摘要：闡述了雷達(dá)液位計的測量原理及結(jié)構(gòu)，結(jié)合某場站實際應(yīng)用情況，發(fā)現(xiàn)在測量過程中液位信號出現(xiàn)頻繁跳變導(dǎo)致儲罐液位監(jiān)測異常，造成與液位關(guān)聯(lián)的聯(lián)鎖保護(hù)回路誤動作。通過分析液位信號跳變原因及聯(lián)鎖邏輯，有針對性調(diào)整液位計參數(shù)設(shè)置，完善聯(lián)鎖邏輯設(shè)置，同時提出應(yīng)用中的維護(hù)要點，降低了雷達(dá)液位信號跳變帶來的影響。

關(guān)鍵詞：雷達(dá)液位計；跳變；聯(lián)鎖；故障處理

根據(jù)《石油庫設(shè)計規(guī)范》規(guī)定：用于儲罐高高、低低液位報警信號的液位測量儀表應(yīng)采用單獨的液位連續(xù)測量儀表或液位開關(guān)，并應(yīng)在自動控制系統(tǒng)中設(shè)置報警及聯(lián)鎖。某輸油首、末場站自2020年開始改造，在安全儀表系統(tǒng)SIS中增加了高高、低低液位報警及聯(lián)鎖控制。在實際運行過程中，雷達(dá)液位計信號頻繁跳變導(dǎo)致SIS中聯(lián)鎖保護(hù)回路誤動作，給生產(chǎn)現(xiàn)場管理帶來困擾，具體表現(xiàn)為信號跳變至高高液位及以上，造成儲罐進(jìn)液生產(chǎn)流程關(guān)斷；跳變至低低液位及以下，造成出液生產(chǎn)流程關(guān)斷，存在上游外輸泵憋壓或者抽空的安全風(fēng)險。

針對該現(xiàn)象，儀表技術(shù)人員從雷達(dá)液位計參數(shù)設(shè)置，聯(lián)鎖回路邏輯設(shè)置等方面逐一分析，并介紹了故障處理、維護(hù)測量要點及應(yīng)對措施。
1.雷達(dá)液位計測量原理
雷達(dá)液位計一般是由發(fā)射器和天線組成，基本測量過程包括電磁波信號的發(fā)射、反射、接收三個階段。液位計會根據(jù)接收信號自動計算出石油儲罐液位值，電磁波到液面的距離與其發(fā)射到接收電磁波信號的過程時間成正比.
雷達(dá)液位計基于雷達(dá)測量技術(shù)，可以實現(xiàn)非接觸測量，耐磨損并且耐老化，不會受到壓力、溫度等因素的影響。采用的兩線制技術(shù)及數(shù)字型輸出，測量精度高（±1mm）,可靠性強。不同型號的液位計所采用的接收器與天線都存在著一定的差異。

儲罐液位測量系統(tǒng)主要包括：液位計、信號傳輸線纜、分散控制系統(tǒng)DCS、SIS和I/0卡件等。液位計測量值通過RS485/232通信接口分別連接至中心控制室DCS和SIS中，參與邏輯運算。儲罐液位的變化情況可在DCS中實時察看；儲罐的進(jìn)、出液閥門控制，輸油泵啟停等操作，可在SIS中實現(xiàn)。

2.現(xiàn)場狀況及存在問題
2.1現(xiàn)場狀況
該輸油場站現(xiàn)有原油儲罐17座，主要用于所產(chǎn)重質(zhì)原油、凝析油的儲存，中轉(zhuǎn)及外輸。在日常運行中，液位監(jiān)測和聯(lián)鎖控制都很重要?，F(xiàn)場管理人員需要根據(jù)液位的變化調(diào)整運行方式，同時在SIS中根據(jù)液位聯(lián)鎖值自動開啟聯(lián)鎖保護(hù)動作，以防止儲罐原油冒頂、浮盤脫落、外輸泵抽真空等事故發(fā)生。
該場站所有儲罐，在2020年改造之前只有一套液位計測量液位。為了提高儲罐安全運行水平，根據(jù)《危險化學(xué)品重大危險源企業(yè)安全專項檢查督導(dǎo)工作指南（試行）》中，儀表安全風(fēng)險評估檢查表關(guān)于儲罐高高、低低液位測量儀表要求，在2020年開展了儲罐液位測量改造工作。儲罐原有液位測量儀表不變，再新增１套超聲波液位開關(guān)用于儲罐高高、低低液位報警信號測量。液位開關(guān)信號接入原有SIS中，參與儲罐液位聯(lián)鎖保護(hù)動作。SIS中液位聯(lián)鎖動作邏輯為高、低液位報警輸出，高高、低低液位關(guān)閉儲罐相應(yīng)的進(jìn)、出液閥，對液位參數(shù)表決采取“1OO2”的方式即2套液位測量儀表中有1套達(dá)到設(shè)定值時即產(chǎn)生聯(lián)鎖動作輸出。

