L2000系列雷達液位儀表的應用

　　摘要：牡丹江第二發電廠自投產以來，一直用石油煉制過程中排出的殘余物——渣油作為燃料。由于渣油油位難以測量與控制，而給鍋爐穩燃和低負荷安全運行造成嚴重威脅。自從安裝大連瑞達自動化儀表有限責任公司提供的 L2000系列非接觸式雷達液位儀表以來，實現了燃料油區在線連續油罐。

　　1 概述

　　牡丹江第二發電廠地處黑龍江省東北部，冬夏兩季溫差可達70℃左右。為確保鍋爐點火，穩燃和低負荷的安全運行，燃料油區共設四座9000mmX9200mm的地上式露天油罐。由于設計原因，一直用渣油作燃料。渣油具有濃度大，流動性差，雜質多，脫水困難，閃點及沸點高等特點，所以燃用前必需預熱，以利用油循環和霧化。由于油溫較高（可達 80℃），造成油罐內回油蒸氣大，特別是冬季，油罐內外溫差較大，測量油位十分困難。

　　自一九九九年一月開始安裝大連瑞達自動化儀表有限責任公司提供的L2000系列雷達液位儀表以來，解決了在北方惡劣的環境條件下油罐油位測量問題，經過一年多運行，達到滿意效果。
　　2 L2000系列雷達液位儀表工作原理

　　L2000系列雷達液位儀表的工作原理如圖1所示。LRG雷達液位計中的線性調頻源產生的高頻振蕩信號通過天線發射電磁波，電磁波遇到被測介質液面被反射回來，發射波與反射波經混頻后得到差頻信號。此信號與延遲時間I相關，并與天線至液面的距離 H相對應。差頻信號經放大，A/D變換，FFF 等計算，分析處理后，將液位數據信號輸出，送至現場FDU顯示，同時可通過串行總線送至遠距離的集中處理單元CTP進行顯示。

　　PDU現場顯示單元由電源模塊，顯示接口電路，LCD模塊等組成，其原理框圖如圖2
　　圖2中，顯示接口電路將液位數據輸入信號調制解調后編譯送至LCD顯示模塊，顯示液位值。同時將液位信號變換成抗*力強，適宜長線傳輸的陽—485串行數據信號，輸至遠距離的集中處理單元CTP。

　　LCD顯示模塊采用16（字符）x2（行）的字符模塊，具有低功耗，高可靠性，顯示清晰等優點。

　　安放在非危險場所的CTP集中處理單元，根據其型號不同，分別提供不同的工作模式：一種是將FDU現場顯示單元傳來的串行 RS---485信號轉換成RS—232C信號與計算柵目連，如圖3。另一種是將變換后的4--- 20mA電流信號引出，與用戶自配顯示表頭相連
　　3 系統構成

　　L2000系列雷達液位儀表的構成分三大 部分：LRG雷達液位計，FDU現場顯示單元， CTP集中處理單元。

　　（1） LRG雷達液位計

　　雷達液位計是雷達液位儀表的探測器，其作用是獲得液位數據。UlC雷達液位計的外形圖如圖4，它包括主機和天線反饋系統裝置等。

　　雷達液位計安裝在貯罐頂部，具有防爆性能其以天線不同可分為二種：一種為空氣傳輸式，另一種為波導管傳輸式。

　　波導管傳輸式雷達液位計的優點是：管內液位相對平穩，可以達到較高檢測精度，還可以避開罐內各種亂反射干擾，特別適用于罐內空間相對狹窄或儀表安裝位置離罐壁太近的情況。我廠露天油罐的油位測量采用波導傳輸式雷達液位計。

　　（2） FDU現場顯示單元 現場顯示單元的作用是把罐頂上LRG 雷達液位計的信號變換成RS—485串行數據信號輸至集中處理單元，并提供用戶在罐下觀察液位值的方便。此外，FDU現場顯示單元可將AC220V電源變為DC24V為LRG雷達液位計供電;可以用磁棒在其玻璃表盤上設置罐上LRG的參數;還可以作為罐內溫度，壓力等工藝參數變換和傳輸通道。

　　現場顯示單元可根據用戶需要安裝在貯罐下部或現場工作間內。安裝在罐下的FDU 現場顯示單元如圖5所示。由于它安裝在危險場合，同樣具有防爆性能。

　　（3） CTP集中處理單元

　　集中處理單元的作用是把液位數據集中顯示，報警。它也有多種類型，其中一種具有字符顯示處理功能，可分別顯示1—8個貯罐液位值的CTP集中處理單元如圖6所示。對于顯示處理功能不同的CTP，外形結構不同。

　　CTP集中處理單元均安裝在安全區，通過電纜與用戶自配的配機或顯示表頭連接。
　　4 系統配置

　　燃料油區共有四座拱頂儲油罐，一臺集中處理單元CTP2001，可以接受1—8個油罐油位信號。因此，室內儀表采用一臺 CTP2001即可。其系統配置見圖7。

　　如果需要也可以在罐下安裝FDU現場顯示單元，這樣不用登罐頂，也可以進行數據觀察和參數設定。

　　5 儀表安裝

　　因為我們油區貯罐上儀表測量口距罐壁僅有0.7米;因此不能采用空氣傳輸式雷達液位計，應用波導管式雷達液位計。安裝圖如8。

　　根據渣油特性我們對波導管結構進行改進設計，對流通孔尺寸也酌情加大，取得比較好的使用效果。

　　另外因為油溫較高，為了確保儀表使用安全，我們采用熱環隔離的方法。

　　6 運行結論

　　該系統從一九九九年一月運行至今，儀表運行正常，免維護，工人不再用室外讀數，可在控制室內直接提取數據，為燃料油區實現遠方監控，無人值班奠定了基礎。該儀表優點為：

　　1.在北方運行，環境溫度在—35℃到+ 35℃;風力經常在6級以上，儀表經住環境考驗。

　　2.被測介質為渣油，其特點為粘稠，流動性極差，介質溫度在80℃以上，油蒸氣濃度大，儀表經住介質考驗。可以在環境惡劣、溫度變化范圍大的條件下長期正常運行。

　　3.該儀表抗*力強，度高（小于5mm），穩定性好，支窗可靠，免維護，特別適宜惡劣環境下應用，應用前景廣闊，具有推廣價值。

　　通過一年的實踐，使我們增強了雷達液位儀表在北方寒冷地區電廠使用的信心。