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雷達液位計在分子篩裝置中的應用

發布:2022/6/20 14:29:05人氣:31
1.工藝概況
蘭州石化公司催化劑廠是生產煉油催化劑的生產企業,為了滿足市場需求,2002年該廠投資新建的第三套分子篩裝置,即6kt/a超穩分子篩裝置。其生產過程分為導向劑配制,成膠,晶化,含鈉離子的Y型分子篩過濾,一膠一焙,二膠二焙,母液回收等工藝。其生產介質很特殊:導向劑有很
強的粘性,從晶化開始生產介質都有不同程度的腐蝕性,而晶化罐里的介質正常生產要求結晶度達85%(實際達到92%),真空罐里的真空度非常高。要求所有罐的液位信號進DCS。對這些罐里的液位用普通儀表很難準確測量。該廠采用非接觸式雷達液位計測量這些罐的液位。

2.雷達液位計的原理
瑞典SAAB公司是世界上生產雷達液位計的重要廠商。雷達液位計適用于所有石油、化工介質,其品種繁多,規格齊全,適用于各種物質和各類設備。雷達液位計可分為控制測量用和收發計量用,前者精度可低些(也可以選高的),士5mm左右,4~20mA輸出,價格低;后者精度高,士1mm(特殊要求可達士0.1mm)誤差。雷達探測器有連續波調頻和脈沖兩種體制,現介紹SAAB連續波調頻雷達原理,在雷達液位計的變送器頭部有一個雷達波發生器,產生雷達微波,此微波通過導波單元引到天線并向下發射,遇到障礙物(金屬,液面等)部分被吸收,部分被反射。儀表接受反射波,其差頻正比于距離S,按以下公式計算出液位L。
L=L1+L2+R-G-S
其中
L1-雷達頭電氣長度;
L2-雷達頭連接長度;
R-儲罐高度;
G-人工檢測口到雷達液位計參考點距離,有“十”或“一”,可設定為“0”;
S-儀表測量的空高(天線以下到液體表面間的距離)。
3.雷達液位計的選型
1)第一個和第二個導向劑配制罐罐體較小,攪拌漿相對較大,罐體與漿間的空隙太小(僅僅有300mm),即使雷達波發散角只有10°,也無法避開攪拌漿而到達罐底的液面,因此選用SAABTankRadar RTG40-G型雷達液位計。依靠其強大的軟件功能濾除攪拌漿對測量的影響。
RTG40-G雷達液位計的主要性能指標如下。
操作原理:10GHz調頻連續波(FMCW)雷達;微波功率:zui大1.0mW;
主要輸出:模擬4~20mA,有源或無源+數字Hart(可選),SAAB TFL/2總線(頻移鍵控(FSK)符合Modbus協議)或ProfibusDP;
輔助輸出:模擬4~20mA電流有源或無源;
信號處理:快速傅氏變換算法(FFT),回波處理器(Echofixer),快速高精度信號技術(FHASTTM),多回波跟蹤(METTM);
電源:100~240VAC50/60Hz,zui大功率10W;
壓力:真空到790Psi(1psi=6895Pa,下同);
溫度:罐溫-40~400℃:環境溫度-40~70C:
精度:士5mm;
測量范圍:0~99m;
質量:8kg(不包括法蘭);
刷新時間:200ms。
2)由于晶化罐罐體較大,攪拌漿與罐體間的空隙較大(600mm以上)以及真空罐無攪拌,對于這些罐該選用雷達液位計。雷達液位計采用24GHz雷達波和先進的電子技術使其有小的天線尺寸和保持窄的波束。大大減輕了雷達液位計的質量和體積,很容易達到10°的波束發散角(只要101.6mm的天線)。
本雷達液位計的主要性能指標如下。
操作原理:24GHz調頻連續波(FMCW)雷達;
微波功率:zui大1.0mW;
輸出:模擬4~20mA,有源或無源+數字Hart;
電源:90~250VAC   50/60Hz,zui大功率10.5W;
壓力:真空到155psi;
溫度:罐溫-40~190℃,環境溫度-20~55℃;
精度:土5mm;
測量范圍:0.2~30m;
質量:14kg(包括法蘭);
刷新時間:3s;
防護等級:NEMA4X,CSA4X類,IP66。
 
4.安裝調試注意事項
1)為了防止被生產介質腐蝕,雷達液位計帶有一個聚四氟乙烯(PTFE)隔離窗。SAAB雷達的錐形隔離窗錐頂向上,APEX雷達的隔離窗錐頂向下,在應用中筆者發現錐頂方向不對有時會出現測量不正確。隔離窗一定要正確安裝。
2)雷達天線安裝時應避開進料口、進料簾、漩渦,如圖1所示。

3)雷達液位計有幾個重要參數是:上盲區,下盲區(SAAB無),液位參考點,4mA時的液位,20mA時的液位,SAAB雷達的濾波曲線(需在計算機上設定)等,如圖2所示。這幾個參數設好了雷達液位計就幾乎不需維護。

 
5.結束語
在決定是否在第三套分子篩上使用雷達液位計前,筆者在該廠第二套分子篩裝置上用多種雷達液位計做過對比試驗,zui終才決定使用上述兩種。經過兩年多時間,兩套分子篩的雷達液位計一直用得很好。第三套分子篩自開車到現在以來也一直用得很好。解決了以前分子篩裝置液位儀表需經常維修的問題。
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