雷达液位计在液体化工品储罐液位测量中的应用

刘松

摘要：液体化工品储罐是化学品仓储企业的关键组成部分，其中储罐危险化学品的罐容是罐区操作运营管理的关键控制指标。本文分析了雷达液位计的特点，总结其他类型液位测量存在的不足，分析如何进行雷达液位计的选型安装和维护。通过研究帮助化学品仓储企业强化对雷达液位计的应用，提升罐区安全运营和现场仪表维护保养工作。

关键词：雷达液位计；化学品罐区，液位测量

引言：石油化工企业的储罐是企业的重要组成部分，关系到企业日常生产、储存、运输的效率，以及企业日常生产的安全性。储罐的占地面积广，存储量大，而且布置比较密集，储存的化工介质大多具有易燃易爆炸的属性，还易挥发且部分介质还具有毒性，如果出现泄露或者遭遇明火，就会导致严重的灾害和事故。为了能强化对化学品储罐的动态管理，需要对现场各重要储罐及设备的变化进行实时管理，而储罐液位是一项极其重要的参数。使用雷达液位计可以获得储罐液位测量结果，应根据需求合理使用，并选择有效的安装方案。

1雷达液位计概述

1.1 原理

雷达液位计的工作原理比较简单，会经过发射、反射、接收三个步骤完成对液位的计量工作[1]。其工作依托高频波导原理，设备的电磁波信号会借助聚四氟乙烯发射极从末端发出，电磁波接触物料表面后，会产生反射回收信号，该信号会被天线接收。根据时间扩展原理，发射脉冲、接收脉冲的时间就可以计算出被测量介质表面和天线之间的距离，并通过计算完成罐区的液位测量工作。但是在实际工作中，由于工况影响，导致可能会出现虚假回波，将会严重影响液位的测量精度，所以为了有效克服这类问题，会增加自动抑制虚假回波功能，以及利用智能技术消除干扰，强化对回波的准确识别。

1.2 雷达液位计的特点

雷达液位计的准确性比较搞，因为电磁波的输出比较稳定，环境干扰影响比较小，测量系统和储罐内被测介质不直接接触，所以可以在任何环境下对液位进行精确测量[2]。由于其对测量条件具有较强的适应能力，可以使用的测量介质也比较多。只有少数不适用的地方，比如可见光具有明显的穿透特性，被测介质属性会直接影响可见光的发射功率，并且造成介电常数降低，反射的回波效果比较差。由于液体介质的介电常数比较大，所以电磁波反射效果可以得到保障，可以用于浆状或者其他液体介质，还能避免腐蚀性、毒性物质的影响，从而保障了液位计的精度。储罐为金属材质，具有屏蔽雷达发射微波脉冲的特性，能避免外部对测量的影响，同时由于微波的发射功率比较低，所以能达到较好的节能效果。

2罐区常用仪表类型和问题

2.1 伺服液位计

根据浮力平衡原理，可完成储罐液位的测量，浮子被伺服电动机驱使，会随着介质液位的升降调整，受到测量线中拉力影响，外轮毂磁铁上会形成一定的力矩，从而促进调整磁通量。伺服电动机受到参考电压和实际电压值差值的控制，在运行中浮子会受到控制从而不断达到新的平衡点。浮子和被测介质接触，安装在罐顶，储罐内设置导管。该技术能够进行多种不同参数的测量，除了液位也能进行密度、界面位置等测量工作，但是技术成本比较高，由于浮子和介质直接接触，所以如果测量腐蚀性比较强的液体、浆状等粘度较高的油品测量效果相对较差，进行轻质油品、洁净介质的测量有比较好的效果，所以一般用于轻质烃类液体测量。

2.2 磁致伸缩液位计

根据磁致伸缩原理，可以使用导杆滑动浮子，受到液位的升降自动变化。这类液位测量方式和介质直接接触，装置被安装在罐顶，具有成本低，可以进行多参数测量的特点[3]。但是也不适合进行浆状粘稠液体的测量，一般用于测量非结晶和洁净的介质。

