油罐液位測(cè)量是油罐儲(chǔ)油測(cè)量的主要方法，測(cè)量的準(zhǔn)確性直接關(guān)系到的利益和安全[1]。雷達(dá)水位計(jì)的正常使用對(duì)臺(tái)站收發(fā)石油、厚稀油率、沉降及原油徑流等起著重要的作用，可以說雷達(dá)水位計(jì)是調(diào)度員的“眼睛”。

　　原油儲(chǔ)存、厚稀油混合配置及加熱加壓輸送等工作主要在大型車站倉(cāng)庫(kù)進(jìn)行。目前儲(chǔ)備46萬(wàn)個(gè)油，16個(gè)油罐、復(fù)雜油庫(kù)、頻繁轉(zhuǎn)換過程、調(diào)度人員分析羅斯蒙特雷達(dá)液位計(jì)(以下液位計(jì))水平顯示系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，快速確定流程轉(zhuǎn)換是否出錯(cuò)，如果發(fā)生水平顯示系統(tǒng)故障，手動(dòng)接受油罐檢查，從而增加勞動(dòng)強(qiáng)度和安全風(fēng)險(xiǎn)。因此，降低液位計(jì)水平顯示系統(tǒng)的失敗率與石油生產(chǎn)的安全和油庫(kù)的順利運(yùn)輸有關(guān)。一液位計(jì)的工作方式如圖1所示，液位計(jì)通過坦克頂部的天線發(fā)射雷達(dá)信號(hào)來測(cè)量液體水平。雷達(dá)信號(hào)在液體水平上反射時(shí)，回聲由天線接收。通過檢測(cè)該段的高度，確保罐內(nèi)的空高度，可以結(jié)合雷達(dá)安裝位置的實(shí)際高度，得到罐內(nèi)的液位數(shù)據(jù)。RS485接口連接通過現(xiàn)場(chǎng)通信單元元素(FCU)提供的父計(jì)算機(jī)，允許傳輸參數(shù)和警報(bào)信號(hào)(如級(jí)別)，或通過父計(jì)算機(jī)控制智能雷達(dá)顯示[2]。

　　液位計(jì)工作原理

　　2故障現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查

　　2013 ~ 2017年，液位計(jì)失敗率逐年增加(圖2)，2017年1 ~ 12月找到《自動(dòng)化、儀表故障登記 表》和職位交換記錄，將液位計(jì)的故障情況匯總為表1。

　　液位計(jì)故障計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果

　　液位計(jì)錯(cuò)誤情況摘要

　　進(jìn)一步總結(jié)了2017年液位計(jì)現(xiàn)場(chǎng)故障情況，整理的統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表2。

　　液位計(jì)故障統(tǒng)計(jì)結(jié)果

　　表2顯示，2017年該反坦克液位計(jì)故障共16起，其中雷達(dá)頭通信板燃燒、線路接頭損壞等引起的雷達(dá)數(shù)據(jù)傳輸故障7起，占總故障的43.75%。液位錯(cuò)誤共6次，占總故障的37.50%。因此，數(shù)據(jù)傳輸故障和液位錯(cuò)誤不良是液位計(jì)顯示系統(tǒng)故障率高的主要因素。

　　3故障原因分析

　　討論上述失敗原因，并在表3中列出失敗原因的確認(rèn)方法和標(biāo)準(zhǔn)。

　　檢查液位計(jì)數(shù)據(jù)傳輸錯(cuò)誤和液位錯(cuò)誤原因

　　表3所示的10個(gè)結(jié)束原因中，如果員工技術(shù)培訓(xùn)不充分，現(xiàn)場(chǎng)一次表失敗，不能提供數(shù)據(jù)率，雷達(dá)設(shè)備老化，需要更新系統(tǒng)軟件，非接觸雷達(dá)的限制，上部坦克電纜老化，拆卸維修的雷達(dá)頭密封不嚴(yán)格，不是主要原因。液位計(jì)故障的主要原因是液位偏差校正調(diào)整頻繁，混淆，軟件干擾回波處理失敗，雷達(dá)波反射板腐蝕變形三大原因。3.1級(jí)偏差補(bǔ)償調(diào)整頻繁，混亂

　　運(yùn)行組每月10、20、30日對(duì)靜態(tài)坦克進(jìn)行坦克油庫(kù)，在每次清點(diǎn)后，工作站技術(shù)人員對(duì)影響油位計(jì)算的大誤差的液位修改偏差修正值，一般修改雷達(dá)頭到坦克底部的回波的數(shù)值基準(zhǔn)參考距離，按照坦克油數(shù)據(jù)修正指示水平實(shí)施。

