聯(lián)合站雷達(dá)液位計(jì)計(jì)量誤差分析與控制措施

呂承江

[摘要]本文針對(duì)雷達(dá)液位計(jì)隨著設(shè)備投運(yùn)時(shí)間長(zhǎng)，數(shù)據(jù)傳輸過程中出現(xiàn)的誤差，影響了日常正常計(jì)量生產(chǎn)進(jìn)行分析，通過采取有效措施控制，確保原油計(jì)量的準(zhǔn)確，提高雷達(dá)液位計(jì)平穩(wěn)運(yùn)行。

[關(guān)鍵詞]雷達(dá)液位計(jì)；誤差

前言

聯(lián)合站原油罐雷達(dá)液位計(jì)投產(chǎn)運(yùn)行10年已久，由于各種原因造成罐液位測(cè)量時(shí)存在較大的偏差，因而需要人工檢尺進(jìn)行上罐量油校對(duì)。但由于人工檢尺量油這種方法受人為因素影響較大，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，為了保障罐液位計(jì)量的準(zhǔn)確性，對(duì)雷達(dá)液位計(jì)存在的問題進(jìn)行了分析，提出解決方案及控制措施。

一、液位計(jì)的工作原理

德國(guó)科隆BMl00A型雷達(dá)液位計(jì)是一種測(cè)量液位的壓力傳感器，雷達(dá)液位計(jì)采用發(fā)射一反射一接收的工作模式。雷達(dá)傳感器的天線以波束的形式發(fā)射電磁波信號(hào)，發(fā)射波在被測(cè)物料表面產(chǎn)生反射，反射回來的回波信號(hào)由天線接收。信號(hào)經(jīng)智能處理器處理后得出介質(zhì)與探頭之間的距離，送終端顯示器進(jìn)行顯示、報(bào)警、操作等。雷達(dá)脈沖信號(hào)從發(fā)射到接收的運(yùn)行時(shí)間與探頭到介質(zhì)表面的距離成正比。

二、雷達(dá)液位計(jì)使用情況及現(xiàn)狀分析

聯(lián)合站4座原油儲(chǔ)罐使用BMl00A型雷達(dá)液位計(jì)，按照要求適合于儲(chǔ)罐測(cè)量，測(cè)量范圍在0-50m，要求精度等級(jí)±3mm。但是在近期使用過程中，雷達(dá)液位計(jì)測(cè)量值與實(shí)際值存在較大偏差。將液位計(jì)測(cè)量與人工測(cè)量進(jìn)行對(duì)比，以原油3#罐為例，如表1所示。

通過以上數(shù)據(jù)分析，雷達(dá)液位計(jì)測(cè)量數(shù)據(jù)未存在規(guī)律性漂移，測(cè)量偏差較大，重新對(duì)油罐液位參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，調(diào)整罐液位漂移量，重新標(biāo)定零點(diǎn)，進(jìn)行測(cè)量發(fā)現(xiàn)標(biāo)定后測(cè)量偏差還是無規(guī)律性變化，液位準(zhǔn)確測(cè)量不能一直保持。

三、故障的可靠性分析

雷達(dá)液位計(jì)至今使用10年已久，從雷達(dá)液位計(jì)自身可靠性來分析，BMl00雷達(dá)液位計(jì)理論上符合各種檢測(cè)條件，測(cè)量出現(xiàn)不準(zhǔn)情況首先懷疑以下幾點(diǎn)：安裝方法、檢修維護(hù)、參數(shù)設(shè)定錯(cuò)誤。參數(shù)設(shè)定可以排除，需要論證以下三個(gè)問題：（1）雷達(dá)液位計(jì)說明書寫明能夠檢測(cè)介電常數(shù)1.8的介質(zhì)，原油的相對(duì)介電常數(shù)為1.8左右，正好處于臨界點(diǎn)，如果介電常數(shù)過低，造成返回的電磁波過弱，很可能出現(xiàn)計(jì)算不準(zhǔn)的情況。（2）雷達(dá)液位計(jì)維修過程殼體的靜電接地，造成電磁干擾對(duì)控制系統(tǒng)的影響。（3）罐底板升降引起罐底計(jì)量零點(diǎn)的位移?？展逘顟B(tài)下，底板和基礎(chǔ)間會(huì)出現(xiàn)空隙，當(dāng)罐內(nèi)充液后，這些空隙不斷發(fā)生變化，罐底板的這種隨機(jī)變化顯然會(huì)使下部計(jì)量零點(diǎn)產(chǎn)生位移，所引起的參照高度的變化約為0.1%同時(shí)還會(huì)引起罐容積的變化。

根據(jù)實(shí)際情況分析判斷：殼體的靜電接地接觸不良可能產(chǎn)生電磁干擾，造成數(shù)據(jù)傳輸誤差。而選用的BMl00型雷達(dá)液位計(jì)檢測(cè)的介電常數(shù)處于原油介電常數(shù)的臨界值，造成了反射波信號(hào)過弱，測(cè)量數(shù)據(jù)不穩(wěn)定，從而造成測(cè)量液位的非線性漂移。

四、改進(jìn)方案及措施

維修校驗(yàn)過程中，將殼體靜電接地檢查一下，同時(shí)改進(jìn)下在原油罐量油孔處增加一塊鋼板（鋼板介電常數(shù)約為3），確保雷達(dá)液位計(jì)電磁波檢測(cè)鋼板，然后反射直接傳人雷達(dá)液位計(jì)傳感器。只需要測(cè)量原油罐的頂部鋼板與雷達(dá)液位計(jì)的距離D即可，由于測(cè)量的介質(zhì)為鋼板，反射信號(hào)會(huì)大大加強(qiáng)，基本上不會(huì)產(chǎn)生干擾信號(hào)。對(duì)雷達(dá)液位計(jì)進(jìn)行移位后，保證雷達(dá)波不受到罐壁的干擾（防止雷達(dá)波檢測(cè)到罐壁信號(hào)），雷達(dá)液位計(jì)中心移動(dòng)距離為d，罐頂部鋼板面積為s，直徑為M。目前罐高H=17（m），直徑D=60（m），喇叭口上下直徑分別為S1=80（mm），S2=150（mm），喇叭口高度為h=200（mm）。罐液位處于最低位時(shí)，tana=h/s2-s1/2=5，4，tana=H-h/M-S2/2

得出：M=1.71（m），S=3.14*（1.71/2）2=2.27（m2），d>M/2=0.855（m）。雷達(dá)液位計(jì)計(jì)算原理圖通過計(jì)算：需要面積為2.27m2的不銹鋼鋼板，雷達(dá)液位計(jì)至少需要向罐中心移動(dòng)0.855m的距離。這樣可以保障雷達(dá)液位計(jì)測(cè)量的準(zhǔn)確。

五、總結(jié)

雷達(dá)液位計(jì)在原油計(jì)量精確度與人工檢尺相比很高。聯(lián)合站在原油儲(chǔ)罐中選用雷達(dá)液位計(jì)提高了自動(dòng)化的技術(shù)水平，同時(shí)受其測(cè)量方法、安裝校正過程及儲(chǔ)罐自身特性的影響，它與人工檢尺具有著相同的系統(tǒng)誤差。通過深入分析解決雷達(dá)液位計(jì)的計(jì)量精度有助于對(duì)儲(chǔ)罐計(jì)量數(shù)據(jù)正確認(rèn)識(shí)，采取有效對(duì)策、減少誤差，并為今后站內(nèi)計(jì)量?jī)x表的選用提供了參考。endprint