摘要：闡述了雷達液位計的測量原理及結構，結合某場站實際應用情況，發現在測量過程中液位信號出現頻繁跳變導致儲罐液位監測異常，造成與液位關聯的聯鎖保護回路誤動作。通過分析液位信號跳變原因及聯鎖邏輯，有針對性調整液位計參數設置，完善聯鎖邏輯設置，同時提出應用中的維護要點，降低了雷達液位信號跳變帶來的影響。

關鍵詞：雷達液位計；跳變；聯鎖；故障處理

根據《石油庫設計規范》規定：用于儲罐高高、低低液位報警信號的液位測量儀表應采用單獨的液位連續測量儀表或液位開關，并應在自動控制系統中設置報警及聯鎖。某輸油首、末場站自2020年開始改造，在安全儀表系統SIS中增加了高高、低低液位報警及聯鎖控制。在實際運行過程中，雷達液位計信號頻繁跳變導致SIS中聯鎖保護回路誤動作，給生產現場管理帶來困擾，具體表現為信號跳變至高高液位及以上，造成儲罐進液生產流程關斷；跳變至低低液位及以下，造成出液生產流程關斷，存在上游外輸泵憋壓或者抽空的安全風險。

針對該現象，儀表技術人員從雷達液位計參數設置，聯鎖回路邏輯設置等方面逐一分析，并介紹了故障處理、維護測量要點及應對措施。
1.雷達液位計測量原理
雷達液位計一般是由發射器和天線組成，基本測量過程包括電磁波信號的發射、反射、接收三個階段。液位計會根據接收信號自動計算出石油儲罐液位值，電磁波到液面的距離與其發射到接收電磁波信號的過程時間成正比.
雷達液位計基于雷達測量技術，可以實現非接觸測量，耐磨損并且耐老化，不會受到壓力、溫度等因素的影響。采用的兩線制技術及數字型輸出，測量精度高（±1mm）,可靠性強。不同型號的液位計所采用的接收器與天線都存在著一定的差異。

儲罐液位測量系統主要包括：液位計、信號傳輸線纜、分散控制系統DCS、SIS和I/0卡件等。液位計測量值通過RS485/232通信接口分別連接至中心控制室DCS和SIS中，參與邏輯運算。儲罐液位的變化情況可在DCS中實時察看；儲罐的進、出液閥門控制，輸油泵啟停等操作，可在SIS中實現。

2.現場狀況及存在問題
2.1現場狀況
該輸油場站現有原油儲罐17座，主要用于所產重質原油、凝析油的儲存，中轉及外輸。在日常運行中，液位監測和聯鎖控制都很重要。現場管理人員需要根據液位的變化調整運行方式，同時在SIS中根據液位聯鎖值自動開啟聯鎖保護動作，以防止儲罐原油冒頂、浮盤脫落、外輸泵抽真空等事故發生。
該場站所有儲罐，在2020年改造之前只有一套液位計測量液位。為了提高儲罐安全運行水平，根據《危險化學品重大危險源企業安全專項檢查督導工作指南（試行）》中，儀表安全風險評估檢查表關于儲罐高高、低低液位測量儀表要求，在2020年開展了儲罐液位測量改造工作。儲罐原有液位測量儀表不變，再新增１套超聲波液位開關用于儲罐高高、低低液位報警信號測量。液位開關信號接入原有SIS中，參與儲罐液位聯鎖保護動作。SIS中液位聯鎖動作邏輯為高、低液位報警輸出，高高、低低液位關閉儲罐相應的進、出液閥，對液位參數表決采取“1OO2”的方式即2套液位測量儀表中有1套達到設定值時即產生聯鎖動作輸出。

