SAAB雷達(dá)液位計計量系統(tǒng)為Rosemount公司生產(chǎn)的高精度液位測量儀表系統(tǒng), 測量精度達(dá)到貿(mào)易交接等級。該系統(tǒng)可與各類傳感器連接, 如溫度、壓力傳感器, 從而實(shí)現(xiàn)對儲罐的監(jiān)控。在系統(tǒng)的各單元之間設(shè)置分布式智能功能, 各單元之間通過現(xiàn)場總線進(jìn)行相互通信, 實(shí)現(xiàn)各單元的信息連續(xù)收集與處理。該計量系統(tǒng)可以測量瀝青、原油、精煉石油產(chǎn)品、腐蝕性化學(xué)制品、液化石油氣及液化天然氣等的儲罐液位。通過使用合適的儲罐連接單元, 該計量系統(tǒng)可對任何類型的儲罐進(jìn)行計量, 在全球的儲罐和煉廠被廣泛應(yīng)用。

  1994年, SAAB雷達(dá)液位計計量系統(tǒng)2900系列產(chǎn)品在中國石油蘭州石化公司油品儲運(yùn)廠、71泵房液化氣罐區(qū)安裝投用, 至今, 已經(jīng)經(jīng)歷了3900系列、5900系列的產(chǎn)品更新?lián)Q代。使用范圍已推廣到73泵房的中間原料罐、成品油罐及瓦斯站液化氣罐等多個罐區(qū)。在近年“液化烴罐區(qū)隱患綜合治理”工程項目中, 對使用多年已經(jīng)淘汰的產(chǎn)品進(jìn)行了分次升級更新, 升級為3900系列或5900系列產(chǎn)品。

  SAAB雷達(dá)液位計計量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示。RTG3900雷達(dá)液位計計量系統(tǒng)主要由雷達(dá)液位計RTG、現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集單元DAU2 1 0 0及FCU2160現(xiàn)場通信單元等基本部件組成, 內(nèi)部采用TRL/2現(xiàn)場總線協(xié)議通信。雷達(dá)液位計RTG可連接壓力變送器, 采集液位和壓力信號;現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集單元DAU可連接多點(diǎn)溫度計, 采集溫度信號, 實(shí)現(xiàn)罐旁就地顯示。

  RTG5900雷達(dá)液位計計量系統(tǒng)由5900S雷達(dá)液位計、2240S多點(diǎn)溫度變送器、2410儲罐HUB (實(shí)現(xiàn)罐旁就地顯示) 及FCU2160現(xiàn)場通信單元等組成, 內(nèi)部采用Foundation現(xiàn)場總線協(xié)議通信。5900S雷達(dá)液位計可連接3051S壓力變送器, 實(shí)現(xiàn)壓力和液位信號的采集;2240S多點(diǎn)溫度變送器可連接多點(diǎn)溫度傳感器, 實(shí)現(xiàn)溫度信號的采集。另有輔助設(shè)備現(xiàn)場總線調(diào)制解調(diào)器FBM2180, 用作RS232C和現(xiàn)場總線之間的協(xié)議、接口轉(zhuǎn)換, 可將安裝雷達(dá)組態(tài)軟件Tank Master Win Setup的微機(jī)與現(xiàn)場總線連接。在SAAB儲罐計量系統(tǒng)中各部件有各自的UI號, SAAB儲罐計量系統(tǒng)內(nèi)部通過各自的UI號和地址進(jìn)行尋址通信, 通過FCU2160、RS232或RS485通信接口等, 實(shí)現(xiàn)在PLC、DCS等系統(tǒng)上的數(shù)據(jù)顯示。

  雷達(dá)組態(tài)軟件是Tank Master Win Setup, Rosemount廠家提供了Tank Master軟件包, 該軟件包包含Winsetup軟件模塊。Winsetup軟件用于SAAB儲罐計量系統(tǒng)的各設(shè)備組態(tài)配置、通信設(shè)置及工作狀態(tài)檢測等。當(dāng)SAAB雷達(dá)液位計計量系統(tǒng)出現(xiàn)故障時, 可以用Winsetup軟件進(jìn)行檢測。

