雷達液位計在氧化鋁精液槽液位測量中的優化與優勢

 

前 言

       氧化鋁精液槽是氧化鋁生產工藝流程必經的一個重要環節，其主要作用是對葉濾機生產出來的精液進行儲存并輸送到下一個生產環節。一般工藝指標控制要求對其液位控制在 70%左右，在沉降分離洗滌槽出現跑混工藝事故中斷供料時，才能夠保證有足夠的精液料漿輸送到下一個生產環節，從而避免造成氧化鋁生產工藝流程的中斷。而我們使用的VEGA66 型號的雷達液位計在這其中擔任著精液槽液位測量顯示的重要角色，能夠讓工藝崗位操作人員及時準確了解精液槽液位，以便及時補充精液料漿，保證精液槽內液位高度。

 

1 雷達液位計工作原理與優勢

       雷達液位計采用發射—反射—接收是雷達液位計的基本工作原理。極短的微波脈沖通過天線系統發射到被測介質上，它被介質表面反射并被天線系統重新接收。它以光速傳播，從發射到接收信號的運行時間與容器中的液位成正比。利用一種專用的時間延長法可以可靠和精確地測量極短的時間。微波測距示意圖如圖 1 所示。關系式如下：

       D=CT/2

       式中：D-雷達液位計到液面的距離；C-光速；T-雷達波運行時間。雷達液位計優勢：

       無接觸式雷達技術具有測量精度特別高的特點。測量既不受有波動的產品性能，也不受過程條件如溫度、壓力或起塵嚴重的影響。測量范圍廣，距離遠。調整方便，無需給容器裝料或將容器排空，由此可節省時間。

 

2 VEGA66 型號的雷達液位計在精液槽使用中存在的缺陷

       氧化鋁精液槽上自投產以來安裝使用的是 VEGA66 型號雷達液位計，在使用過程中故障率較高，經常無法檢測到精液槽內真實液位。其故障現象主要是表頭顯示錯誤代碼 E013，伴有故障信號輸出，上位機無測量數據顯示。錯誤代碼 E013 表示測量范圍內沒有有效的回波信號，當造成 E013 錯誤的原因消除后，E013 錯誤代碼自動取消。通常的情況下，E013 錯誤不是由于儀表本身（尤其不是儀表的電子部件）的故障引起的，而是由現場工況環境對儀表的傳感器部分（例如雷達儀表的天線、導向微波儀表的纜繩等）的影響造成的，也就是從儀表基準面（儀表安裝螺紋或法蘭）以下，直到容器底部的空間內的因素造成的。我們這里精液槽造成 VEGA66 雷達液位計出現錯位代碼 E013 的主要原因主要是槽內泡沫層太厚，無法接收到有效的回波信號。

 

       針對這個問題我們查閱了雷達液位計的安裝規范：①雷達液位安裝位置于容器壁的距離至少 500mm。如果傳感器被安裝在球形或拱形罐頂中央，會產生多重虛假回波。所以應該盡量將傳感器安裝在罐頂半徑的1/2 處。如果不能保持傳感器與罐壁的距離，罐壁上的介質粘附會造成虛假回波。②雷達液位計的安裝位置應避開攪拌等障礙物，以免產生虛假回波。③雷達液位計的安裝位置應避開料流，以免干擾回波信號。④雷達液位安裝時應使天線盡量露出接管?，F場精液槽雷達液位計的安裝完全符合規范要求。但是根據 VEGA66 雷達液位計會因槽內泡沫層太厚，無法接收到有效的回波信號的特性，與現場實際工況結合分析得出，雷達液位計的安裝地點還是存在一定的安裝缺陷。即雷達液位計的安裝地點偏離進料管道有一段比較長的距離，在進料時所產生的泡沫就隨著流體涌向四周，雷達液位計下方就堆積有一定厚度的泡沫，導致雷達夜位計的雷達波信號無法正常發射和接收，進而出現無法正常顯示槽內真實液位，影響控制過濾工藝指標控制。

 

3 優化精液槽雷達液位計測量方案

       經過對 VEGA66 型號的雷達液位計在精液槽使用中存在的缺陷進行分析，初期，我們對其安裝位置進行優化改進，把相應的雷達液位計安裝地點改到距離進料管道一米左右的范圍。改造后雷達液位計下方的泡沫層有所減少，泡沫對雷達信號檢測的干擾有所降低，但是成效并不顯者是安裝重錘式料位計，但是氧化鋁精液料漿含堿量大，易結疤。會造成壓力式液位計取壓管結疤堵死或錘式料位計結疤，zui后導致液位檢測不準確。同時我們也咨詢過過相關設備廠家尋求更合適的設備選型和測量方式，但zui終還是因為精液料漿容易結巴的問題而放棄了。

 

        在優化改造過程中，我們通過咨詢兄弟單位和 VEGA 雷達液位計設備廠家，得知設備廠家已經研制并生產出新型號的 VEGA64 雷達液位計。VEGAPULS 64 是用于連續測量液體液位的雷達傳感器。小型過程接口給小型槽罐帶來特別的優點，在用于大型槽罐上時具有很好的聚焦性能。這些優勢可以通過其功能原理、一次以較小的發射角通過頻率移動來進行的距離測量得到實現。同時經過查閱 VEGA 雷達液位計相關資料進行對比，VEGA64 型號的雷達液位計具有更高頻率的 W 頻帶傳感器特別適用于那些有zui高精度要求的應用。相對于低頻率 C 頻帶傳感器的VEGA66 雷達液位計，VEGA64 雷達液位計優點更突出，天線尺寸較小，發射角度小，能夠獲得杰出的信號聚焦性能，并且抗干擾能力強。所以我們立即已申報購買一臺 VEGA64 雷達液位計，到貨后于立即現場試用，視情況推廣。實踐證明，該 VEGA64 型號的雷達液位計在經過初期優化改進安裝位置的基礎上，雷達發射的高頻率信號可以穿透泡沫層，并能夠接收到有效回波信號。所以我們又陸續購買該型號的雷達液位計。氧化鋁六個精液槽已經全部更換 VEGA64 雷達液位計。更換后的雷達液位計至今未出現過故障，效果顯著。

 

        在換型改造中，我們在同樣工況的條件下對 VEGA66 雷達液位計與VEGA64 雷達液位計進行對比，VEGA64 雷達液位計有效回波信號更為突出，測量更準確，更能有效反映槽內的真實液位，具體如圖 2~3。

        在進行優化改造工作的過程中，大家在不斷的摸索和實踐，掌握了雷達液位計的使用技巧，同時掌握了在不同工況環境下對液位計的選型要求，提高了個人業務水平和故障處理經驗。同時，經過優化改造氧化鋁精液槽雷達液位計測量后，故障得到根除，減少了儀表維護工作，保障氧化鋁生產的穩定。

 

4 結束語

        在工業自動化生產中，雷達液位計用于槽內物位的測量，得到了非常廣泛應用，在自動控制系統中發揮重要的作用。隨著化工行業自動化水平的不斷提高，雷達液位計的應用范圍越來越廣泛，雷達液位計本身設備也在不斷的更新換代。所以在生產使用過程中還會遇到更多的難題，包括選型、安裝和檢修維護等方面的困難，這就要求我們的儀表維護工作人員不斷的學習，不斷的提高自身的業務水平，才能保證雷達液位計的穩定運行，才能夠為氧化鋁生產保駕護航。