E+H雷达液位计的应用及维护李孝伟

1．引言自上个世纪九十年代以来，雷达液位计进入市场，由于测量精度高、耐高温高压的能力强、非接触的测量方式使得测量不受介质影响，其经济的两线制技术降低了布线成本和较高的可靠性以及方便的安装维护使之成为近十年来罐区液位过程监测的首选仪表。液位仪表是石油化工领域中中不可缺少的重要仪表。液位仪表的种类繁多，根据介质和现场条件的不同，各类液位计各具优势，形成一个多元化的局面。罐区储罐由于其容积较大，要求液位计的精度较高，过去大多浮子液位计，伺服式和差压式也有一定应用量。浮子液位计安装复杂，可靠性较低，差压式液位计受介质密度和温度影响很大，为消除这些影响，一套完善的静压测量系统其价格也很；伺服式液位计精度较高，但由于其有机械传动机构，不可避免带来磨损问题，同时价格也偏高。近年来出现的光纤液位计、磁致伸缩液位、超声波液位计以及放射性液位计各具其优缺点，光纤液位计可以做到现场无电检测，安全性好，这是其突出的优势，缺点是仍然有很多机械传动部件，故障率就会增加，安装也复杂些。磁致伸缩液位精度较高，但由于其接触的测量方式和较高的安装、维护要求导致市场普及不广。超声波物位计虽精度较雷达液位计略低，但其安装简单价格适中，在防爆领域，目前超声波液位仪的量程是一个问题，一般小于8米，遇到高温罐，问题也会更大。放射性液位计因有放射源，应用需特别批准，人员也需经过特殊培训，给维护带来较大不变，所以应用范围受到限制。所以雷达液位计由于自身的优势迅速成为液位测量中的首选仪表。我厂化纤装置罐区使用的雷达液位计大多为E+H公司的FMR230/240Micropilot型雷达物位仪表。本文主要介绍一下该系列仪表的应用及基本的维护检修方法2．测量原理Micropilot是基于时间行程原理的“俯视式”测量系统，用于测量参考点（过程连接）与物料面间的距离。天线发射微波脉冲信号，在被测物料面产生反射，且反射的回波信号又被雷达系统所接收。输入天线接收物料面反射回的微波脉冲信号，并将其传输给电子部件。微处理器对信号进行处理，识别微波脉冲在物料面所产生的回波信号。PulseMastereXact软件凝聚了多年基于时间行程原理的测量经验，用于进行明确的信号识别。PhaseMaster软件的专利算法确保了MicropilotS能达到毫米级的测量精度。参考点至物料面间的距离与脉冲信号的运行时间成正比：D=c·t/2，其中c为光速。空罐高度E已知，则物位L为：L=E-D请参考下图，确定参考点E的位置。Micropilot变送器具有干扰回波抑制功能，由用户自行激活。该功能确保了由边缘、焊缝等干扰源引起的干扰回波不会被误认为是物料面产生的回波信号。输出对Micropilot进行设置需要输入以下参数信息：E空罐高度（测量零点）、满罐高度F（满量程值）和相关应用参数。应用参数使仪表能自动适应测量过程条件。对于电流输出型仪表，E点和F点分别对应于4mA和20mA的电流输出；而对于数字输出型仪表及显示单元，E点和F点则分别对应于测量物位的0%和100%。3．操作在对仪表进行参数设定、日常维护以及故障判断处理时均需要对Micropilot变送器进行操作，该变送器提供了多种操作法方，十分便于使用。远程操作①用HART375手操器②用个人计算机、CommuboxFXAl91/195及操作软件“ToFTool-FieldToolPackage”和“FieldCare”。现场操作①用显示与操作单元VU331；②用个人计算机、FXAl93及操作软件“ToFTool-FieldToolPackage”和“FieldCare”。ToFTool是Endress+Hauser基于时间行程原理测量仪（如：雷达物位仪、超声波物位仪、导波雷达测量仪等）图形化操作软件。其功能包括组态设置、数据加密、信号分析及测量点文件编制。下图为仪表操作接线的示意图，显示了现场及室内操作的接线方式。4．显示单元VU331由于日常维护需要经常在罐顶作业，所以一般都采取使用现场显示单元VU331来进行，操作单元在外壳内，可以打开外壳盖进行操作。液晶显示（LCD）共4行，每行20字符LCD上会根据仪表状态出现3种符号：①报警符号当仪表处于报警状态时，该符号出现。若此符号闪烁，则表示警告。②锁定符号当系统被锁定，例如无可用输入时，该符号出现。③通信符号当通过HART,PROFIBUS-PA或FF进行数据传输时，该符号出现。按键定义被激活的菜单前有“√”提示用VU331进行基本设定仪表首次上电后待显示出测量值界面后，需对仪表进行基本设定，按键进行基本设置。需要设定的基本参数有：①罐体形状②介质特性③过程条件④空罐标定⑤满罐标定⑥距离测量值。其中④⑤为影响测量准确度的重要参数设定时需注意，其他基本参数如无特殊情况均为默认设置无需改动。①罐体形状②介质特性③过程条件⑥距离测量值（显示公式中的D和L值）④空罐标定此功能用于输入从法兰（测量的参考点）到最低液位（=零点）的距离（即计算公式中的E值）。⑤满罐标定此功能用于输入从最低液位到最高液位（=量程）的距离（即计算公式中的F值）。用VU331进行其他设置0E*菜单的包络线图以及0A*菜单的故障诊断为平时维护时检查仪表故障的主要操作。5．日常故障判断及维护E+H系列的雷达液位计故障率较低，日常维护中的工作多为硬件、接线方面的故障，参数设置不准确导致的故障几乎很少出现，故故障的判断也较为简单。通过故障诊断判断故障信息通过VU331或HART375手操器或电脑软件，选择0A*菜单看故障诊断信息。根据错误信息代码来判断故障并作出相应处理硬件故障当仪表接线正常、无法通过VU331或HART375手操器或电脑软件查看故障诊断时，则为硬件故障，需拆表头处理。通过下图可以看出“30电子模块”“31HF模块”“35端子模块/电源板”三部分为仪表的主要部件，若判断出这三部分故障则需联系厂家进行故障处理。6．总结在石油化工行业中日常生产原料的消耗，产品的产量等等重要参数很多都需要通过雷达液位计测得的液位计算出来，但由于雷达液位计不是常见仪表，所以了解并掌握雷达液位计的应用及维护知识对日常工作还是有重要意义的。化工仪表班：李孝伟