  SAAB雷達(dá)液位計計量的通信故障狀態(tài)表現(xiàn)為系統(tǒng)檢測的全部參數(shù)或部分儲罐參數(shù)無顯示, 需分步檢查SAAB雷達(dá)液位計的計量通信狀態(tài)。

  SAAB雷達(dá)液位計計量系統(tǒng)連接的各個設(shè)備都有各自的設(shè)備通信地址, 如FCU的通信地址通常從201開始, 雷達(dá)液位計通信地址從1開始, 對應(yīng)的DAU或2410HUB通信地址加100, 如101, 依此類推。而壓力和溫度儀表作為從屬設(shè)備, 無獨(dú)立的設(shè)備通信地址。

  從Winsetup軟件的通信接口Protocols-modbusmaster1.0讀取設(shè)備, 通信正常的設(shè)備能讀取到對應(yīng)的地址, 通信故障的設(shè)備無法讀取通信地址, 如圖2所示。

  SAAB雷達(dá)液位計計量系統(tǒng)檢測的全部參數(shù)無顯示, 可判斷為FCU無工作或FCU通信輸出故障。首先檢查FCU電源是否正常, 如果FCU供電保險斷, FCU電源指示燈會滅, 更換FCU供電保險。其次檢查FCU輸出端口即現(xiàn)場總線端口指示燈, 根據(jù)指示燈的工作狀態(tài)判斷是否FCU通信輸出故障, FCU通信輸出故障通常是由通信電纜端子松動和接觸不良引起。

  現(xiàn)場通信單元FCU共有6個連接端口X1~X6, 這些連接端口可單獨(dú)組態(tài)為分組總線端口 (GB) 或現(xiàn)場總線端口 (FB) 。一般前4個端口X1~X4用于連接現(xiàn)場總線電纜, 每個現(xiàn)場總線端口 (FB) 可接收8臺雷達(dá)液位計的通信信號, 即每臺FCU***多通信32臺雷達(dá)液位計。X5、X6端子上連接跨接配套短接片, 用于RS-232C分組總線通信;或在X5、X6端子上連接FCI卡, 實(shí)現(xiàn)RS-485通信。每個端口都有兩個通信狀態(tài)顯示燈, 一個是發(fā)送狀態(tài)指示, 一個是接收狀態(tài)指示, 工作正常時通信狀態(tài)顯示燈明暗交替閃爍。

  部分儲罐的檢測參數(shù)無顯示, 可判斷為從現(xiàn)場雷達(dá)液位計到FCU之間無通信信號, 屬于SAAB雷達(dá)液位計計量系統(tǒng)內(nèi)部局部通信故障。局部通信故障有以下幾種情況:

  a.雷達(dá)液位計無220V (AC) 供電。檢查雷達(dá)液位計無供電的原因, 例如供電保險斷、供電電纜開路等, 并進(jìn)行處理;故障現(xiàn)象是該儲罐上的液位、壓力、溫度和流速各參數(shù)在操作界面均無顯示, 現(xiàn)場罐旁指示儀表黑屏、無工作。

  b.雷達(dá)液位計通信卡件故障。故障現(xiàn)象是該儲罐上的液位、壓力和流速在操作界面和罐旁指示儀表上均無顯示, 而溫度有顯示, 且現(xiàn)場罐旁指示儀表顯示通信故障代碼。

  c.現(xiàn)場雷達(dá)液位計到FCU之間的通信電纜故障。故障現(xiàn)象是該儲罐上的液位、壓力等各參數(shù)在操作界面無顯示, 而在罐旁指示儀表上顯示正常。

  d.現(xiàn)場雷達(dá)液位計到罐旁指示儀表之間通信電纜故障。故障現(xiàn)象是該儲罐上的液位、壓力和流速在PLC操作界面顯示正常, 在罐旁指示儀表上顯示通信故障代碼。