2.2存在問題
輸油首、末站自2020年開始改造，SIS中增加了高高、低低液位報警及聯鎖控制。實際應用中，多座儲罐的雷達液位計出現大范圍信號跳變現象，從正常液位突變至高高液位，持續數分鐘后又突變至低低液位，持續一段時間后又回到正常液位，在此期間分別觸發了儲罐進、出液閥關斷，短時間內嚴重影響生產運行。該現象易造成上游外輸系統憋壓，外輸泵、裝車泵抽真空致使泵體損壞的風險，對現場安全生產造成了很大影響。
通過分析聯鎖動作時的液位趨勢圖，發現液位計測量值波動，而且在某些時段極不穩定，達到高高液位設定值時*終觸發聯鎖動作。
3.原因分析與措施
3.1液位跳變原因分析
基于雷達液位計的測量原理，在儲罐介質界面反射雷達波的過程會對液位測量結果的準確性影響很大，如雷達導波管上附著的干擾物、機械振動、外界電磁干擾、電氣元件腐蝕等都會使反射波信號強度降低甚至丟失，同時其內部自身參數設置與現場應用不匹配，均有可能造成測量信號出現跳變。影響數據波動因素有如下幾點：
導波管上附著干擾物或導波管腐蝕。儲罐中儲存介質為重質原油，且黏度高。實際存儲過程中往往需要采用蒸汽盤管進行加熱，使原油保持一定流動性。因此會產生一定油氣，如排出不及時，長時間接觸會腐蝕導波管從而造成虛假液位；另外，儲罐介質在高液位往下降低時，由于其黏度大，導致部分原油附著在導波管上，造成虛假信號。
3.2電磁干擾。該輸油場站整個站區內信號電纜和動力電纜基本采用直埋敷設方式，在敷設過程中，不可避免地存在一定程度的同溝或交叉，從而造成強電流形成的電磁干擾；同時，儀表供電多采用多路儀表共用同一供電線纜或接地線纜，如果其中１條電路發生較大的電流變化，則會對其他線路產生耦合影響，甚至拉低整個供電回路的電壓，進而影響雷達液位計的雷達波的信號強度，造成測量失真。
3.3參數設置不合理。發生跳變時，液位計經過現場儀表工排查及維修，發現部分液位計內部線路及變送器電路板均正常的情況下，運行過程中仍有跳變現象發生，因此故障沒有得到根本解決。在與儀表技術人員、儀表廠商交流討論后發現，部分儲罐在檢維修過后，其底部微結構與儲罐投產時不同，而此時液位計參數值是根據投產調試時采取的推薦值，以致信號強度有時無法達到門檻電壓，或靈敏度較高，導致變送器接收雜波信號，發生信號跳變。

4.解決措施
4.1參數設置
經過與儀表廠商的交流，針對原油液面波動、含水量變化過大、蒸汽盤管加熱過程出現的凝結水蒸氣造成的液位測量跳變，采取增大干擾回波抑制、增大雷達發射波功率等方法，增強信號反射，可有效提升測量信號穩定性。同時關注使用過程中開始出現故障的變送器，及時觀察其信號強度并適當地調整相關參數。
4.2維護要點
除了以上應對方法之外，雷達液位計日常維護保養同樣重要，只有做好日常維護保養，才能延長雷達液位計使用壽命，保障測量精度與信號穩定性。日常維護需關注瞬間過載電壓保護、干擾信號、接線端口、故障排查等方面，發現異常狀態應及時處理。基于干擾信號，需重點關注液位在短時間內出現的強烈波動并針對性開展原因分析和故障排查，出現液位信號變弱或者干擾信號變強的現象，應首先考慮清理天線，其次查看導波管內是否有障礙物。

5.優化后效果
通過采取以上應對方法，液位測量值在一定區間范圍內出現波動的概率降低，并未出現測量值瞬間大范圍跳變觸發聯鎖誤動作現象。目前雷達液位計與SIS聯鎖保護運行均正常，保障了生產的安全運行。

6.結束語
雷達液位計由于工作原理的特性，在日常應用過程中會出現不同原因引起的信號跳變。為了將雷達液位計的“跳變”給ＳＩＳ造成的影響降到*低，儀表技術人員對其所處的工作環境、內部參數和聯鎖邏輯一一做出分析，有針對性地解決了長期“跳變”故障，有效地防止儲罐因為誤報警而造成的聯鎖誤動作，保障了雷達液位計高效、可靠的運行。在儲罐SIS設計中涉及雷達液位計聯鎖回路時，在設計過程中需要考慮雷達液位計“跳變”帶來的影響并采取一定技術手段進行抑制，減少現場運行管理過程中帶來的影響。