　　2017年磁盤級(jí)錯(cuò)誤記錄見表4。

　　磁盤庫(kù)級(jí)別錯(cuò)誤歷史記錄

　　經(jīng)常修改錯(cuò)誤罐級(jí)錯(cuò)誤偏差記錄

　　表4綜合分析數(shù)據(jù)，出現(xiàn)液位錯(cuò)誤總是經(jīng)常更正錯(cuò)誤的3#、4#、9#、12#罐，偏差值見表5。

　　在庫(kù)存搬運(yùn)時(shí)，將靜態(tài)顯示水平修改為坦克高度的“基準(zhǔn)水平”是不適當(dāng)?shù)?，因?yàn)槿斯ち康挠团c產(chǎn)出的數(shù)據(jù)一致。由于不同水平的液位計(jì)測(cè)量誤差不是值，因此，通過一次磁盤庫(kù)結(jié)果修改油罐的總高度，無(wú)法從根本上消除實(shí)際油位和液位計(jì)顯示油位的誤差[7]。這就是液體水平修改后的油罐反復(fù)出現(xiàn)液體水平錯(cuò)誤故障的原因。因此，為了減少雷達(dá)水平系統(tǒng)級(jí)顯示錯(cuò)誤，使用更合理的調(diào)整方法。

　　3.2軟件干擾回顯處理失敗

　　如果雷達(dá)水平顯示為虛擬或錯(cuò)誤水平，則PC系統(tǒng)將找到該雷達(dá)頭的波形，波和錯(cuò)誤信號(hào)[8]在藍(lán)線上相交(圖3)。雷達(dá)料位系統(tǒng)可以使用軟件執(zhí)行干擾回波處理、欠波處理、空罐處理、整體油罐處理、表面回波跟蹤和過濾等六大功能。羅斯蒙特雷達(dá)液位計(jì)比時(shí)間脈沖打印機(jī)(PTOF)儀表更可靠，處理干擾回波的能力更強(qiáng)，準(zhǔn)確度達(dá)到FMCW。使用過程中，對(duì)各種高溫、腐蝕等液位測(cè)量不利，儀表故障率高，使用周期短，信號(hào)弱，發(fā)生離合器等現(xiàn)象，手動(dòng)修改振幅閾值值，消除離合器[9]。

　　a和b

　　上位機(jī)系統(tǒng)雷達(dá)頭波形

　　3.3雷達(dá)反射板腐蝕變形

　　雷達(dá)水平測(cè)量使用一個(gè)反射板在浮環(huán)槽中進(jìn)行回波反射，并對(duì)《羅斯蒙特液位測(cè)量產(chǎn)品手冊(cè)》“非接觸雷達(dá)安裝指南”中進(jìn)行水平測(cè)量的金屬反射板的選擇和安裝(圖4)提出了具體要求[10 ~ 12]。

　　液位測(cè)量金屬反射板安裝示意圖

　　上部坦克解決了反射錯(cuò)誤信號(hào)的雷達(dá)頭、反射板和電纜的問題。分析結(jié)果表明，反射板中發(fā)生腐蝕變形的雷達(dá)液位指示都發(fā)生了一定程度的液位錯(cuò)誤和數(shù)據(jù)傳輸失敗。如圖5所示，變形嚴(yán)重的反射板面無(wú)法測(cè)量水平傾斜，不符合產(chǎn)品手冊(cè)中金屬反射板安裝要求，需要更換變形雷達(dá)波反射板。

　　現(xiàn)場(chǎng)站實(shí)際安裝反射板變形

　　4糾正措施

　　4.1優(yōu)化系統(tǒng)級(jí)錯(cuò)誤調(diào)整方法

　　整頓前的修正方式可以簡(jiǎn)單地理解為如圖6所示，修正罐以修正錯(cuò)誤。

　　原油罐液位顯示偏差補(bǔ)償修正方法

　　改變油罐液位指示錯(cuò)誤的偏差修正方法[13]。筆者分析了一個(gè)油罐在一定時(shí)間內(nèi)的誤差，提出了只找出平均偏差，只修正校正距離的方法。也就是說，僅錯(cuò)誤地調(diào)整顯示水平，坦克高度的誤差補(bǔ)償0，不影響修正坦克高度的值，根據(jù)坦克數(shù)量的不同，顯示出的液體位置[14]準(zhǔn)確地表示為圖7所示。