  液位顯示故障表現(xiàn)為單個液位參數(shù)在PLC操作界面和罐旁指示儀表上無液位顯示。具體分兩種情況, 一種是雷達(dá)液位計安裝調(diào)試過程中液位顯示故障, 另一種是雷達(dá)液位計正常工作過程中突然無液位顯示。

  SAAB雷達(dá)液位計由雷達(dá)頭、導(dǎo)波單元和下工作部件3部分組成。雷達(dá)頭內(nèi)部包括微波發(fā)生器、通信卡、信號處理卡及電源回路卡等;下工作部件包括錐形天線、壓力法蘭、球閥、石英窗及壓力變送器等;導(dǎo)波單元通過旋轉(zhuǎn)90°, 可改變雷達(dá)波方向。

  雷達(dá)液位計在安裝時, 導(dǎo)波管內(nèi)壁不光滑有毛刺, 或?qū)Рü馨惭b垂直度不滿足要求 (要求偏差不大于1°) , 都會影響雷達(dá)液位計的測量, 造成測量值為錯誤的死值。對導(dǎo)波管重新按要求處理后, 儀表測量值恢復(fù)正常。

  在安裝下工作部件時, 特別注意下工作部件法蘭上安裝方向標(biāo)識孔必須對準(zhǔn)導(dǎo)波管法蘭上的標(biāo)識孔, 安裝方向錯誤, 就相當(dāng)于雷達(dá)液位計測試開關(guān)扳到“test”位置工作, 會造成實(shí)際液位反射波信號太弱檢測不到。修正下工作部件安裝角度后, 儀表測量值恢復(fù)正常。

  在雷達(dá)液位計導(dǎo)波管內(nèi)安裝有3個參考針, 比較參考針安裝高度和雷達(dá)液位計檢測高度, 判斷雷達(dá)液位計的液位測量偏差。測試開關(guān)扳到“operation”位置時, 雷達(dá)波沿著導(dǎo)波管斷面水平發(fā)射, 雷達(dá)波方向與參考針平行, 參考針很細(xì), 產(chǎn)生的反射回波能量太弱, 檢測不出, 因而不影響正常液位測量;當(dāng)開關(guān)旋轉(zhuǎn)90°到“test”位置時, 雷達(dá)波垂直參考針, 產(chǎn)生很強(qiáng)的反射波, 故雷達(dá)液位計能檢測到參考針, 但測不到實(shí)際液位。

  雷達(dá)液位計正常工作過程中突然無液位顯示, 通常是儲罐介質(zhì)帶蒸汽, 蒸汽吸收了雷達(dá)波, 導(dǎo)致雷達(dá)波反射強(qiáng)度減弱, 低于設(shè)定的干擾波屏蔽值, 因而液位突然無顯示。處理方法是降低設(shè)定的干擾波屏蔽值, 使屏蔽值小于實(shí)際液位的反射強(qiáng)度, 如圖3所示。

  壓力顯示故障主要是壓力參數(shù)在PLC操作界面或罐旁指示儀表上指示故障, 一般發(fā)生在壓力變送器與雷達(dá)液位計配套安裝的過程中, 有以下幾種情況:

  a.壓力測量值在罐旁指示儀表和PLC操作界面均無顯示。用萬用表在壓力變送器與雷達(dá)液位計之間的信號電纜上測量不出電流值, 但能測量24V (DC) 電壓, 判斷為壓力變送器與雷達(dá)液位計之間的接線正負(fù)接反, 接線錯誤修改后, 信號電纜上測量出4~20m A電流值, 壓力顯示恢復(fù)正常。

