非接触式雷达在石油化工粉料料位测量上的应用_非接触式雷达_西门子

非接触式雷达在石油化工粉料料位测量上的应用

2010/4/12 15:31:00

摘要：非接触式雷达测量粉料料位应用, LR460应用特点
关键词：塑料粒子、粉尘、非接触式雷达、双核处理器、固体料位回波处理技术、瞄准器

Abstract: application of non-contact radar in powder level ，LR460 application features
Key words: plastics pellets、powder、 non-contact radar、dual processor、solid level echo process Algorithm、aimer


一、概述
抚顺石化是我国炼油工业的“摇篮”，是集“油化纤塑洗蜡”为一体的大型石油化工联合企业，有80年的发展历史，在中国石油石化工业中具有重要的地位和影响，销售收入近500亿元，1150万吨/年炼油，100万吨/年乙烯，中石油四大石油化工原料生产基地之一。
抚顺石化聚丙烯（PP）装置1998年从意大利HI鄄MONT公司引进专利技术，采用液相本体法生产PP，工艺采用传统的齐格勒－纳塔高效催化剂作为主催化剂，助催化剂为三乙基铝，并用给电子体（DonorC）进行产品等规度控制，生产出满足下游用户需求的PP产品，年产30万吨聚丙烯，聚丙烯粉料仓料位的测量一直是难题。传统的测量方式几乎都是电容、重锤、导波雷达等接触式仪表，安装、维护较麻烦。
塑料粒子、粉料的非接触式料位测量方式是目前许多石油化工用户期待的解决方法，西门子公司通过多年的应用研发、实践，成功的推出一款非接触测量塑料粒子、粉料料位LR460雷达。

二、聚丙烯粉料缓冲料仓应用特点
粉料缓冲料仓工艺
聚合物粉料从聚合单元聚合后,用N2风送到D-803粉料缓冲料仓,粉料从顶部下落,N2经过舱顶分离器返回N2压缩机循环使用.粉料从料仓底部通过粉料计量设备后送挤压造粒机造粒,通常正常生产是保持一定的料位. 料位控制对装置的能耗、产量、安全起到至关重要的作用，直接影响到装置的效益水平。


D-803粉料缓冲料仓工况:
总高20米,其中下锥体5米.
直径:6米
温度:80~100℃
压力: 0.02MPa
粉料密度: 450~500Kg/m3
介电常数1.5左右
     图1 D-803粉料缓冲料仓

由于料仓的介质密度较轻、介电常数较低，而且由于采用气动输送工艺，粉尘较大。一般传统的雷达测量方式效果较差，信号不稳定、经常出现失波、跳变现象，造成测量不准，误差较大，不能正确反映实际的料位变化。

西门子公司提供专为测量塑料粉料、粒料料位非接触式雷达LR460，安装与人孔盖上，见左图2。

LR460雷达采用了西门子最新固体料位回波处理技术，

见下图3。

LR460雷达是采用24GHz连续调频FMCW工作方式，LR460不仅采用固体料位回波处理技术，而且吸取传统雷达在测量固体粉料、粒料中由于数据信号处理量较大，造成信号失真、丢失现象，采用了双核处理器分别进行通讯和控制及数字信号处理，能够快速进行信号发送、采集、回波信号筛选处理，确保更稳定的信号输出。

非接触式雷达测量塑料粒子还须解决下面几个方面问题：

1：克服仓顶安装位置的限制

2: 克服固体料位不规则影响

3: 克服粉尘造成的干扰

4: 克服金属料仓出现的电磁波谐振现象

三、非接触式雷达应用的解决方案

1：克服仓顶安装位置的限制:

一般雷达安装要求雷达喇叭口必须探入料仓1cm如下图4，由于安装在人孔盖上,人孔盖一般都较高，普通雷达喇叭口较短，一般探不到料仓内，喇叭口缩在人孔内，这会造成信号的衰减、人孔内部结构的衍射，干扰雷达测量。

解决方法就是根据人孔高度增加雷达天线的长度如下图5，确保喇叭进入料仓，克服人孔及安装管口的干扰，天线短管可加长1米，能够满足所有石油化工料仓要求。

1cm

图4

图5

2：克服固体料位不规则影响

由于固体料位堆积不规则，不同于液体液位都是水平那样易于检测。由于料位不规则常常造成雷达波反射信号不能完全被接受，这样回波接收信号就会衰减，有时由于料位堆积的坡度较陡，回波信号就会丢失，以至于雷达无法实时正确测量。

解决方法：LR460雷达通过在法兰处配置瞄准器（见下图 6），瞄准器可在30℃范围内灵活调整。在现场可根据雷达波信号的强度大小，调整瞄准器到适当的位置（见图7），雷达波信号的强度大小的确定可通过雷达的LCD上的显示来判断，也可通过PDM软件来甄别雷达波的信号强弱（图8），确定正确的安装位置，且可采用相应的固体料位回波算法，确保信号质量，改善信号测量的可靠性。

图6