关于导波雷达液位计的故障分析及处理

李增刚

（河北大唐国际张家口热电有限责任公司，河北 张家口 075000）

随着电力生产的快速发展，设备性能的不断提高，结构指标的不断优化，液位监测的手段日益增多。对于液位测量，特别是密封储罐的液位测量，导波雷达液位计有着不可或缺的重要作用。不同工况下，液位测量的要求也不尽相同，在排除环境、温度、压力等因素的干扰下，针对导波雷达液位计本身的结构特点，有着得天独厚的优势，特别是微处理器技术的引用，使测量水平得到革命性提升，不仅提高了测量精度和分辨率，范围也相继变大，它的出现，使测量仪表稳步迈入智能化领域时代[1]。

1 设备简介及工作原理

1.1 设备简介

GDGW54 导波雷达液位计由表芯、导波头、钢缆及重锤4 部分组成，在复杂环境下，特别是高温高压工况中，能够精准测量液位高度。它采用先进的微处理器和独特的Echo Discovery 回波处理技术，发射功率低，可安装于各种金属、非金属容器内，对人体及环境无任何伤害。

图1 导波雷达测量系统示意图Fig.1 Schematic diagram of guided wave radar measurement

1.2 工作原理

导波雷达液位计利用时域反射原理（TDR）为基础，导波雷达发出的高频微波脉冲沿着探测组件传播，当遇到被测介质表面时，由于介电常数突变，部分脉冲被反射形成回波并沿相同路径返回到导波雷达，发射脉冲与反射脉冲的时间间隔与被测介质的距离成正比，经计算得出液位高度，如图1 所示。

2 当前状况

河北大唐国际张家口热电有限责任公司为2×300MW亚临界燃煤机组，每个主油箱顶部装有4 支液位计，1 支为江苏杰创科技有限公司生产的磁性浮子液位计，3 支为北京古大仪表有限公司生产的导波雷达液位计，并全部投入使用。在生产过程中，主油箱油位过低或过高都会引发危险。如果油位过高，油箱内油气分离不好，排烟风机容易气中带油，停机后大量润滑油返回至油箱，存在油外溢的风险；如果油位过低，低于安全油位，油箱内射油器容易出现工作不正常，一旦吸入空气，将造成主油泵出口油压摆动，严重时调节系统发生摆动，引发轴承断油烧瓦事故。

DCS 量程设置值见表1，导波雷达液位计参数设置值见表2，设备装置图如图2 所示。

3 故障分析及处理

3.1 故障分析

导波雷达液位计常见故障如下[2]：

1）介质波动引起导波雷达液位计指示波动（这种现象是工艺变化导致，不属于仪表故障，介质波动停止后导波雷达液位计指示也恢复正常）。

表1 DCS量程设置值Table 1 DCS Range setting

表2 导波雷达液位计参数设置值Table 2 Parameter setting value of guided wave radar level gauge

图2 设备装置图Fig.2 Equipment installation drawing

2）导波雷达液位计的导波强度过强或过弱。

3）导波雷达液位计钢缆安装较松或无配重，容易造成钢缆摆动碰壁。

图3 测量数据曲线图1Fig.3 Measurement data curve 1

图4 测量数据曲线图2Fig.4 Measurement data curve 2

4）导波雷达液位计钢缆安装位置离管壁太近，容易造成碰壁。

5）导波雷达液位计测量盲区过小。

6）导波雷达液位计安装位置靠近进料口，进料时冲刷钢缆造成指示波动。

7）导波雷达液位计钢缆表面或导波筒内壁有附着物，影响正常回波。

8）实际液面已超出测量范围，探入顶部部盲区或底部盲区。

9）导波头内部四氟材质不严密，部分油气已进入导波头内。

10）表芯故障或表芯与导波头连接松动，造成指示不准确。

11）参数设置不正确，DCS 量程与表芯量程不对应，基本参数设定不符合实际现场安装条件。

12）设备使用时间过长，已达年限寿命。

3.2 案例处理

故障一：2 号导波雷达液位计测量数据无变化，拉直线。如图3 所示。

分析处理：

1）检查就地2 号导波雷达液位计的参数设置，并查看回波曲线，发现无回波。

2）将装置抽出，检查钢缆表面是否有异物附着，钢缆与底部重锤、钢缆与顶部连杆是否松动，导波筒内壁是否有杂物，四氟聚乙烯挡片是否脱落，发现钢缆与顶部连杆存在松动情况，导致导波头接收不到返回的信号，无法进行液位计算，是此次测量失败的主要原因。

