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雷达液位计在分子筛装置中的应用

发布:2022-06-20 14:29:05人气:794
1.工艺概况
兰州石化公司催化剂厂是生产炼油催化剂的生产企业,为了满足市场需求,2002年该厂投资新建的第三套分子筛装置,即6kt/a超稳分子筛装置。其生产过程分为导向剂配制,成胶,晶化,含钠离子的Y型分子筛过滤,一胶一焙,二胶二焙,母液回收等工艺。其生产介质很特殊:导向剂有很
强的粘性,从晶化开始生产介质都有不同程度的腐蚀性,而晶化罐里的介质正常生产要求结晶度达85%(实际达到92%),真空罐里的真空度非常高。要求所有罐的液位信号进DCS。对这些罐里的液位用普通仪表很难准确测量。该厂采用非接触式雷达液位计测量这些罐的液位。

2.雷达液位计的原理
瑞典SAAB公司是世界上生产雷达液位计的重要厂商。雷达液位计适用于所有石油、化工介质,其品种繁多,规格齐全,适用于各种物质和各类设备。雷达液位计可分为控制测量用和收发计量用,前者精度可低些(也可以选高的),士5mm左右,4~20mA输出,价格低;后者精度高,士1mm(特殊要求可达士0.1mm)误差。雷达探测器有连续波调频和脉冲两种体制,现介绍SAAB连续波调频雷达原理,在雷达液位计的变送器头部有一个雷达波发生器,产生雷达微波,此微波通过导波单元引到天线并向下发射,遇到障碍物(金属,液面等)部分被吸收,部分被反射。仪表接受反射波,其差频正比于距离S,按以下公式计算出液位L。
L=L1+L2+R-G-S
其中
L1-雷达头电气长度;
L2-雷达头连接长度;
R-储罐高度;
G-人工检测口到雷达液位计参考点距离,有“十”或“一”,可设定为“0”;
S-仪表测量的空高(天线以下到液体表面间的距离)。
3.雷达液位计的选型
1)第一个和第二个导向剂配制罐罐体较小,搅拌浆相对较大,罐体与浆间的空隙太小(仅仅有300mm),即使雷达波发散角只有10°,也无法避开搅拌浆而到达罐底的液面,因此选用SAABTankRadar RTG40-G型雷达液位计。依靠其强大的软件功能滤除搅拌浆对测量的影响。
RTG40-G雷达液位计的主要性能指标如下。
操作原理:10GHz调频连续波(FMCW)雷达;微波功率:zui大1.0mW;
主要输出:模拟4~20mA,有源或无源+数字Hart(可选),SAAB TFL/2总线(频移键控(FSK)符合Modbus协议)或ProfibusDP;
辅助输出:模拟4~20mA电流有源或无源;
信号处理:快速傅氏变换算法(FFT),回波处理器(Echofixer),快速高精度信号技术(FHASTTM),多回波跟踪(METTM);
电源:100~240VAC50/60Hz,zui大功率10W;
压力:真空到790Psi(1psi=6895Pa,下同);
温度:罐温-40~400℃:环境温度-40~70C:
精度:士5mm;
测量范围:0~99m;
质量:8kg(不包括法兰);
刷新时间:200ms。
2)由于晶化罐罐体较大,搅拌浆与罐体间的空隙较大(600mm以上)以及真空罐无搅拌,对于这些罐该选用雷达液位计。雷达液位计采用24GHz雷达波和先进的电子技术使其有小的天线尺寸和保持窄的波束。大大减轻了雷达液位计的质量和体积,很容易达到10°的波束发散角(只要101.6mm的天线)。
本雷达液位计的主要性能指标如下。
操作原理:24GHz调频连续波(FMCW)雷达;
微波功率:zui大1.0mW;
输出:模拟4~20mA,有源或无源+数字Hart;
电源:90~250VAC   50/60Hz,zui大功率10.5W;
压力:真空到155psi;
温度:罐温-40~190℃,环境温度-20~55℃;
精度:土5mm;
测量范围:0.2~30m;
质量:14kg(包括法兰);
刷新时间:3s;
防护等级:NEMA4X,CSA4X类,IP66。
 
4.安装调试注意事项
1)为了防止被生产介质腐蚀,雷达液位计带有一个聚四氟乙烯(PTFE)隔离窗。SAAB雷达的锥形隔离窗锥顶向上,APEX雷达的隔离窗锥顶向下,在应用中笔者发现锥顶方向不对有时会出现测量不正确。隔离窗一定要正确安装。
2)雷达天线安装时应避开进料口、进料帘、漩涡,如图1所示。

3)雷达液位计有几个重要参数是:上盲区,下盲区(SAAB无),液位参考点,4mA时的液位,20mA时的液位,SAAB雷达的滤波曲线(需在计算机上设定)等,如图2所示。这几个参数设好了雷达液位计就几乎不需维护。

 
5.结束语
在决定是否在第三套分子筛上使用雷达液位计前,笔者在该厂第二套分子筛装置上用多种雷达液位计做过对比试验,zui终才决定使用上述两种。经过两年多时间,两套分子筛的雷达液位计一直用得很好。第三套分子筛自开车到现在以来也一直用得很好。解决了以前分子筛装置液位仪表需经常维修的问题。
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