2.2存在問題
輸油首、末站自2020年開始改造，SIS中增加了高高、低低液位報警及聯(lián)鎖控制。實際應(yīng)用中，多座儲罐的雷達(dá)液位計出現(xiàn)大范圍信號跳變現(xiàn)象，從正常液位突變至高高液位，持續(xù)數(shù)分鐘后又突變至低低液位，持續(xù)一段時間后又回到正常液位，在此期間分別觸發(fā)了儲罐進(jìn)、出液閥關(guān)斷，短時間內(nèi)嚴(yán)重影響生產(chǎn)運行。該現(xiàn)象易造成上游外輸系統(tǒng)憋壓，外輸泵、裝車泵抽真空致使泵體損壞的風(fēng)險，對現(xiàn)場安全生產(chǎn)造成了很大影響。
通過分析聯(lián)鎖動作時的液位趨勢圖，發(fā)現(xiàn)液位計測量值波動，而且在某些時段極不穩(wěn)定，達(dá)到高高液位設(shè)定值時*終觸發(fā)聯(lián)鎖動作。
3.原因分析與措施
3.1液位跳變原因分析
基于雷達(dá)液位計的測量原理，在儲罐介質(zhì)界面反射雷達(dá)波的過程會對液位測量結(jié)果的準(zhǔn)確性影響很大，如雷達(dá)導(dǎo)波管上附著的干擾物、機械振動、外界電磁干擾、電氣元件腐蝕等都會使反射波信號強度降低甚至丟失，同時其內(nèi)部自身參數(shù)設(shè)置與現(xiàn)場應(yīng)用不匹配，均有可能造成測量信號出現(xiàn)跳變。影響數(shù)據(jù)波動因素有如下幾點：
導(dǎo)波管上附著干擾物或?qū)Рü芨g。儲罐中儲存介質(zhì)為重質(zhì)原油，且黏度高。實際存儲過程中往往需要采用蒸汽盤管進(jìn)行加熱，使原油保持一定流動性。因此會產(chǎn)生一定油氣，如排出不及時，長時間接觸會腐蝕導(dǎo)波管從而造成虛假液位；另外，儲罐介質(zhì)在高液位往下降低時，由于其黏度大，導(dǎo)致部分原油附著在導(dǎo)波管上，造成虛假信號。
3.2電磁干擾。該輸油場站整個站區(qū)內(nèi)信號電纜和動力電纜基本采用直埋敷設(shè)方式，在敷設(shè)過程中，不可避免地存在一定程度的同溝或交叉，從而造成強電流形成的電磁干擾；同時，儀表供電多采用多路儀表共用同一供電線纜或接地線纜，如果其中１條電路發(fā)生較大的電流變化，則會對其他線路產(chǎn)生耦合影響，甚至拉低整個供電回路的電壓，進(jìn)而影響雷達(dá)液位計的雷達(dá)波的信號強度，造成測量失真。
3.3參數(shù)設(shè)置不合理。發(fā)生跳變時，液位計經(jīng)過現(xiàn)場儀表工排查及維修，發(fā)現(xiàn)部分液位計內(nèi)部線路及變送器電路板均正常的情況下，運行過程中仍有跳變現(xiàn)象發(fā)生，因此故障沒有得到根本解決。在與儀表技術(shù)人員、儀表廠商交流討論后發(fā)現(xiàn)，部分儲罐在檢維修過后，其底部微結(jié)構(gòu)與儲罐投產(chǎn)時不同，而此時液位計參數(shù)值是根據(jù)投產(chǎn)調(diào)試時采取的推薦值，以致信號強度有時無法達(dá)到門檻電壓，或靈敏度較高，導(dǎo)致變送器接收雜波信號，發(fā)生信號跳變。

4.解決措施
4.1參數(shù)設(shè)置
經(jīng)過與儀表廠商的交流，針對原油液面波動、含水量變化過大、蒸汽盤管加熱過程出現(xiàn)的凝結(jié)水蒸氣造成的液位測量跳變，采取增大干擾回波抑制、增大雷達(dá)發(fā)射波功率等方法，增強信號反射，可有效提升測量信號穩(wěn)定性。同時關(guān)注使用過程中開始出現(xiàn)故障的變送器，及時觀察其信號強度并適當(dāng)?shù)卣{(diào)整相關(guān)參數(shù)。
4.2維護(hù)要點
除了以上應(yīng)對方法之外，雷達(dá)液位計日常維護(hù)保養(yǎng)同樣重要，只有做好日常維護(hù)保養(yǎng)，才能延長雷達(dá)液位計使用壽命，保障測量精度與信號穩(wěn)定性。日常維護(hù)需關(guān)注瞬間過載電壓保護(hù)、干擾信號、接線端口、故障排查等方面，發(fā)現(xiàn)異常狀態(tài)應(yīng)及時處理?；诟蓴_信號，需重點關(guān)注液位在短時間內(nèi)出現(xiàn)的強烈波動并針對性開展原因分析和故障排查，出現(xiàn)液位信號變?nèi)趸蛘吒蓴_信號變強的現(xiàn)象，應(yīng)首先考慮清理天線，其次查看導(dǎo)波管內(nèi)是否有障礙物。

5.優(yōu)化后效果
通過采取以上應(yīng)對方法，液位測量值在一定區(qū)間范圍內(nèi)出現(xiàn)波動的概率降低，并未出現(xiàn)測量值瞬間大范圍跳變觸發(fā)聯(lián)鎖誤動作現(xiàn)象。目前雷達(dá)液位計與SIS聯(lián)鎖保護(hù)運行均正常，保障了生產(chǎn)的安全運行。

6.結(jié)束語
雷達(dá)液位計由于工作原理的特性，在日常應(yīng)用過程中會出現(xiàn)不同原因引起的信號跳變。為了將雷達(dá)液位計的“跳變”給ＳＩＳ造成的影響降到*低，儀表技術(shù)人員對其所處的工作環(huán)境、內(nèi)部參數(shù)和聯(lián)鎖邏輯一一做出分析，有針對性地解決了長期“跳變”故障，有效地防止儲罐因為誤報警而造成的聯(lián)鎖誤動作，保障了雷達(dá)液位計高效、可靠的運行。在儲罐SIS設(shè)計中涉及雷達(dá)液位計聯(lián)鎖回路時，在設(shè)計過程中需要考慮雷達(dá)液位計“跳變”帶來的影響并采取一定技術(shù)手段進(jìn)行抑制，減少現(xiàn)場運行管理過程中帶來的影響。