  b.壓力值在操作界面和罐旁指示儀表不一致, 用Winsetup軟件檢查雷達(dá)液位計組態(tài), 因壓力至FCU的通信值是壓力, 而在罐旁顯示儀表上可有表壓和絕壓任意一種顯示值, 兩者之間差一個大氣壓, 約100k Pa, 調(diào)整壓力在罐旁顯示儀表上以壓力值顯示, 即可實(shí)現(xiàn)壓力值在操作界面和罐旁指示儀表顯示一致的要求。

  c.壓力測量值在罐旁指示儀表上顯示, 而在PLC操作界面無顯示。用Winsetup軟件從FCU寄存器上能讀取到壓力值, 故判斷是PLC組態(tài)時讀取FCU上壓力對應(yīng)的寄存器地址時出錯。2900系列的壓力寄存器地址從1728開始讀取, 3900系列的壓力寄存器地址從2496開始讀取, 而5900系列的壓力寄存器地址2784開始讀取, 且2900系列和3900系列壓力通信數(shù)據(jù)為16位整數(shù)類型, 而5900系列壓力通信數(shù)據(jù)為32位實(shí)數(shù)類型。重新修改PLC通信組態(tài), 讀取正確的FCU中間寄存器地址, 實(shí)現(xiàn)了壓力測量值在PLC操作界面上的顯示。

  溫度顯示故障現(xiàn)象表現(xiàn)為單個溫度參數(shù)在PLC操作界面或罐旁指示儀表上顯示故障。具體分一般和特殊兩種情況進(jìn)行分析處理。

  溫度的接線方式是:安裝在設(shè)備上的溫度檢測元件Pt100熱電阻送出對應(yīng)的阻值信號到罐旁指示儀, 罐旁指示儀轉(zhuǎn)換、顯示溫度值, 并通信至雷達(dá)液位計, ***后由雷達(dá)液位計將所有檢測的參數(shù)通信送至FCU。

  溫度顯示故障時, 首先檢查溫度檢測元件Pt100熱電阻是否故障, 若Pt100熱電阻故障則更換處理;若Pt100熱電阻正常, 則檢查Pt100熱電阻在罐旁指示儀上的接線是否正確;接線正確, 但溫度值在罐旁指示儀上無顯示, 判斷為罐旁指示儀溫度轉(zhuǎn)換功能故障, 更換罐旁指示儀進(jìn)行處理;如罐旁指示儀上有溫度值顯示, 而從FCU無法通信讀取, 則是罐旁指示儀至雷達(dá)液位計之間的通信故障, 檢查罐旁指示儀至雷達(dá)液位計之間的通信電纜是否開路或虛接, 檢查處理即可。 

  溫度值在罐旁指示儀上顯示正常, 從FCU也能通信讀取, 在PLC操作界面顯示時有時無, 當(dāng)儲罐有液位時溫度值有顯示, 而儲罐無液位時溫度值無顯示。出現(xiàn)這種故障現(xiàn)象, 檢查PLC讀取的FCU溫度寄存器地址, FCU溫度寄存器地址有兩種, 一種是第1點(diǎn)溫度寄存器地址, 一種是平均溫度寄存器地址。讀取第1點(diǎn)溫度寄存器地址, 無論儲罐液位高度是多少, FCU都會送出第1點(diǎn)溫度值;讀取平均溫度寄存器地址, 當(dāng)儲罐空罐時, FCU認(rèn)為空罐不需要送出溫度值, 故此時PLC操作界面無溫度顯示。這是雷達(dá)液位計通信軟件自帶屏蔽功能的原因。處理方法是重新組態(tài)PLC程序, 讀取第1點(diǎn)溫度寄存器地址。

  SAAB雷達(dá)液位計計量系統(tǒng)在儲罐區(qū)使用較為廣泛, 關(guān)系著儲罐的安全生產(chǎn), 筆者通過對該系統(tǒng)在升級更新和使用過程中的一些典型故障進(jìn)行分析和處理, 盡可能地為維護(hù)人員提供有價值的信息, 更好地為企業(yè)儲罐安全生產(chǎn)提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)。