油田雷達液位計-儀表選型安裝調試
摘要：針對伊拉克南部魯邁拉油田特殊的氣候環境和工作條件, 探討了雷達液位計的選型和安裝調試方法。
雷達液位計是依據時域反射原理 (TDR) 為基礎制造的液位計, 它的發射裝置可以發射微波脈沖, 當微波脈沖遇到被測介質表面時, 部分脈沖被反射形成回波并沿相同路徑返回到脈沖發射裝置, 發射裝置與被測介質表面的距離與反射脈沖在其間的傳播時間成正比, 經計算得出液位高度。雷達液位計的可靠性、測量精度都很高, 維護工作量小, 很適合在伊拉克南部地區等惡劣環境條件下使用, 我們在魯邁拉油田的電站項目中進行了有益的嘗試, 取得了較好的應用效果。
1、雷達液位計的選型：
雷達液位計的種類繁多, 選型時考慮到被測介質的溫度、壓力、密度、粘度及腐蝕性等特性對其使用性能的影響, 因此針對介質在特定工況下的特性選取了天線和表頭。
伊拉克南部地區***高氣溫可達58.8℃, 且風沙較大, 我們選擇的德國VEGA公司的VEGAPULS62和VEGAFLEX81雷達液位計過程溫度為-40℃~200℃, 防護等級為IP68, 可滿足要求;
為了滿足與DCS系統的信號匹配, 雷達液位計采用24VDC供電、4m A~20m A Hart協議。
1.1、德國VEGAPULS62雷達液位計：
魯邁拉電站的消防水罐高為15m, 原水罐高為13m, 內部介質均為未處理過的水, 堿性大、腐蝕性強, 如果選用接觸式雷達液位計, 時間長了會對探針進行腐蝕, 且容易結垢;另外如果選用接觸式雷達液位計, 則需要采用13m長和15m長的探針, 探針直徑為Φ8, 根據經驗, 長度超過6m的探針則易受水流波動影響, 干擾測量信號;VEGAPULS62非接觸式雷達液位計是通過天線發射并接收微波脈沖, 因此我們選用VEGAPU LS62雷達液位計用于消防水罐和原水罐的液位測量。
1.2、VEGAFLEX81雷達液位計：
魯邁拉電站裝置的燃料氣分液罐、火炬分液罐、凝液罐等設備體積小, 且高度均不超過6m, 設備內液態介質均為烴凝析液。
綜合考慮了以上特點, 選用VEGAFLEX81雷達液位計用于測量燃料氣分液罐、火炬分液罐、凝液罐等設備的液位。VEGAFLEX81為接觸式導波雷達液位計, 它是通過一根探針發送微波脈沖來測量物位的。探針和被測介質接觸, 可提高雷達液位計的測量精度, 并且介質密度的變化、介質顆粒大小的變化、甚至液化都不會影響其測量精度。
2、安裝調試：
為達到高精度、無故障地測量介質的液位, 正確安裝雷達液位計十分關鍵。雷達液位計能否正確的測量液位, 依賴于反射波的信號。如果在所選擇的安裝位置, 液面不能將微波反射回雷達液位計或在信號波的范圍內有干擾物反射干擾波給雷達液位計, 雷達液位計就不能正確反映實際液位, 因此安裝位置對雷達液位計十分重要。
2.1、儀表安裝：
2.1.1、垂直度：
液位計中軸線對儲罐中心線的垂直度不同, 其發射波和反射波的行程也不同, 測量精度也會受到影響。安裝時將液位計法蘭安裝在儲罐噴嘴上, 再利用水準儀調整變送器的垂直度, 使其偏差不超過1.5°。
2.1.2、自由空間：
在雷達液位計的波束范圍內從罐頂到測量零點之間的空間即為自由空間。如果自由空間范圍內有任何障礙, 如結構加強筋及直徑大于2”的管道等, 會對雷達波產生干擾, 影響測量效果。安裝前對儲罐內的自由空間進行檢查, 排除一切可能影響測量精度的障礙物。
圖1 雷達液位計安裝位置示意圖
VEGAFLEX81雷達液位計安裝時距離金屬罐壁至少300mm的距離, 與非金屬罐壁的距離則至少為500mm, VEGAPU LS62雷達液位計安裝時距離罐壁的***小距離為200mm, 安裝前對所有設備上的噴嘴進行復查, 確保滿足間距要求。尤其注意的是不能將雷達液位計安裝在進料口處 (如圖1) , 會嚴重影響測量數據。
2.1.3、噴嘴：
VEGAPU LS62的噴嘴安裝應滿足圖2的要求;VEGAFLEX81的噴嘴安裝應滿足圖3的要求。
圖2 VEGAPULS62雷達液位計的安裝尺寸示意圖
圖3 VEGAFLEX81雷達液位計的安裝尺寸示意圖
2.1.4、探針：
VEGAFLEX81為接觸式雷達液位計, 其測量元件是棒狀探針, 為了減少結垢對探針的影響, 安裝時在探針上加了防護罩, 安裝防護罩后不僅可以固定探針, 防止由于水流對探針的沖擊產生信號波動, 還能減少結垢對其測量的影響, 對液位計投產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, 地表直射溫度也達到60℃~70℃, 長期的陽光直射會損壞顯示屏, 使其出現顯示模糊、屏幕閃爍的情況, 為了防止太陽對顯示屏的直射, 在液位計的LCD顯示屏上方安裝了遮陽罩, 起到了很好的保護作用 (見圖4) 。
圖4 液位計遮陽罩安裝圖
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, 電纜進設備采用防爆鎧裝格蘭固定、密封, 格蘭配帶接地環, 保護地通過6mm2黃綠接地線壓端子和接地環栓接。設備內, 儀表電纜按白正、黑負的原則分別與設備接線柱的正負相接, 屏蔽懸空。
2.3、儀表調試：
雷達液位計雖然是高精密儀器, 但是長時間在高溫、風沙、強堿的條件下運行也會存在一定的系統誤差和故障。在調試過程中主要表現在以下幾個方面:
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引起參照高度的變化, 導致無法預料的液位測量誤差, 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液位計所無法克服的。尤其是在***高氣溫達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。因此每當換季時, 要根據溫度的變化針對參照標高進行測量, 對液位計重新進行標定。
2.3.2、探針長時間結垢引起故障：
由于水質差、雜質多、堿性大, 長時間的工況條件下會使發射電極結垢, 阻礙微波的發射。我們根據理論分析和現場實際操作, 發現只要每半年對雷達液位計進行一次檢查和清理即可保證液位計的各項工作指標要求。
3、結束語：
雷達液位計的良好應用對液位的準確計量甚為關鍵, 尤其是在環境條件惡劣的伊拉克南部地區, 雷達液位計的耐高溫、耐高壓、抗腐蝕性強、穩定性高等特點給魯邁拉電站的順利輸電提供了強有力的保障。