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智能超声波液位计所受干扰的分析及排除
进口智能超声波液位计以其技术先进,测量精度高,长期测量稳定性好等特点,在国内许多企业的污水处理厂得到应用。为实现污水的达标排放,对原污水处理厂进行了大规模的技术改造,在对污水的测量、监控上采用了许多国外先进仪表设备,其中对污水液位的测量采用了智能超声波液位计(量程为5m)。该超声波液位计集超声波探头、转换器及电子显示于一体。由探头发出的连续超声波脉冲通过被测介质表面形成反射回波,由传感器接收并经过内部智能超声波处理技术的检测和滤波处理,把来自介质反射的真实回波与环境噪声区别开来,ZUI后转换成液位数值显示在液晶屏上,同时输出对应4~20mA电流信号。并把输出的信号引人DCS中进行集中监测。
 
1.液位控制
该公司在污水处理中采用活性污泥与生物氧化串接工艺方法。由活性污泥处理过的污水用泵再送到生物氧化池继续处理。工艺要求对水泵吸口处的污水池液位进行联锁控制(见图1)。
污水池液位以地平面作为零水位,水池水位高出地面显示液位值为正值,反之显示为负值。液位低位联锁停设定值为-2.10m,即当水泵将污水池水位抽降到-2.10m时,液位联锁系统自动停,以防止池水被抽干。污水池进水管靠液位差连续进水。停泵后待水位上升到接近零水面时,由人工再启泵。共有3台泵,操作人员根据水池进水量大小随时决定开其中的1台或两台。
 
2.问题的出现与分析
在操作人员正常控制下,DCS中联锁液位计LISA-1603的AI趋势复放曲线如图2所示。
后经一段时间的运行,操作人员反应有时水位未降到设定值(-2.10m)就出现联锁停泵现象。调出DCS中的LISA-1603液位计的A趋势复放曲线查看,发现曲线形状异常,如图3所示。
从曲线上看,存在环境声波或电子噪声的干扰现象。正常情况下,水位控制曲线表现出类似正弦波的规律形状,而不会出现无规律的带有折线和尖峰的形状。拆下超声波液位计进行校验,没有问题。经过多天对现场污水池进水情况的观察发现,当水位降到进水管漏出水面时,在进水管口处向前会形成扇形水流冲刷面并伴有少许泡沫产生,水质较差时,泡沫不易破灭,当进水量较大时(进水量与各化工装置的开停车及是否满负荷运转有关),水面明显有旋转或涌动现象,水面上少许的气泡随着水面的流动在超声波探头下会表现出时有时无的现象。而当水面上的气泡出现较多时,液位计会显示出回波无效的“?”符号,直到回波正常为止。查看AI趋势复放曲线,发现明显带有折线的干扰形状,但干扰未达到设定的联锁值。很显然,涌动的水面和水面上浮有气泡对超声波的测量产生了于扰的作用,且当尖峰干扰值达到或超过-2.10m时,就造成联锁停泵现象。
 
3.问题的解决
由于超声波液位计为智能型液位计,仪表内部有多种运行参数,可根据具体工况进行设置。其中有一项参数SP共有4种设置值,如表1所列。
表1中 Measurement Response该参数的选择以使传感器测量能跟上相应液位的变化速度;Agilator Discrimination:该参数的打开用于区别水面运动的气泡与实际液面;Filter:该参数的打开用于把来自环境的无效声波和电子噪声与所测介质表面的回波区别开来;Fls Timer(fail- safe timer):该参数的选择是设定仪表的测量等待时间。当回波信号消失时,如果回波消失的时间达到 FLS Timer所设定的时间值时,回波仍不正常,那么仪器就会显示“?”符号表示此时测量无效。
调出仪表的SP参数,根据实际液位的变化情况,把SP设为4, Agitator Discrimination功能和 Filter功能均为打开(On)。再进行一段时间实际测量观察,原故障现象消失,问题得到解决。
 
4.结束语
采用超声波液位计测量放口容器液位在国内很多企业应用不鲜,除正确的安装外,要保证有良好的反射回波,要求被测介质表面无较大波动,无泡沫漂浮。当工况不能完全保证时,可选用智能超声波液位计测量。另外,对介质表面含有大量泡沫状物质且仍要选用超声波测量时,可以采取一定措施,做法是做一个辅助外套管(材质可选用耐腐蚀的玻璃钢)如图4所示。外套管的长度保证在ZUI低液位时
不露出液面即可。
外套管内径比超声波探头直径要尽量大,将外套管与超声波探头安装固定好后,保证外套管垂直伸向液面下。这样就可保证超声波所测的套管内的液位无泡沫,且所测的液位又是实际值,效果非常好。