VF03導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)的維護(hù)調(diào)試與常見故障解決

李紅麗

(南陽石蠟精細(xì)化工廠，河南 南陽 473132)

Hycontrol VF03系列導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)已廣泛應(yīng)用于石油、化工及電力等行業(yè)的液/料位測(cè)量，是依據(jù)時(shí)域反射原理(Time Domain Reflectometry，TDR)設(shè)計(jì)制造的，其工作原理是電子倉發(fā)射的電磁脈沖以光速沿鋼纜或探棒傳播，當(dāng)遇到被測(cè)介質(zhì)表面時(shí)，部分電磁脈沖將反射，介質(zhì)表面到法蘭的距離同脈沖在其間的傳播時(shí)間成正比，由此計(jì)算出空高，進(jìn)一步計(jì)算出液位?；夭ǖ臉O性和振幅取決于上層介質(zhì)與下層介質(zhì)的介電常數(shù)。一般情況下，上層的介質(zhì)為氣體，其介電常數(shù)接近1.0，下層被測(cè)介質(zhì)的介電常數(shù)較高。VF03導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)用于測(cè)量的優(yōu)勢(shì)在于，電磁脈沖的傳播時(shí)間和物位測(cè)量精度不受被測(cè)介質(zhì)的介電常數(shù)、濃度(密度)、壓力和溫度的影響。由于鋼纜、探棒的導(dǎo)向作用，電磁脈沖的衰減非常小，泡沫、粉塵、蒸汽和容器的形狀都不會(huì)影響測(cè)量結(jié)果。

筆者著重介紹Hycontrol VF03系列導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)的日常維護(hù)、調(diào)試方法和常見故障的分析與處理。

1 日常維護(hù)①

Hycontrol VF03導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)通電大約30～60s后才能正常工作。日常檢查維護(hù)主要是查看電源電壓和輸出電流是否正常。如果投運(yùn)后儀表沒有輸出，則應(yīng)檢查電源是否真正接上，并檢查保險(xiǎn)絲是否燒壞。

使用隔離式安全柵時(shí)，必須保證安全柵的輸出開路電壓達(dá)到24V(DC)，否則液位計(jì)不能正常工作。維護(hù)時(shí)，儀表輸入部分不要短路，如果進(jìn)行拆、接線，必須先把儀表的電源關(guān)斷。VF03導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)剛上電時(shí)的輸出電流有一個(gè)從小到最大(22mA)，之后逐步下降到最小(0mA)再返回測(cè)量值的過渡過程，此過程大約50s，這期間不利通信，在進(jìn)行回路電流(電壓)檢測(cè)時(shí)也要注意這個(gè)情況，以免誤判。這也是VF03導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)區(qū)別于其他儀表的顯著特點(diǎn)。

VF03導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)表頭內(nèi)部的使用溫度為-45～+55℃，在使用中，當(dāng)被測(cè)介質(zhì)溫度過高，且環(huán)境溫度較高時(shí)，需注意表頭的內(nèi)部溫度，在接近允許值時(shí)，需使用儀表風(fēng)對(duì)雷達(dá)表頭吹風(fēng)降溫。

2 參數(shù)調(diào)試

VF03導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)在投運(yùn)前，需要根據(jù)實(shí)際工況進(jìn)行參數(shù)設(shè)置與調(diào)整。 所需的調(diào)試工具有：安裝了調(diào)試軟件(PCSTAR 2V 2.01)的筆記本電腦、網(wǎng)關(guān)(HART-RS232轉(zhuǎn)換器)和設(shè)置電阻(240Ω)。

將設(shè)置電阻串入儀表回路，確保VF03導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)的負(fù)載電阻不大于750Ω；網(wǎng)關(guān)的HART端接設(shè)置電阻兩端，網(wǎng)關(guān)的RS232端接PC的串口。液位計(jì)上電，PC開機(jī)。然后雙擊PC界面的“PCSTAR 2V 2.01”快捷圖標(biāo)，進(jìn)入調(diào)試軟件。按F2進(jìn)行通信連接，文字框提示連接成功后出現(xiàn)設(shè)置主界面，如圖1所示。

圖1 VF03導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)設(shè)置主界面

在如圖1所示的主界面中，可以清晰地看到該液位計(jì)的測(cè)量值、指示值和液柱高度。按F2進(jìn)入?yún)?shù)表，可以查看和設(shè)置參數(shù)，如圖2所示。其中，盲區(qū)指靠近過程法蘭附近測(cè)量不精確的區(qū)域，因此設(shè)定一個(gè)上盲區(qū)，阻止液位計(jì)在這個(gè)區(qū)域測(cè)量，出廠設(shè)置值為0.40m，修改該數(shù)值時(shí)建議不要低于此值；時(shí)間常數(shù)用于濾波設(shè)置，為了防止數(shù)據(jù)跳變，使測(cè)量數(shù)據(jù)更穩(wěn)定，范圍為1～100s，出廠設(shè)置值為5s。

圖2 VF03導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)的基礎(chǔ)參數(shù)設(shè)置畫面

正常情況下，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試設(shè)置的參數(shù)要求為：量程下限(Scale Min)和量程上限(Scale Max)要與上位機(jī)對(duì)應(yīng)；修改罐高(Tank Height)參數(shù)使顯示的液位與實(shí)際檢尺液位一致；修改纜長(Probe Length)略小于罐高；設(shè)置盲區(qū)(dead zone)。