3雷达液位计在液体化工品储罐液位测量中的应用

3.1 雷达液位计选型

雷达液位计能进行重质油品、轻质油品、烃类液体、恶劣测量工况下液位的连续测量，但是测量效果和选用的工艺有很大关系，因此在选型时也要充分考虑介质所具有的腐蚀性、黏稠性、结晶特性等工艺条件，通过选择合适的雷达液位计类型满足液位测量精度需求。根据频率不同，雷达液位计包括低频雷达、高频雷达，其中低频雷达的波束比较宽，具有很强的穿透力，适合存在障碍物、湍流、蒸汽、灰尘、污染物的场合；高频雷达的频率很高，波长也比较短，发射信号非常强，拥有极高的测量精度，适合有涂层、结晶、腐蚀性场合。

对于雷达液位计的天线选型，需要了解天线的特点，保证满足安装、聚焦、灵敏度、寿命等需求。需要根据现场工况、测量精度、测量范围、储罐类型、介质的特点选择合适的天线，主要的天线有以下几种：

杆状天线：主要用于腐蚀性质介质，可以对固定顶罐、卧罐雷达液位计波束角范围进行无障碍的液位测量，适用于小范围的测量需求。安装口的尺寸比较小，会受到挂料和冷凝的影响。

喇叭天线：喇叭天线适合大部分的安装场合，安装在罐顶或者安装在导波管上，具有很强的聚焦特性，适合沥青、液态硫磺等恶劣工况的大部分应用场合，具有非常大的测量范围。

抛物面天线：适合在固定顶储罐进行测量，能够进行粘稠、凝结严重产品的液位测量，也能进行固料、粉尘、浆液型介质的测量。这类雷达具有极好的聚焦特性，稳定性也比较强，可以进行高精度、大范围的测量工作。抛物面天线对污染并不敏感，所以能适应很多恶劣工况，而且可以在储罐不停止工作的情况下直接安装。

3.2 雷达液位计安装

3.2.1 避免波束角范围内存在障碍物

雷达液位计会利用发射-反射-接收的工作方式，为了保证精确测量液位，需要避免发射角范围内有反射装置，所以安装中要避免在发射角束范围内存在障碍物。

3.2.2 远离进出料口和罐中心

进出料口过近容易接收到过多的虚假反射波，同时出料口位置的液位会处于变化状态，导致测量结果不稳定，对液位计的准确测量十分不利。为了避免出现虚假回波影响正常测量，传感器不能和罐中心过近，一般传感器罐口到罐壁的距离需要控制在罐直径的1/6以上[4]。

3.2.3 避开强涡流场合

根据工艺状况，如果存在比较强的化学反应或者需要脚杆，一般采用旁通道管或者导波管的安装方式，测量的雷达波能将真实液位反映出来。采用旁通管和导波管的安装方式时，必须要保证导波管、旁通管表面平滑没有毛刺，而且要开启对称的小孔，避免雷达波回波不准确。

3.3 雷达液位计日常应用和维护

在日常应用中，需要强化库存管理、作业管理、数据查询管理，加强雷达液位计和其他声光报警系统的联动，确保液位超限信息能及时发放，并且要关注液位的动态变化，合理设置安全高度等参数的设置[5]。液位计要和管理网络相连，确保所有监测数据、动态流程都能在数据库同步。日常应用中，需要重视对液位计的故障处理，定期检查液位计是否存在误差，分析误差出现原因，并及时通过调试满足安全需求。

结束语：液体化工品储罐区作为石油化工装置的原料存储基地，具有安全重大危险源的特性，必须采用合理的技术进行储罐罐容的管理和储罐液位的测量管控，必须满足高低位安全连锁保护的需求，从而确保液体化工品仓储企业的安全。使用雷达液位计相对于其他液位测量技术的应用范围更广，也能满足对罐区液位连续进行测量的需求。实际应用中，需要充分利用雷达液位计和其他安全控制系统配合，强化对罐区储罐液位的控制，确保化学品仓储企业的安全稳定运行。

参考文献：

[1]王渤,苏传超,于淼,樊建民.雷达液位计在复杂工况下的应用[J].石油化工自动化,2021,57(S1):167-170.

[2]余洪华,黄清.浅谈雷达液位计故障处理与分析[J].中国井矿盐,2021,52(05):29-30.

[3]胡发录.雷达液位计在化工罐区储罐液位测量中的应用研究[J].化工管理,2019(09):149-150.

[4]李彩侠.雷达液位计在化工罐区储罐液位测量中的应用[J].化工设计,2018,28(02):36-38+1-2.

[5]李硕. 导波雷达液位计测量技术研究[D].电子科技大学,2014.