-0.5m,ZUI后在菜单053”中启动干扰回波抑制,在抑制过程中,可在菜单“OE2”中记录抑制曲线(包络线),对固定目标抑制进行检查分析,如图2、图3、图4、图5所示。

9)对雷达液位计显示液位与真实液位误差进行修正。由于人为操作原因及雷达液位计使用过程中出现的液位测量值与真实值之间的误差,若测量值高于真实值,可以采取减少空罐高度;若测量值低于真实值,可以增加空罐高度,数值大小趋于误差范围大小,也可在“05”扩展标定菜单中057”(偏移量设置)进行调整,偏移量的大小与误差范围大小数值相近,每次修正的偏移量只能累计计算,不能清空。需要注意的是,修正误差必须在静止的储罐表面状态下实施.

10)对雷达液位计进行优化。在雷达液位计投运后,回波质量(在“05”扩展标定菜单中“056”设置)指明了是否获得了有效的ZUI大测量信号.数值大于20dB,说明测量信号优良,数值小于20dB,说明测量信号低弱,需要对回波质量进行优化.可通过选择ZUI优的方向以使得干扰回波达到ZUI小,由此带来的好处是进行固定目标抑制,増强测量信号.在初期安装时,为了准确定位,在雷达液位计的法兰或螺纹上均有标记,在安装时此标记必须符合:FMR530型在罐内指向罐壁,FMR532型在导波管内指向导波槽在后期运行中,可取下雷达液位计法兰螺栓或拧松螺纹,转动法兰一个孔位或转动螺纹1/8圈注意回波质量,继续旋转直到转动一圈为止,优化定位。

360截图18720121313424.jpg360截图1757111779133112.jpg


3.E+H雷达液位计故障分析与对策

(1)原油拱顶罐液位测量值出现波动,误差较人工检尺值大。

FMRS30型雷达液位计适用于原油储罐内部的测量,但现场原油储罐为旁接油罐,原油进、出比较频繁,以前雷达液位计过程条件设置为“标准状态”,现改为“快速变化状态”,液位测量值趋于平稳,误差减小。

(2)液位测量值显示波动,时好时坏,在原油液面静止的状况下,液位有时显示ZUI大,回波质量9dB在“0D”服务菜单中对首次回波值进行减少,减少为8dB~10dB.在“0D”服务菜单中对固定目标抑制值进行增加,增加为2dB~3dB,经过调整,液位测量值正常显示。


4.结论

本文主要针对E+H雷达液位计FMRS30型和FMRS32型在现场的调试和运用做了阐述。雷达液位计作为高精度、连续非接触性液位仪表,日常维护量、维修率少,但必须在全方位了解及运用其中的各种调试手段、操作技巧及功能的情况下,才能有效、精确地对物位进行测量。同时需要对现场使用的状况、出现的问题进行分析、归类、集中,才能将雷达液位计在现场运用得更加完善,促进原油储运的安全运行。


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