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關于導波雷達液位計的故障分析及處理

作者: 來源: 發布時間:2020-07-04 16:17:35

 摘 要 :針對導波雷達液位計在使用過程中出現的各種問題,觀察數據曲線圖的同時,分析故障原因,采取相應措施,從簡單到復雜,逐項排除各類干擾因素,確保導波雷達液位計能夠正常運轉,并取得了階段性成果。由此可見,導波雷達液位計的故障分析及處理尤為重要,對其它同類型的測量設備具有借鑒意義。

 
隨著電力生產的快速發展,設備性能的不斷提高,結構指標的不斷優化,液位監測的手段日益增多。對于液位測量,特別是密封儲罐的液位測量,導波雷達液位計有著不可或缺的重要作用。不同工況下,液位測量的要求也不盡相同,在排除環境、溫度、壓力等因素的干擾下,針對導波雷達液位計本身的結構特點,有著得天獨厚的優勢,特別是微處理器技術的引用,使測量水平得到革命性提升,不僅提高了測量精度和分辨率,范圍也相繼變大,它的出現,使測量儀表穩步邁入智能化領域時代[1] 。
 
1 設備簡介及工作原理
1.1 設備簡介
GDGW54 導波雷達液位計由表芯、導波頭、鋼纜及重錘 4 部分組成,在復雜環境下,特別是高溫高壓工況中,能夠精準測量液位高度。它采用先進的微處理器和獨特的Echo Discovery 回波處理技術,發射功率低,可安裝于各種金屬、非金屬容器內,對人體及環境無任何傷害。
 
1.2 工作原理
導波雷達液位計利用時域反射原理(TDR)為基礎,導波雷達發出的高頻微波脈沖沿著探測組件傳播,當遇到被測介質表面時,由于介電常數突變,部分脈沖被反射形成回波并沿相同路徑返回到導波雷達,發射脈沖與反射脈沖的時間間隔與被測介質的距離成正比,經計算得出液位高度,如圖 1 所示。
導波雷達測量系統示意圖
2 當前狀況
河北大唐國際張家口熱電有限責任公司為 2×300MW亞臨界燃煤機組,每個主油箱頂部裝有 4 支液位計,1 支為江蘇三暢儀表有限公司生產的,3 支為江蘇三暢儀表有限公司生產的導波雷達液位計,并全部投入使用。在生產過程中,主油箱油位過低或過高都會引發危險。如果油位過高,油箱內油氣分離不好,排煙風機容易氣中帶油,停機后大量潤滑油返回至油箱,存在油外溢的風險;如果油位過低,低于安全油位,油箱內射油器容易出現工作不正常,一旦吸入空氣,將造成主油泵出口油壓擺動,嚴重時調節系統發生擺動,引發軸承斷油燒瓦事故。DCS 量程設置值見表 1,導波雷達液位計參數設置值見表 2,設備裝置圖如圖 2 所示。
DCS量程設置值導波雷達液位計參數設置值設備裝置圖
3 故障分析及處理
3.1 故障分析
導波雷達液位計常見故障如下[2]:
1)介質波動引起導波雷達液位計指示波動(這種現象是工藝變化導致,不屬于儀表故障,介質波動停止后導波雷達液位計指示也恢復正常)。
 
2)導波雷達液位計的導波強度過強或過弱。
3)導波雷達液位計鋼纜安裝較松或無配重,容易造成鋼纜擺動碰壁。
4)導波雷達液位計鋼纜安裝位置離管壁太近,容易造成碰壁。
5)導波雷達液位計測量盲區過小。
6)導波雷達液位計安裝位置靠近進料口,進料時沖刷
鋼纜造成指示波動。
7)導波雷達液位計鋼纜表面或導波筒內壁有附著物,影響正常回波。
8)實際液面已超出測量范圍,探入頂部部盲區或底部盲區。
9)導波頭內部四氟材質不嚴密,部分油氣已進入導波頭內。
10)表芯故障或表芯與導波頭連接松動,造成指示不準確。
11)參數設置不正確,DCS 量程與表芯量程不對應,基本參數設定不符合實際現場安裝條件。
12)設備使用時間過長,已達年限壽命。
 
3.2 案例處理
 
故障一 :2 號導波雷達液位計測量數據無變化,拉直線。如圖 3 所示。
測量數據曲線圖1
分析處理 :
1)檢查就地 2 號導波雷達液位計的參數設置,并查看回波曲線,發現無回波。
2)將裝置抽出,檢查鋼纜表面是否有異物附著,鋼纜與底部重錘、鋼纜與頂部連桿是否松動,導波筒內壁是否有雜物,四氟聚乙烯擋片是否脫落,發現鋼纜與頂部連桿存在松動情況,導致導波頭接收不到返回的信號,無法進行液位計算,是此次測量失敗的主要原因。
3)緊固并回裝上電,曲線恢復正常。
 
