導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)在槽罐液位測量中的應(yīng)用

　　隨著工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域傳感技術(shù)的快速發(fā)展，水平測量的自動化水平促進(jìn)，在各種工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域進(jìn)行水平測試的儀器種類很多，各種液位計(jì)、液位計(jì)有的應(yīng)用。導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)以優(yōu)良的產(chǎn)品性能為基礎(chǔ)，應(yīng)用于許多復(fù)雜的工業(yè)測量中，特別適用于抗干擾要求高的測量情況。

　　蒸發(fā)工藝是氯堿生產(chǎn)的重要工序，在生產(chǎn)過程中，確定是否正確測量罐內(nèi)液體水平是實(shí)現(xiàn)燒堿蒸發(fā)工藝自動堿的關(guān)鍵。在該工藝中，堿液的特點(diǎn)是高溫、高濃度、強(qiáng)腐蝕性、結(jié)晶性，因此蒸發(fā)過程中蒸發(fā)罐內(nèi)容易形成固體、液體、氣體三相共存，堿液長期沸騰，容易形成假水平，對物界的準(zhǔn)確檢測造成了很大困難。

　　某公司年產(chǎn)量15萬t燒堿廠蒸發(fā)工藝蒸發(fā)罐液面測量，初期雙法蘭差壓水平變送器，但由于堿液腐蝕性、高溫、長期水平正常測量，不僅不能滿足生產(chǎn)要求，還增加了操作員、儀表工作量。然后，我們試驗(yàn)了各種水平的測試設(shè)備，效果并不令人滿意。因此，該公司引進(jìn)導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)，通過多次實(shí)驗(yàn)和長期使用，取得了很好的使用效果，實(shí)現(xiàn)了燒堿蒸發(fā)過程中堿的自動控制。

　　本文采用導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)測量燒堿蒸發(fā)罐液位，闡述了導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)的測量原理和優(yōu)點(diǎn)。燒堿蒸發(fā)工藝應(yīng)用中導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)的可行性和可靠性證明。

　　1導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)測量原理及優(yōu)點(diǎn)

　　1.1測量原理

　　導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)是根據(jù)圖I所示測量的時(shí)間偏移原理的“頂部”測量儀。導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)測量從基準(zhǔn)點(diǎn)(儀表工藝連接點(diǎn))到被測試材料表面的距離時(shí)，脈沖發(fā)生器產(chǎn)生高頻脈沖，高頻脈沖注入探針，沿著導(dǎo)波體向下傳輸，該導(dǎo)波體可以是金屬硬條或柔性金屬電纜。脈沖遇到材料表面時(shí)會反射，反射脈沖信號沿著導(dǎo)波體傳送到接收器，發(fā)件人微處理器將距離信號轉(zhuǎn)換為電平信號。

　　雷達(dá)液位計(jì)

　　圖1導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)測量原理

　　c設(shè)定為光通量，從參考點(diǎn)到測量的材料曲面的距離

　　d在脈沖發(fā)送到接收時(shí)詢問：

　　D=c t/2

　　根據(jù)已知空罐高度e的級別：

　　L=e-d

　　導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)主要由發(fā)送和接收設(shè)備、導(dǎo)波探頭、信號處理器、操作面板、顯示頭和錯(cuò)誤報(bào)警組成。導(dǎo)波探頭是導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)的重要組成部分，在選擇液位計(jì)時(shí)，可以根據(jù)條件選擇合適的導(dǎo)波探頭，以測量準(zhǔn)確的液位。導(dǎo)波探頭分為桿、電纜和同軸桿類型三大類，不同類型的導(dǎo)波探頭各有優(yōu)缺點(diǎn)。封式適合于測量泡沫、沸騰表面或湍流形成的介質(zhì)，對蒸汽和泡沫有很強(qiáng)的抑制力，但由于太長，不容易運(yùn)輸和安裝，不適合用于太多距離的測量;電纜適用于范圍不限的測量，適用于粘性液體或固體粉末介質(zhì)的測量。同軸桿類型適用于液化氣和介電常數(shù)低的液體的測量。1.2導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)的優(yōu)點(diǎn)除了普通雷達(dá)液位計(jì)的優(yōu)點(diǎn)外，導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)還有以下優(yōu)點(diǎn)：

　　A.可以測量各種介質(zhì)。在1.4-100.0(空氣的介電常數(shù)為1.0)時(shí)，測量介電常數(shù)中的幾乎所有液體和漿料(1.0)，不受介電常數(shù)、溫度、壓力和密度等條件變化的影響，測量液體、固體、顆粒和粉末等。

