摘要：阐述了雷达液位计的测量原理及结构，结合某场站实际应用情况，发现在测量过程中液位信号出现频繁跳变导致储罐液位监测异常，造成与液位关联的联锁保护回路误动作。通过分析液位信号跳变原因及联锁逻辑，有针对性调整液位计参数设置，完善联锁逻辑设置，同时提出应用中的维护要点，降低了雷达液位信号跳变带来的影响。
关键词：雷达液位计；跳变；联锁；故障处理
根据《石油库设计规范》规定：用于储罐高高、低低液位报警信号的液位测量仪表应采用单独的液位连续测量仪表或液位开关，并应在自动控制系统中设置报警及联锁。某输油首、末场站自2020年开始改造，在安全仪表系统SIS中增加了高高、低低液位报警及联锁控制。在实际运行过程中，雷达液位计信号频繁跳变导致SIS中联锁保护回路误动作，给生产现场管理带来困扰，具体表现为信号跳变至高高液位及以上，造成储罐进液生产流程关断；跳变至低低液位及以下，造成出液生产流程关断，存在上游外输泵憋压或者抽空的安全风险。
针对该现象，仪表技术人员从雷达液位计参数设置，联锁回路逻辑设置等方面逐一分析，并介绍了故障处理、维护测量要点及应对措施。
1.雷达液位计测量原理
雷达液位计一般是由发射器和天线组成，基本测量过程包括电磁波信号的发射、反射、接收三个阶段。液位计会根据接收信号自动计算出石油储罐液位值，电磁波到液面的距离与其发射到接收电磁波信号的过程时间成正比.
雷达液位计基于雷达测量技术，可以实现非接触测量，耐磨损并且耐老化，不会受到压力、温度等因素的影响。采用的两线制技术及数字型输出，测量精度高（±1mm）,可靠性强。不同型号的液位计所采用的接收器与天线都存在着一定的差异。
储罐液位测量系统主要包括：液位计、信号传输线缆、分散控制系统DCS、SIS和I/0卡件等。液位计测量值通过RS485/232通信接口分别连接至中心控制室DCS和SIS中，参与逻辑运算。储罐液位的变化情况可在DCS中实时察看；储罐的进、出液阀门控制，输油泵启停等操作，可在SIS中实现。
2.现场状况及存在问题
2.1现场状况
该输油场站现有原油储罐17座，主要用于所产重质原油、凝析油的储存，中转及外输。在日常运行中，液位监测和联锁控制都很重要。现场管理人员需要根据液位的变化调整运行方式，同时在SIS中根据液位联锁值自动开启联锁保护动作，以防止储罐原油冒顶、浮盘脱落、外输泵抽真空等事故发生。
该场站所有储罐，在2020年改造之前只有一套液位计测量液位。为了提高储罐安全运行水平，根据《危险化学品重大危险源企业安全专项检查督导工作指南（试行）》中，仪表安全风险评估检查表关于储罐高高、低低液位测量仪表要求，在2020年开展了储罐液位测量改造工作。储罐原有液位测量仪表不变，再新增１套超声波液位开关用于储罐高高、低低液位报警信号测量。液位开关信号接入原有SIS中，参与储罐液位联锁保护动作。SIS中液位联锁动作逻辑为高、低液位报警输出，高高、低低液位关闭储罐相应的进、出液阀，对液位参数表决采取“1OO2”的方式即2套液位测量仪表中有1套达到设定值时即产生联锁动作输出。
2.2存在问题
输油首、末站自2020年开始改造，SIS中增加了高高、低低液位报警及联锁控制。实际应用中，多座储罐的雷达液位计出现大范围信号跳变现象，从正常液位突变至高高液位，持续数分钟后又突变至低低液位，持续一段时间后又回到正常液位，在此期间分别触发了储罐进、出液阀关断，短时间内严重影响生产运行。该现象易造成上游外输系统憋压，外输泵、装车泵抽真空致使泵体损坏的风险，对现场安全生产造成了很大影响。