結論 :鋼纜與頂部連桿安裝松動,回波信號無法正常回傳至導波頭,影響液位測量。
 
故障二 :1 號導波雷達液位計測量數據波動大,頻繁跳變。如圖 4 所示。
測量數據曲線圖2
分析處理 :
1)檢查就地 1 號導波雷達液位計的參數設置,并查看回波曲線,未發現異常。
2)將裝置抽出,檢查鋼纜表面是否有異物附著,鋼纜與底部重錘、鋼纜與頂部連桿是否松動,導波筒內壁是否有雜物,四氟聚乙烯擋片是否脫落,均未發現異常。
3)將表芯拆下,檢查底部與導波頭連接處是否有異物,并用清洗劑清洗數次后,回裝繼續觀察曲線變化,問題仍未解決。
4)判斷表芯與導波頭連接插頭松動,將裝置拆除并發回廠家檢測,確定情況屬實,并調整插頭偏移角度,重新上電觀察,曲線恢復正常。
 
結論 :表芯與導波頭的連接方式為同軸插針式,在拆裝表芯時,對位不準確,容易造成插針偏移,影響液位測量的精準度。
 
故障三 :3 號導波雷達液位計測量數據波形異常。如圖 5 所示。
測量數據曲線圖3
分析處理 :
1)檢查就地 3 號導波雷達液位計的參數設置,并查看回波曲線,未發現異常。
2)將裝置抽出,檢查鋼纜表面是否有異物附著,鋼纜與底部重錘、鋼纜與頂部連桿是否松動,導波筒內壁是否有雜物,四氟聚乙烯擋片是否脫落,均未發現異常。
3)將表芯拆下,檢查底部與導波頭連接處是否有異物,并用清洗劑清洗數次后回裝繼續觀察曲線變化,問題仍未解決。
4)更換新表芯,重新設置參數,上電后觀察曲線變化情況,問題仍未有效解決。
5)將 3 號導波雷達液位計與 1 號導波雷達液位計互換,并合理設置參數,調整后問題仍未解決。
6)互換后的波形如圖 6 所示。
測量數據曲線圖4
結論 :3 號導波雷達液位計與 1 號導波雷達液位計互換后,波形有所好轉,但是出現平頂現象,初步判定該問題與裝置無關,可能是導波筒的影響。
 
故障四 :3 號導波雷達液位計測量數據波形持續出現平頂。如圖 7 所示。
測量數據曲線圖5
分析處理 :
1)3 號導波雷達液位計測量數據波形持續出現平頂情況,相比其它兩支液位計波形來看,未出現山峰形狀。
2)出現平頂情況,起初懷疑高位量程設置過小,已進入盲區范圍,影響zui大輸出值。
3)油箱實際油位并未達到盲區附近。以磁翻板液位計為基準,機組大修期間,潤滑油全部收回至油箱后,液位顯示為 400mm,機組正常運行期間,液位顯示為 0mm(定期工作油泵聯鎖啟動除外),運行規程規定油箱內油位零點為 1150mm(油箱頂部往下 1150mm),因此排除實際油位到達盲區的可能。
4)將 3 號導波雷達液位計與 2 號導波雷達液位計互換,并合理設置參數,裝置互換后的波形如圖 8 所示。
測量數據曲線圖6
結論 :3 號導波雷達液位計與 2 號導波雷達液位計互換后,波形效果有所改善,對比于其它兩支來看依舊不好,由此判斷是導波出了問題。
 
故障五 :3 號導波雷達液位計導波筒內壁不光滑,影響數據測量。
 
分析處理 :將 2 號導波雷達液位計與 3 號導波雷達液位計兩導波筒同時抽出,檢查 3 號導波雷達液位計導波筒內壁不光滑,存在毛刺現象,用工具打磨之后,互換位置統一下裝,下裝前用水平儀測量確保垂直度絕對良好,再次觀察波形曲線,如圖 9 所示,恢復正常。
測量數據曲線圖7
結論 :導波筒內壁必須保持光滑度,安裝時確保與油箱底部相垂直,嚴禁傾斜下裝。
 
4 總結
         在儀表回波曲線中,X 軸和 Y 軸代表的意義不一樣,X 軸的長度代表纜長設定值,也就是說,正弦波會顯示在這個長度上,儀表會檢測一個zui具代表性的波形來判定回波,這種情況無疑增加了一些干擾波,很容易將此時的干擾波當成液面回波,且回波曲線指向后移,導致空高測量值不準確,故纜長不易設置過長,相比實際纜長多 0.5m 即可(視情況而定)。Y 軸的長度代表盲區的設定值,它的大小直接反映出雷達波發送與接收的質量,簡單來講,理論上發出 100 個雷達波,接收 100 個雷達波,而現場實際情況中,由于外界干擾的影響,例如泡沫,它會吸收和折射一部分雷達波,影響回波質量。盲區設定有講究,儀表出廠設置的盲區是 0.5m,加裝導波筒后,可改善為 0.40m,所以盲區設定要大于 0.40m,如果設定太小,直接影響回波質量,導致回波曲線上顯示的圖形偏低,使回波強度減弱,數據測量不準確。
 
本文闡述了導波雷達液位計測量系統的原理以及相關參數設置,針對在生產過程中發現的問題,通過查看 SIS數據圖形進行分析比較,找出解決方法,制定整改措施,總結經驗教訓,將液位計的性能指標充分展現出來,以滿足各種工況下的需求。

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