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智能超聲波液位計(jì)所受干擾的分析及排除
- 作者：卓悅
- 發(fā)布時(shí)間：2020-05-04 16:15
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進(jìn)口智能超聲波液位計(jì)以其技術(shù)先進(jìn),測量精度高,長期測量穩(wěn)定性好等特點(diǎn),在國內(nèi)許多企業(yè)的污水處理廠得到應(yīng)用。為實(shí)現(xiàn)污水的達(dá)標(biāo)排放,對原污水處理廠進(jìn)行了大規(guī)模的技術(shù)改造,在對污水的測量、監(jiān)控上采用了許多國外先進(jìn)儀表設(shè)備,其中對污水液位的測量采用了智能超聲波液位計(jì)（量程為5m)。該超聲波液位計(jì)集超聲波探頭、轉(zhuǎn)換器及電子顯示于一體。由探頭發(fā)出的連續(xù)超聲波脈沖通過被測介質(zhì)表面形成反射回波,由傳感器接收并經(jīng)過內(nèi)部智能超聲波處理技術(shù)的檢測和濾波處理,把來自介質(zhì)反射的真實(shí)回波與環(huán)境噪聲區(qū)別開來,ZUI后轉(zhuǎn)換成液位數(shù)值顯示在液晶屏上,同時(shí)輸出對應(yīng)4~20mA電流信號。并把輸出的信號引人DCS中進(jìn)行集中監(jiān)測。
1.液位控制
該公司在污水處理中采用活性污泥與生物氧化串接工藝方法。由活性污泥處理過的污水用泵再送到生物氧化池繼續(xù)處理。工藝要求對水泵吸口處的污水池液位進(jìn)行聯(lián)鎖控制(見圖1)。
污水池液位以地平面作為零水位,水池水位高出地面顯示液位值為正值,反之顯示為負(fù)值。液位低位聯(lián)鎖停設(shè)定值為-2.10m,即當(dāng)水泵將污水池水位抽降到-2.10m時(shí),液位聯(lián)鎖系統(tǒng)自動(dòng)停,以防止池水被抽干。污水池進(jìn)水管靠液位差連續(xù)進(jìn)水。停泵后待水位上升到接近零水面時(shí),由人工再啟泵。共有3臺(tái)泵,操作人員根據(jù)水池進(jìn)水量大小隨時(shí)決定開其中的1臺(tái)或兩臺(tái)。
2.問題的出現(xiàn)與分析
在操作人員正常控制下,DCS中聯(lián)鎖液位計(jì)LISA-1603的AI趨勢復(fù)放曲線如圖2所示。
后經(jīng)一段時(shí)間的運(yùn)行,操作人員反應(yīng)有時(shí)水位未降到設(shè)定值(-2.10m)就出現(xiàn)聯(lián)鎖停泵現(xiàn)象。調(diào)出DCS中的LISA-1603液位計(jì)的A趨勢復(fù)放曲線查看,發(fā)現(xiàn)曲線形狀異常,如圖3所示。
從曲線上看,存在環(huán)境聲波或電子噪聲的干擾現(xiàn)象。正常情況下,水位控制曲線表現(xiàn)出類似正弦波的規(guī)律形狀,而不會(huì)出現(xiàn)無規(guī)律的帶有折線和尖峰的形狀。拆下超聲波液位計(jì)進(jìn)行校驗(yàn),沒有問題。經(jīng)過多天對現(xiàn)場污水池進(jìn)水情況的觀察發(fā)現(xiàn),當(dāng)水位降到進(jìn)水管漏出水面時(shí),在進(jìn)水管口處向前會(huì)形成扇形水流沖刷面并伴有少許泡沫產(chǎn)生,水質(zhì)較差時(shí),泡沫不易破滅,當(dāng)進(jìn)水量較大時(shí)(進(jìn)水量與各化工裝置的開停車及是否滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)有關(guān)),水面明顯有旋轉(zhuǎn)或涌動(dòng)現(xiàn)象,水面上少許的氣泡隨著水面的流動(dòng)在超聲波探頭下會(huì)表現(xiàn)出時(shí)有時(shí)無的現(xiàn)象。而當(dāng)水面上的氣泡出現(xiàn)較多時(shí),液位計(jì)會(huì)顯示出回波無效的“?”符號,直到回波正常為止。查看AI趨勢復(fù)放曲線,發(fā)現(xiàn)明顯帶有折線的干擾形狀,但干擾未達(dá)到設(shè)定的聯(lián)鎖值。很顯然,涌動(dòng)的水面和水面上浮有氣泡對超聲波的測量產(chǎn)生了于擾的作用,且當(dāng)尖峰干擾值達(dá)到或超過-2.10m時(shí),就造成聯(lián)鎖停泵現(xiàn)象。
3.問題的解決
由于超聲波液位計(jì)為智能型液位計(jì),儀表內(nèi)部有多種運(yùn)行參數(shù),可根據(jù)具體工況進(jìn)行設(shè)置。其中有一項(xiàng)參數(shù)SP共有4種設(shè)置值,如表1所列。
表1中 Measurement Response該參數(shù)的選擇以使傳感器測量能跟上相應(yīng)液位的變化速度;Agilator Discrimination:該參數(shù)的打開用于區(qū)別水面運(yùn)動(dòng)的氣泡與實(shí)際液面;Filter:該參數(shù)的打開用于把來自環(huán)境的無效聲波和電子噪聲與所測介質(zhì)表面的回波區(qū)別開來;Fls Timer(fail- safe timer):該參數(shù)的選擇是設(shè)定儀表的測量等待時(shí)間。當(dāng)回波信號消失時(shí),如果回波消失的時(shí)間達(dá)到 FLS Timer所設(shè)定的時(shí)間值時(shí),回波仍不正常,那么儀器就會(huì)顯示“?”符號表示此時(shí)測量無效。
調(diào)出儀表的SP參數(shù),根據(jù)實(shí)際液位的變化情況,把SP設(shè)為4, Agitator Discrimination功能和 Filter功能均為打開(On)。再進(jìn)行一段時(shí)間實(shí)際測量觀察,原故障現(xiàn)象消失,問題得到解決。
調(diào)出儀表的SP參數(shù),根據(jù)實(shí)際液位的變化情況,把SP設(shè)為4, Agitator Discrimination功能和 Filter功能均為打開(On)。再進(jìn)行一段時(shí)間實(shí)際測量觀察,原故障現(xiàn)象消失,問題得到解決。
4.結(jié)束語
采用超聲波液位計(jì)測量放口容器液位在國內(nèi)很多企業(yè)應(yīng)用不鮮,除正確的安裝外,要保證有良好的反射回波,要求被測介質(zhì)表面無較大波動(dòng),無泡沫漂浮。當(dāng)工況不能完全保證時(shí),可選用智能超聲波液位計(jì)測量。另外,對介質(zhì)表面含有大量泡沫狀物質(zhì)且仍要選用超聲波測量時(shí),可以采取一定措施,做法是做一個(gè)輔助外套管(材質(zhì)可選用耐腐蝕的玻璃鋼)如圖4所示。外套管的長度保證在ZUI低液位時(shí)
不露出液面即可。
外套管內(nèi)徑比超聲波探頭直徑要盡量大,將外套管與超聲波探頭安裝固定好后,保證外套管垂直伸向液面下。這樣就可保證超聲波所測的套管內(nèi)的液位無泡沫,且所測的液位又是實(shí)際值,效果非常好。
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