　　作者提出了油罐液位顯示偏差補(bǔ)償?shù)男拚椒ā?/p>

　　另外，對(duì)在工作崗位上進(jìn)行油罐回收工作的調(diào)度程序也提出了以下要求。

　　A.每月10、20、30日，對(duì)靜態(tài)油罐的油罐庫(kù)存，遵守大容量油操作程序，遵守油測(cè)量計(jì)算方法，油數(shù)據(jù)應(yīng)平均3次測(cè)量值。準(zhǔn)確的油數(shù)據(jù)具有參考價(jià)值[15];

　　B.對(duì)于有誤差的坦克和誤差數(shù)據(jù)，要及時(shí)記錄，確認(rèn)液位修改，修改后可以匹配。

　　C.錯(cuò)誤值更正在專業(yè)技術(shù)人員分析和匹配數(shù)據(jù)后才能執(zhí)行，工作人員沒有修改權(quán)限限制。

　　4.2干擾回波、雜波手動(dòng)處理

　　4.2.1使用PC級(jí)顯示系統(tǒng)軟件調(diào)試回波

　　步驟a

　　步驟B-1

　　步驟B-2

　　步驟c

　　卸下離合器并阻止錯(cuò)誤信號(hào)的步驟d

　　如果雷達(dá)級(jí)系統(tǒng)發(fā)生虛擬高度、錯(cuò)誤等錯(cuò)誤，操作員使用較高的計(jì)算機(jī)級(jí)顯示系統(tǒng)軟件測(cè)試回聲[16]。小組成員聯(lián)系工廠軟件工程師，在工廠技術(shù)人員的指導(dǎo)下，將系統(tǒng)的離合器拆除，并切斷錯(cuò)誤信號(hào)步驟的方法總結(jié)如下。

　　A.右鍵單擊出現(xiàn)錯(cuò)誤的雷達(dá)頭序列號(hào)，然后單擊“properties properties(屬性)”屬性選項(xiàng)(圖8a)。

　　B.選擇屬性框的configuration配置項(xiàng)，然后單擊“搜索tankScan雷達(dá)”，等待歷史數(shù)據(jù)進(jìn)度完成(圖8b)。

　　C.按右鍵“new amplitude threshold point(新建閾值點(diǎn))”以在反射峰值上生成新的閾值點(diǎn)(圖8c)。D.在新閾值點(diǎn)按住左鍵，拉出選擇框以放大調(diào)整區(qū)域的波形，創(chuàng)建標(biāo)記點(diǎn)微調(diào)修正回波，然后單擊“OK”保存雷達(dá)并重新啟動(dòng)(圖8d)。

　　4.2.2振幅門極限修正手動(dòng)干涉回波

　　軟件干擾回波處理失敗的解決方法是修正振幅門限制，手動(dòng)干擾回波。具體操作步驟如下：

　　A.右鍵單擊出現(xiàn)錯(cuò)誤的雷達(dá)頭序列號(hào)，然后單擊“properties properties(屬性)”屬性選項(xiàng)(圖9a)。

　　B.選擇“屬性”框的configuration配置項(xiàng)，然后單擊“掃描tankScan雷達(dá)”，等待讀取歷史數(shù)據(jù)進(jìn)度(圖9b)。

　　C.干涉回波在門限制范圍內(nèi)，用戶定義干涉語(yǔ)句限制以過濾弱干涉回波(圖9c)。

　　D.在平靜條件下，設(shè)置大約20%的表面回波振幅，以過濾和消除較弱的干擾回波(圖9d)。

　　修改振幅門限制以手動(dòng)干涉回聲的步驟ABCD 4

　　4.3修復(fù)或更換變形后的反射板

　　如果雷達(dá)波反射板發(fā)生腐蝕變形，請(qǐng)按照以下方式進(jìn)行維修或更換：

　　A.此反射板已經(jīng)淘汰，請(qǐng)咨詢不能提供新產(chǎn)品更換的產(chǎn)品制造商。

　　B.咨詢公司技術(shù)人員，如304不銹鋼板1.2米1.2米、2塊鋼板、2米1米切割的鋼板。但是焊接的鋼板弧度大，不能滿足金屬反射板安裝要求[17];

　　C.在材料過程中，從工作站內(nèi)的廢棄物中選擇兩個(gè)2m1m白板組合，通過水平設(shè)置確保雷達(dá)波發(fā)射正確。糾正措施實(shí)施后，保證了測(cè)量信號(hào)反射的平穩(wěn)、準(zhǔn)確傳輸，使雷達(dá)電平終端能夠正確地得到數(shù)字基座。這種方法便宜，信號(hào)反射強(qiáng)。但是相比原產(chǎn)品鋁信號(hào)板使用周期短，容易變形。

