新型現場儀表在化工裝置關鍵工況中的應用
1 引言
在現代生產過程中，自動化就是通過過程檢測儀表獲取、轉換、顯示、傳送各類信息（ 物料的溫度、壓力、流量、組分，靜止設備的物位、界面，轉動設備振動的振幅、速度、加速度、轉速、位移等） ，再經過程控制系統（ DCS、ITCC 等） 處理后出指令，控制調節閥等。生產過程自動化的目的就是使工藝參數保持在需要的數值上，設備處于*工作狀態。就過程檢測儀表和調節閥而言，它們好比人的“五官”和“四肢”。如果對控制參數不能有效準確的檢測和調節，控制就成為無源之水、無本之木。進入 21 世紀以來，以雷達液位計和迷宮閥為代表的新型過程檢測儀表和調節閥技術發展日趨成熟，應用愈加廣泛，尤其是在化工裝置上應對和解決各種復雜、惡劣、關鍵的工況中，取得了顯著的效果。
2 雷達液位計
2． 1 測量原理
如圖 1 所示，以纜式導波雷達液位計為例，其測量原理是基于時間行程，即儀表測量從參考點（ 儀表過程連接處） 到液位表面的距離: 探頭發出高頻雷達波并沿纜繩傳播，當雷達波遇到液位表面時反射回來被儀表內的接收器接收，由于信號頻率在改變，回波與信號發射瞬間相比，其頻率稍有不同。該頻率差正比于至液面的距離，并且可地計算，由此測得液位高度值。
圖 1 雷達液位計測量原理示意圖
2． 2 結構特點
1） 與介質密度、溫度、壓力等因素無關，測量精度高且應用廣泛;
2） 無移動部件，可靠性高且可實現免維護;
3） 根據設備要求可以選擇多種安裝方式，靈活適應性強;
4） 可采用液晶表頭、手持智能終端、以及電腦軟件等多種方式進行參數組態，調試方便;
5） 采用軟件可以完成對儀表的組態、數據保護、信號分析、文件處理等功能，分析診斷功能強大;
6） 電子部件均集成在顯示表頭，可以在線拆卸、互換，維修方便。
選型和安裝
采用 E + H 公司的纜式智能 HART 導波雷達液位計（ FMP40 型） ，過程接口法蘭為 DN40，壓力等級為 PN40，材質為 316L，纜繩長 23． 5m，直徑6mm，材質為 316，配分離型顯示表（ 安裝在儲罐地面上，電纜長約 30m） ，測量范圍為 20m。該雷達液位計安裝在氨罐頂部，纜繩頂端安一 DN150 ×2m 的短管，并用對中環進行限位約束，底端探頭采用螺栓固定在罐體內底部并接地。
使用效果
該雷達液位計于 2006 年 3 月份系統大修期間氨罐清洗時安裝并投用，其測量信號引入 DCS進行顯示和報警，同時還引入 ESD 進行聯鎖保護，使用至今測量穩定、正常、可靠、準確，2011 年顯示表頭故障而更換過，基本屬于免維護狀態。
鍋爐汽包
工況概況
實際案例為快鍋裝置鍋爐汽包，設計溫度為370 ℃ ，設計表壓為 3． 85 MPa（ 氣相層） 。該汽包過去采用電極式液位開關、浮子開關和差壓變送器進行測量、報警和聯鎖，后取消電極式液位開關，增設桿式導波雷達液位計，采用2oo3 邏輯表決方式進行液位低低聯鎖保護。
選型和安裝
采用 Rosemount 公司的智能 HART 桿式導波雷達液位計（ 3301HTHP 型） ，過程接口法蘭為N50，壓力等級為 ANSI 600 #，材質為 316，導波桿長 800 mm，直徑 6 mm，材質 316，測量范圍為500 mm。該高溫高壓型雷達液位計的溫度 － 壓力曲線關系如圖 2 所示。該雷達液位計安裝在旁通測量筒內，在導波桿尾端用對中環進行限位約束。
使用效果
該雷達液位計于 2007 年 6 月份系統大修期間安裝并投用，使用至今測量穩定、正常、可靠、準確，未曾檢修。
2壓縮機表面冷凝
器 905 － C，設計溫度為 48 ℃，設計表壓為 －85kPa（ 氣相層） 。該氨罐過去采用氣動浮筒式液位計進行測量，由于不能在高真空工況下正常使用，后將其改為雷達液位計，測量信號引入 DCS 進行顯示、報警和聯鎖。
選型和安裝
采用KOE公司的智能 HART 纜式導波雷達液位計（ FMP40 型） ，過程法蘭接口為 DN50，壓力等級為 ANSI 150#，材質為316，導波桿長 560mm，直徑 6mm，材質 316，測量范圍為 550mm。該雷達液位計安裝在直徑為 2″的旁通測量筒內，過程接口為 1 － 1/2″，在導波桿尾端用對中環進行限位約束。
使用效果
該雷達液位計于 2008 年 8 月份系統大修期間安裝并投用，使用至今測量穩定、正常、可靠、準確，未曾檢修。
結晶介質
工況概況
實際案例為尿素裝置 S403/404 液位測量，介質為 尿 液，設 計 溫 度 為 168℃，設 計 表 壓 為1. 85MPa（ 氣相層） 。該氨罐過去采用雙法蘭液位變送器進行測量，由于結晶嚴重、測量不準，后改為桿式導波雷達液位計。
選型和安裝
采用 E + H 公司的智能 HART 桿式導波雷達液位計（ FMP41C 型） ，過程法蘭接口為 DN50，壓力等級為 ANSI 300 #，材質為 316L，導波桿長550mm，直 徑 6mm，材 質 316L，測 量 范 圍 為1300mm。該雷達液位計安裝直徑為 3″的旁通測量筒內（ 夾套式蒸汽伴熱保溫） ，過程接口為 1 －1/2″，在導波桿尾端用對中環進行限位約束。
使用效果
該雷達液位計于 2009 年 5 月份系統大修期間安裝并投用，2011 年因導波桿與顯示表頭密封問題，出現介質滲漏，導致同軸接頭絕緣下降和電子部件腐蝕，后對密封整改后運行正常，使用至今測量穩定、正常、可靠、準確，基本屬于免維護狀態。
3 迷宮閥
在化工裝置中，具有很多高壓差、高流速等嚴峻工況，存在氣蝕、閃蒸等因素對調節閥產生巨大破壞，采用如迷宮閥這類的多級降壓閥內件結構調節閥，可以有效地解決此類問題，并可獲得較大經濟效益。
參考資料：
雷達液位計：http://www.koeyb.com
導波雷達液位計：http://www.koeyb.com/leidawuweiji/2013-05-16/13.html
磁翻板液位計價格：http://www.koeyb.com/cifanbanyeweiji/
雷達物位計：http://www.koeyb.com/leidawuweiji/
高頻雷達液位計：http://www.koeyb.com/leidawuweiji/2013-05-15/1.html