修改參數(shù)后，按F6將新參數(shù)發(fā)送到儀表。有時(shí)3個(gè)參數(shù)或一個(gè)參數(shù)修改后發(fā)送給VF03導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)，返回的信息VF03未接收或接收部分參數(shù)，這種情況可再次進(jìn)行發(fā)送操作，直到修改的參數(shù)全部接收為止。

3 故障分析與排除

在實(shí)際使用過程中，VF03導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)的故障率相對(duì)較低，除了因安裝位置不合適、所測(cè)介質(zhì)的湍動(dòng)及氣泡等因素，日常出現(xiàn)的故障主要從3個(gè)方面分析排查。

3.1 通過查看波形判斷

在主界面按F7進(jìn)入示波界面，并點(diǎn)F4刷新，可獲取最新的波狀態(tài)，如圖3所示，顯示物位真實(shí)回波的大小、位置和門檻電壓的大小。

圖3 VF03導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)的波形

從示波界面上可以看到回波波形，噪波大的工況可以通過F11適當(dāng)提高門檻電壓(門檻電壓是在示波界面可以看到的比較平滑的曲線，是識(shí)別反射脈沖的準(zhǔn)線，在主界面按F11進(jìn)入修改界面，通過修改它可以屏蔽干擾或者選擇液位脈沖有效)抗干擾；測(cè)量值有時(shí)跟蹤液位有時(shí)丟失液位，導(dǎo)致趨勢(shì)曲線呈折線，原因可能是門檻電壓偏高，當(dāng)物位回波強(qiáng)時(shí)跟蹤液位，當(dāng)回波弱時(shí)丟失液位而導(dǎo)致曲線呈現(xiàn)最大值，此時(shí)可酌情降低門檻電壓。通常，門檻電壓的起始值為500mV。

如果門檻電壓高于真實(shí)回波，或者噪波高于門檻電壓，需調(diào)整門檻電壓值。退出此窗口，同時(shí)按F11進(jìn)入動(dòng)態(tài)參數(shù)界面，修改門檻電壓。首先點(diǎn)擊Modify(修改)，然后在Threshold后的框中輸入所需的門檻電壓值，再點(diǎn)Save(保存)即可。然后點(diǎn)F7，按F4刷新，查看門檻電壓是否已更改。如果未更改，則按以上步驟再重新操作，直至修改后的門檻電壓更改即可。

當(dāng)有雙波出現(xiàn)時(shí)，要考慮測(cè)量介質(zhì)是否為易結(jié)晶體，在液面下降后，仍有殘留物懸掛在纜繩上導(dǎo)致假波，此時(shí)需清理纜繩。

3.2 查看故障報(bào)告

在主界面按F8(F7-Markers)查看故障報(bào)告：畫面顯示項(xiàng)后面指示為1時(shí)，代表這一項(xiàng)故障?？筛鶕?jù)提示進(jìn)行相關(guān)處理，如圖4所示。

圖4 導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)故障報(bào)告畫面

通過查看故障報(bào)告，可分析VF03導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)是否存在故障并鎖定故障項(xiàng)，有針對(duì)性地進(jìn)行檢查。

配有GPX的VF03回路中，當(dāng)GPX接線倉進(jìn)水時(shí)回路存在較小漏電流，不影響通信，但易造成誤判。其顯著特點(diǎn)是：DCS屏上趨勢(shì)曲線漂浮不定，回路電流大于正常值(測(cè)量顯示大于正常值)，而GPX顯示正常值。此時(shí)需清理并進(jìn)行干燥處理。

測(cè)量值不準(zhǔn)確時(shí)，可以根據(jù)檢尺液位調(diào)整罐高設(shè)置，修改罐高參數(shù)(零點(diǎn)與工藝要求的參考零點(diǎn)一致)即可消除固定偏差，輸出電流值隨修改而變化。需要注意的是，量程不得大于罐高，否則為非法設(shè)置，界面會(huì)出現(xiàn)出錯(cuò)提示；而且量程(標(biāo)尺)參數(shù)一定要與二次表(上位機(jī))的量程相同，否則會(huì)出現(xiàn)變動(dòng)偏差。

修改時(shí)，如果不知道二次表(上位機(jī))的量程，可通過動(dòng)態(tài)設(shè)置(F11)的試驗(yàn)功能使VF03分別輸出4、20mA查詢。此方法也可用于罐旁顯示儀的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試。

合理設(shè)置纜長，可以屏蔽纜繩末端的異常反射干擾(如屏蔽重錘反射和罐底物體反射)，使測(cè)量跟蹤液位。

能夠通信而提示無回波的故障，可能是發(fā)射針與纜繩上端接觸不良。此時(shí)需要到現(xiàn)場(chǎng)拆卸表頭，重新安裝、緊固即可。

3.3 液面不穩(wěn)

當(dāng)出現(xiàn)液面不穩(wěn)定的工況時(shí)，可以通過修改時(shí)間常數(shù)，增加儀表濾波阻尼性能的方法，保證輸出電流的穩(wěn)定。

4 結(jié)束語

Hycontrol VF03系列導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)廣泛應(yīng)用于石油及化工等生產(chǎn)領(lǐng)域的物位和液位測(cè)量，充分了解其工作原理、日常維護(hù)方法、參數(shù)設(shè)置和調(diào)整步驟與注意事項(xiàng)，將有助于保證其測(cè)量精度和長周期運(yùn)行。筆者匯總了常見故障現(xiàn)象與排除方法，希望能對(duì)同行的工作有所幫助。