通过分析联锁动作时的液位趋势图，发现液位计测量值波动，而且在某些时段极不稳定，达到高高液位设定值时*终触发联锁动作。
3.原因分析与措施
3.1液位跳变原因分析
基于雷达液位计的测量原理，在储罐介质界面反射雷达波的过程会对液位测量结果的准确性影响很大，如雷达导波管上附着的干扰物、机械振动、外界电磁干扰、电气元件腐蚀等都会使反射波信号强度降低甚至丢失，同时其内部自身参数设置与现场应用不匹配，均有可能造成测量信号出现跳变。影响数据波动因素有如下几点：
导波管上附着干扰物或导波管腐蚀。储罐中储存介质为重质原油，且黏度高。实际存储过程中往往需要采用蒸汽盘管进行加热，使原油保持一定流动性。因此会产生一定油气，如排出不及时，长时间接触会腐蚀导波管从而造成虚假液位；另外，储罐介质在高液位往下降低时，由于其黏度大，导致部分原油附着在导波管上，造成虚假信号。
3.2电磁干扰。该输油场站整个站区内信号电缆和动力电缆基本采用直埋敷设方式，在敷设过程中，不可避免地存在一定程度的同沟或交叉，从而造成强电流形成的电磁干扰；同时，仪表供电多采用多路仪表共用同一供电线缆或接地线缆，如果其中１条电路发生较大的电流变化，则会对其他线路产生耦合影响，甚至拉低整个供电回路的电压，进而影响雷达液位计的雷达波的信号强度，造成测量失真。
3.3参数设置不合理。发生跳变时，液位计经过现场仪表工排查及维修，发现部分液位计内部线路及变送器电路板均正常的情况下，运行过程中仍有跳变现象发生，因此故障没有得到根本解决。在与仪表技术人员、仪表厂商交流讨论后发现，部分储罐在检维修过后，其底部微结构与储罐投产时不同，而此时液位计参数值是根据投产调试时采取的推荐值，以致信号强度有时无法达到门槛电压，或灵敏度较高，导致变送器接收杂波信号，发生信号跳变。
4.解决措施
4.1参数设置
经过与仪表厂商的交流，针对原油液面波动、含水量变化过大、蒸汽盘管加热过程出现的凝结水蒸气造成的液位测量跳变，采取增大干扰回波抑制、增大雷达发射波功率等方法，增强信号反射，可有效提升测量信号稳定性。同时关注使用过程中开始出现故障的变送器，及时观察其信号强度并适当地调整相关参数。
4.2维护要点
除了以上应对方法之外，雷达液位计日常维护保养同样重要，只有做好日常维护保养，才能延长雷达液位计使用寿命，保障测量精度与信号稳定性。日常维护需关注瞬间过载电压保护、干扰信号、接线端口、故障排查等方面，发现异常状态应及时处理。基于干扰信号，需重点关注液位在短时间内出现的强烈波动并针对性开展原因分析和故障排查，出现液位信号变弱或者干扰信号变强的现象，应首先考虑清理天线，其次查看导波管内是否有障碍物。
5.优化后效果
通过采取以上应对方法，液位测量值在一定区间范围内出现波动的概率降低，并未出现测量值瞬间大范围跳变触发联锁误动作现象。目前雷达液位计与SIS联锁保护运行均正常，保障了生产的安全运行。
6.结束语
雷达液位计由于工作原理的特性，在日常应用过程中会出现不同原因引起的信号跳变。为了将雷达液位计的“跳变”给ＳＩＳ造成的影响降到*低，仪表技术人员对其所处的工作环境、内部参数和联锁逻辑一一做出分析，有针对性地解决了长期“跳变”故障，有效地防止储罐因为误报警而造成的联锁误动作，保障了雷达液位计高效、可靠的运行。在储罐SIS设计中涉及雷达液位计联锁回路时，在设计过程中需要考虑雷达液位计“跳变”带来的影响并采取一定技术手段进行抑制，减少现场运行管理过程中带来的影响。