　　B.信號穩(wěn)定準(zhǔn)確。導(dǎo)波探頭中的信號傳輸不受液位波動和坦克的障礙物影響，由液位計(jì)接收的返回信號很強(qiáng)，導(dǎo)波雷達(dá)可以根據(jù)底部回波信號校準(zhǔn)測量，使信號更穩(wěn)定、更準(zhǔn)確。

　　C.特別適用于測量包含蒸汽、霧和泡沫的介質(zhì)。霧和氣泡對測量沒有影響，電磁波不通過空間傳播，因此霧不會引起信號衰減，氣泡散開也不會失去能量1。

　　D.低能耗。導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)輸出到導(dǎo)波探針的信號能量小，為普通雷達(dá)發(fā)射能量(約0.1兆瓦)的10%，因此使用電路電源代替單獨(dú)的交流電源，可以大大節(jié)省安裝費(fèi)用意圖3。

　　2導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)等液位計(jì)應(yīng)用比較

　　液位計(jì)的種類很多，根據(jù)各種工作條件，各種液位計(jì)各有優(yōu)點(diǎn)。但是蒸發(fā)過程的條件比較復(fù)雜，堿液具有高溫、高濃度、腐蝕性和結(jié)晶性好的特性，儀表故障率高，維護(hù)量高，使用周期短，難以在線維修。在這種情況下，以前使用的液位計(jì)類型包括電極級開關(guān)、雙法蘭差壓級變送器和電容式液位計(jì)等。電極級開關(guān)不能用不連續(xù)料位計(jì)實(shí)時(shí)監(jiān)控槽內(nèi)的液位變化，電極表面容易結(jié)鹽，因此往往由于錯(cuò)誤的液位測量，開關(guān)閥工作不正常，對生產(chǎn)操作不利。雙法蘭差壓電平變送器的膜片座周圍容易結(jié)晶，鹽結(jié)，測量信號嚴(yán)重延遲，不準(zhǔn)確。電容式料位計(jì)的電容易被堿液腐蝕，電極破裂，測量信號不準(zhǔn)確。為了解決這些問題，將導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)應(yīng)用于該工藝，經(jīng)過長期實(shí)際使用，取得了很好的測量結(jié)果，大大提高了生產(chǎn)效率。導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)是能夠同時(shí)滿足高溫、強(qiáng)腐蝕和結(jié)晶等條件的探測器。表1是4種液位計(jì)使用情況的比較。

　　雷達(dá)液位計(jì)

　　3導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)在蒸發(fā)過程中的應(yīng)用

　　3.1燒堿蒸發(fā)工藝簡介

　　氯堿產(chǎn)業(yè)是利用電解飽和鹽水生產(chǎn)燒堿(氫氧化鈉)和副產(chǎn)品氫的工藝，鹽水精制、電解、蒸發(fā)、產(chǎn)品精制等是主要工藝。由含有一定量NaCI和大量水的電解產(chǎn)生的堿液通過蒸發(fā)濃縮，去除NaCl才能制造符合商品堿要求的產(chǎn)品(o .中國燒堿蒸發(fā)過程的主流工藝是圖2所示的三效下游)。三效下游是一排運(yùn)行3個(gè)蒸發(fā)器的蒸發(fā)操作過程，堿液和蒸汽的流動相同。也就是說，相反的順序流向結(jié)果。生蒸汽被送到加熱室，蒸發(fā)的二次蒸汽被送到二次電的加熱室，二次蒸汽被送到三次電的加熱室，三次蒸汽被送到冷凝器，全部凝結(jié)。電解質(zhì)的進(jìn)入效果，濃縮后，各功效繼續(xù)濃縮，直到濃縮到所需濃度為止。圖2 3效果下游蒸發(fā)工藝圖

　　雷達(dá)液位計(jì)