　　5實(shí)施效果

　　從2018年9月到2019年2月，重新統(tǒng)計(jì)現(xiàn)場(chǎng)雷達(dá)水平顯示系統(tǒng)的故障情況見表6。雷達(dá)水平顯示系統(tǒng)顯示，維修前月平均故障率降低到1.33%，維修后減少到0.50%，故障率明顯降低。

　　整流后液位顯示系統(tǒng)故障統(tǒng)計(jì)結(jié)果

　　5.1實(shí)施經(jīng)濟(jì)效益糾正措施后，

　　減少了雷達(dá)進(jìn)程級(jí)別和信號(hào)傳輸錯(cuò)誤的發(fā)生次數(shù)。由于此系統(tǒng)制造商將維維修員指定為外道中，因此為了解決維修員，部分故障需要計(jì)算為一次往返運(yùn)費(fèi)200韓元，因此成本節(jié)約包括200元13次=2600元。減少現(xiàn)場(chǎng)維修次數(shù)。勞動(dòng)力成本為每人每天150元，工作量與勞動(dòng)力成本加起來為150元2人13次=3900元。

　　參與了數(shù)月內(nèi)共維修10臺(tái)易拉罐的雷達(dá)系統(tǒng)維護(hù)，解決了12次故障，防止了故障后雷達(dá)頭的頻繁更換。通信板制造商每張4萬(wàn)韓元，雷達(dá)組件每只7萬(wàn)韓元(不出售制造商雷達(dá)頭通信板，備件只能購(gòu)買組裝的組裝型雷達(dá)頭)，從而節(jié)省了40萬(wàn)~ 70萬(wàn)韓元的費(fèi)用。兩個(gè)雷達(dá)反射板，鋁反射板制造商每臺(tái)支付2萬(wàn)元。小組用修理車站內(nèi)舊易貨的4塊白板替代損失額共節(jié)約了4萬(wàn)元。

　　投資價(jià)值3萬(wàn)元的RTU控制系統(tǒng)電源柜;通訊板維護(hù)費(fèi)30元10=300元。概括來說，此次水利更換液位計(jì)顯示系統(tǒng)的節(jié)約成本為41.62萬(wàn)韓元至71.62萬(wàn)韓元。

　　5.2社會(huì)、安全和技術(shù)利益

　　2017年該站處理年混合油流量383萬(wàn)噸，因水位表顯示系統(tǒng)故障，原油輸送工中斷等，積極協(xié)助完成原油運(yùn)輸任務(wù)，沒有產(chǎn)生積極的社會(huì)效益。此次整頓有效地降低了水位表顯示系統(tǒng)故障的頻率，確保原油運(yùn)輸工作安全順利進(jìn)行。此外，還可以確保雷達(dá)水平系統(tǒng)的使用，并避免員工爬罐油時(shí)可能出現(xiàn)的安全風(fēng)險(xiǎn)。通過此次整備，進(jìn)一步了解了液位計(jì)的技術(shù)特性，并為未來日常檢查和維修工作提供了技術(shù)支持。

　　6建議

　　為了確保液位計(jì)顯示系統(tǒng)的正確運(yùn)行，提供了以下建議：

　　A.制定《雷達(dá)液位計(jì)維護(hù)與保養(yǎng)操作規(guī)程》，實(shí)施該制度，納入《油庫(kù)維修工崗位職 責(zé)》，要求維修班定期維護(hù)。

　　B.嚴(yán)格的檢查工作，包括對(duì)液位計(jì)的日常管理，《運(yùn)行班組交接班制度》，操作小組及時(shí)清洗雨雪，確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確;

　　C.調(diào)度員應(yīng)嚴(yán)格遵守《大罐量油操作規(guī)程》，遵循流量測(cè)量計(jì)算方法，及時(shí)測(cè)量發(fā)生的錯(cuò)誤，將逆組“十板臺(tái)”要求細(xì)則并入《調(diào) 度工崗位職責(zé)》。

　　7結(jié)束語(yǔ)

　　現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查了羅蒙特雷達(dá)液位計(jì)顯示系統(tǒng)錯(cuò)誤，主要失敗原因是液位偏差校正調(diào)整頻繁、混亂、軟件干擾回波處理失敗和雷達(dá)波反射板腐蝕變形三類，因此，采取糾正措施后，經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和技術(shù)效益明顯提高，為日常檢查和維護(hù)工作提供了技術(shù)保障。轉(zhuǎn)移：雷達(dá)液位計(jì)在濃供控制系統(tǒng)和可視化改造中的