3）紧固并回装上电，曲线恢复正常。

结论：钢缆与顶部连杆安装松动，回波信号无法正常回传至导波头，影响液位测量。

故障二：1 号导波雷达液位计测量数据波动大，频繁跳变。如图4 所示。

分析处理：

图5 测量数据曲线图3Fig.5 Measurement data curve 3

1）检查就地1 号导波雷达液位计的参数设置，并查看回波曲线，未发现异常。

2）将装置抽出，检查钢缆表面是否有异物附着，钢缆与底部重锤、钢缆与顶部连杆是否松动，导波筒内壁是否有杂物，四氟聚乙烯挡片是否脱落，均未发现异常。

3）将表芯拆下，检查底部与导波头连接处是否有异物，并用清洗剂清洗数次后，回装继续观察曲线变化，问题仍未解决。

4）判断表芯与导波头连接插头松动，将装置拆除并发回厂家检测，确定情况属实，并调整插头偏移角度，重新上电观察，曲线恢复正常。

结论：表芯与导波头的连接方式为同轴插针式，在拆装表芯时，对位不准确，容易造成插针偏移，影响液位测量的精准度。

故障三：3 号导波雷达液位计测量数据波形异常。如图5 所示。

分析处理：

1）检查就地3 号导波雷达液位计的参数设置，并查看回波曲线，未发现异常。

图6 测量数据曲线图4Fig.6 Measurement data curve 4

图7 测量数据曲线图5Fig.7 Measurement data curve 5

图8 测量数据曲线图6Fig.8 Measurement data curve 6

图9 测量数据曲线图7Fig.9 Measurement data curve 7

2）将装置抽出，检查钢缆表面是否有异物附着，钢缆与底部重锤、钢缆与顶部连杆是否松动，导波筒内壁是否有杂物，四氟聚乙烯挡片是否脱落，均未发现异常。

3）将表芯拆下，检查底部与导波头连接处是否有异物，并用清洗剂清洗数次后回装继续观察曲线变化，问题仍未解决。

4）更换新表芯，重新设置参数，上电后观察曲线变化情况，问题仍未有效解决。

5）将3 号导波雷达液位计与1 号导波雷达液位计互换，并合理设置参数，调整后问题仍未解决。

6）互换后的波形如图6 所示。

结论：3 号导波雷达液位计与1 号导波雷达液位计互换后，波形有所好转，但是出现平顶现象，初步判定该问题与装置无关，可能是导波筒的影响。

故障四：3 号导波雷达液位计测量数据波形持续出现平顶。如图7 所示。

分析处理：

1）3 号导波雷达液位计测量数据波形持续出现平顶情况，相比其它两支液位计波形来看，未出现山峰形状。

2）出现平顶情况，起初怀疑高位量程设置过小，已进入盲区范围，影响最大输出值。

3）油箱实际油位并未达到盲区附近。以磁翻板液位计为基准，机组大修期间，润滑油全部收回至油箱后，液位显示为400mm，机组正常运行期间，液位显示为0mm（定期工作油泵联锁启动除外），运行规程规定油箱内油位零点为1150mm（油箱顶部往下1150mm），因此排除实际油位到达盲区的可能。

4）将3 号导波雷达液位计与2 号导波雷达液位计互换，并合理设置参数，装置互换后的波形如图8 所示。

结论：3 号导波雷达液位计与2 号导波雷达液位计互换后，波形效果有所改善，对比于其它两支来看依旧不好，由此判断是导波筒出了问题。

故障五：3 号导波雷达液位计导波筒内壁不光滑，影响数据测量。

分析处理：

将2 号导波雷达液位计与3 号导波雷达液位计两导波筒同时抽出，检查3 号导波雷达液位计导波筒内壁不光滑，存在毛刺现象，用工具打磨之后，互换位置统一下装，下装前用水平仪测量确保垂直度绝对良好，再次观察波形曲线，如图9 所示，恢复正常。

结论：导波筒内壁必须保持光滑度，安装时确保与油箱底部相垂直，严禁倾斜下装。

4 总结

在仪表回波曲线中，X 轴和Y 轴代表的意义不一样，X 轴的长度代表缆长设定值，也就是说，正弦波会显示在这个长度上，仪表会检测一个最具代表性的波形来判定回波，这种情况无疑增加了一些干扰波，很容易将此时的干扰波当成液面回波，且回波曲线指向后移，导致空高测量值不准确，故缆长不易设置过长，相比实际缆长多0.5m 即可（视情况而定）。Y 轴的长度代表盲区的设定值，它的大小直接反映出电磁波发送与接收的质量，简单来讲，理论上发出100 个电磁波，接收100 个电磁波，而现场实际情况中，由于外界干扰的影响，例如泡沫，它会吸收和折射一部分电磁波，影响回波质量。盲区设定有讲究，仪表出厂设置的盲区是0.5m，加装导波筒后，可改善为0.40m，所以盲区设定要大于0.40m，如果设定太小，直接影响回波质量，导致回波曲线上显示的图形偏低，使回波强度减弱，数据测量不准确。

本文阐述了导波雷达液位计测量系统的原理以及相关参数设置，针对在生产过程中发现的问题，通过查看SIS数据图形进行分析比较，找出解决方法，制定整改措施，总结经验教训，将液位计的性能指标充分展现出来，以满足各种工况下的需求。