　　3.2導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)在蒸發(fā)罐中的應(yīng)用

　　3.2.1選擇導(dǎo)波探頭

　　蒸發(fā)三效下游工藝中各效率蒸發(fā)罐的條件見表2。

　　表2角效應(yīng)蒸發(fā)罐條件

　　由于蒸發(fā)罐液位測量距離為2m，測量距離短，導(dǎo)波探頭選擇桿類型。表2所示，蒸發(fā)罐的工作條件為I效應(yīng)~ 效應(yīng)溫度，壓力降低，堿液濃度增加。堿液在高溫下對許多金屬產(chǎn)生嚴(yán)重腐蝕，濃度越高，腐蝕性越強(qiáng)，濃度超過30%，溫度超過80 ，對金屬的腐蝕迅速增加，溫度越高，腐蝕越嚴(yán)重。即可從workspace頁面中移除物件。因此，導(dǎo)波探針的材料不能只選擇一般防腐金屬材料，例如304不銹鋼。特氟龍對所有濃度的堿液都具有良好的耐蝕性，溫度可達(dá)1900，并具有特氟龍和耐磨性。“1在堿液沸騰時(shí)，可以抵抗導(dǎo)波探針的清洗。”因此，導(dǎo)波棒的材料采用304不銹鋼外襯聚四氟乙烯，耐蝕性和耐磨性好，滿足工作條件測量要求，提高液位計(jì)使用周期。導(dǎo)波桿易于拆卸，更換簡單，一旦導(dǎo)波桿損壞，只需更換導(dǎo)波桿，因此無需更換整個(gè)儀表，從而大大降低了儀表維修費(fèi)用。

　　3.2.2安裝導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)

　　導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)安裝有兩種形式。

　　A.直接安裝頂部。直接安裝在水箱直徑的1/6到1/4之間的水箱屋頂，探頭和水箱墻之間的距離至少為100mm，安裝方法有螺紋和法蘭兩種選擇，通常插入到設(shè)備內(nèi)部的導(dǎo)波桿長度是設(shè)計(jì)要求的測量范圍。

　　B.旁路管安裝。導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)安裝在旁通管的頂部，旁通管重新連接到容器，一般旁通管上下接口的中心距離是設(shè)計(jì)要求的測量范圍。導(dǎo)波管內(nèi)壁光滑，旁路管直徑為40-100 ram。蒸發(fā)罐呈錐形，堿液沸騰，因此，為了不測量干擾，選擇旁路管安裝，旁路管將收集反射波，加強(qiáng)反射信號，防止液面波動，因此旁路管安裝測量效果更好。導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)的旁路管安裝如圖3所示。

　　圖3導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)旁路管安裝示意圖

　　雷達(dá)液位計(jì)

　　3.2.3導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)在蒸發(fā)自動控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　蒸發(fā)過程中需要監(jiān)控的主要參數(shù)是各進(jìn)出口堿液溫度、蒸發(fā)過程的自動控制是將現(xiàn)場檢測到的等級、溫度和壓力等信號發(fā)送到DCS，然后DCS的過程控制系統(tǒng)根據(jù)檢測信號自動控制閥門的開閉，完成堿液供應(yīng)、過量進(jìn)口、排放和自動堿的過程?，F(xiàn)在，以蒸發(fā)效果為例，說明了通過液位自動控制的自動堿生產(chǎn)過程，如圖4所示。圖4 效果過程控制流程圖

　　LV 1 1003A——效果超材料閥;

　　LV 1 1003B——效應(yīng)循環(huán)閥;

　　LV-1003 c ——堿閥效率

　　蒸發(fā)過程的自動控制步驟如下：

　　A.活性堿液濃度達(dá)到設(shè)定的堿濃度值，

　　并且當(dāng)效率水平高于設(shè)定的下限時(shí)，打開效率堿性閥LV 1 1003C，完成的堿液會流向下一個(gè)冷卻工序。同時(shí)關(guān)閉效循環(huán)閥LV-1003B，防止堿液回流;效應(yīng)效應(yīng)與材料閥LV.1003A同時(shí)關(guān)閉，防止效應(yīng)同時(shí)供給和排出。

　　B.效率堿液濃度達(dá)到設(shè)定的堿濃度值，效率水平低于設(shè)定的下限時(shí)，效果應(yīng)強(qiáng)制開啟效果超材料，效果超材料閥LV.1003A，防止效果因無材料而干燥。

　　C.在堿生產(chǎn)過程中，如果效率水平低于設(shè)定下限值，則停止堿排放。即關(guān)閉效率堿性閥LV 1 1003C，打開效率循環(huán)閥LV-1003B，重新供應(yīng)，蒸發(fā)，濃縮堿液。

　　如上自動限制階段所示，準(zhǔn)確的級別值是整個(gè)過程中啟用自動控制的關(guān)鍵。

　　4結(jié)束語

　　導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)可在多種復(fù)雜條件下使用，綜合性能優(yōu)于其他普通液位計(jì)。蒸發(fā)工藝工人初次使用觀察旁通鏡的原始方法獲得蒸發(fā)罐的液位高度，在惡劣的現(xiàn)場條件下，對操作者造成各種不安全因素，對其他液位儀表的使用不滿意。采用導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)后，經(jīng)過多年的使用，該液位計(jì)確認(rèn)測量準(zhǔn)確可靠，減少了工作人員的工作量和儀表工作人員的維護(hù)量，滿足了蒸發(fā)過程自動控制要求，大大提高了生產(chǎn)技術(shù)水平。