1  故障 經(jīng) 過

        2010 年 3 月 31 日 1#高爐煤氣洗滌水站冷水井液位及 5月 11 日軋鋼泵站濁環(huán)水池液位檢測(cè)中，出現(xiàn)虛假高液位信號(hào)，液位顯示高于補(bǔ)水液位，導(dǎo)致系統(tǒng)未及時(shí)進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)水，供水泵進(jìn)氣。其中軋鋼泵站濁環(huán)水池液位低造成卷取設(shè)備高壓冷卻 2#供水泵進(jìn)氣，現(xiàn)場(chǎng)停機(jī)，該系統(tǒng)壓力從 0.92MPa 降至 0.47MPa，流量從 5700m3/h 降至 3838m3/h。熱軋由于水壓低，緊急停泵，造成軋鋼停產(chǎn)。

 

        兩次故障的現(xiàn)象基本相同，以軋鋼故障為例，從液位指示的歷史趨勢(shì)數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)：5 月 11 日 0：37：13 冷水井液位從 5.02 米瞬間跳變 5.89 米，基本一直維持在 5.89 米以上，至 9：55：23，水泵供水出現(xiàn)異常，運(yùn)行人員擦去液位計(jì)探頭上的結(jié)露后液位指示恢復(fù)正常，顯示為 3.3 米。

 

2  原因分析

2.1  線路干擾

        故障后對(duì)液位計(jì)的線路進(jìn)行了仔細(xì)排查，PLC 柜內(nèi)屏蔽線可靠接地，且現(xiàn)場(chǎng)附近無(wú)大型電氣設(shè)備啟動(dòng)，另外考慮線路干擾通常會(huì)導(dǎo)致顯示滿量程，而兩次故障均為顯示高液位，所以線路干擾可以排除。

 

2.2  液位計(jì)本體檢查

        （1）儀表接線口，防護(hù)等級(jí)為 IP68，但從我們檢查的軋鋼濁環(huán)、煤氣洗滌冷水井、煤氣洗滌熱水井、高爐軟水四個(gè)地方均已在施工或更換時(shí)被破壞，水汽從此處進(jìn)入儀表內(nèi)部。

        （2）儀表表頭，防護(hù)等級(jí)為 IP67，此處的密封情況經(jīng)檢查仍良好，表頭頂部液晶顯示器視窗上凝結(jié)水明顯，應(yīng)該是從進(jìn)線口吸入水汽造成，對(duì)儀表的準(zhǔn)確性沒有影響，但可以反映出內(nèi)部受潮嚴(yán)重。

        （3）儀表探頭表面，是液位計(jì)測(cè)量液位的起始零點(diǎn)，故障時(shí)出現(xiàn)虛假液位，運(yùn)行人員擦去探頭表面的結(jié)露后，液位顯示正常，導(dǎo)致我們zui初認(rèn)為探頭表面結(jié)露是產(chǎn)生虛假液位的主要原因。實(shí)際上，軋鋼濁環(huán)水液位計(jì)設(shè)置此處以下 0.4米為盲區(qū)，被測(cè)水池蒸汽造成探頭表面結(jié)露，不會(huì)因?yàn)榉瓷涠斐商摷僖何?，只?huì)對(duì)超聲波的發(fā)射和接收產(chǎn)生一定的影響。

        （4）儀表探頭及換能器頭，超聲波發(fā)射及接收的核心部分，超聲波是通過換能器內(nèi)超高壓的壓電裝置，讓探頭上的金屬薄膜起振而產(chǎn)生的，因?yàn)檫M(jìn)線口密封不好，水汽慢慢滲入，換能器內(nèi)長(zhǎng)時(shí)間濕度很大，日積月累，易產(chǎn)生雜波，也會(huì)造成超聲波的減弱甚至失效。擦拭探頭后液位就能恢復(fù)正常的原因是擦拭探頭時(shí)外界的振動(dòng)幫助起振薄膜起振，超高壓壓電裝置瞬間放電的高溫使換能器內(nèi)的局部環(huán)境干燥，換能器又能夠正常工作，但經(jīng)過一段時(shí)間后濕度增大又會(huì)引起工作異常。

        （5）超聲波回波監(jiān)測(cè)，使用專用接口及軟件檢查了軋鋼濁環(huán)水系統(tǒng)冷水井、煤氣洗滌水冷水井的液位計(jì)超聲波狀態(tài)。見下圖，圖中灰色為盲區(qū)，白色為正常測(cè)量區(qū)，當(dāng)正常的液面反射波信號(hào)弱于雜波信號(hào)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)將前面的雜波信號(hào)當(dāng)作反射波信號(hào)，造成虛假液位。

2.3  設(shè)備選型及安裝

        軋鋼濁環(huán)等地的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境是屬于比較惡劣的，周圍水汽很大，池內(nèi)水溫高，蒸汽彌漫，整個(gè)環(huán)境的濕度非常高，這種環(huán)境條件下，原設(shè)計(jì)的設(shè)備選型不夠合理，超聲波液位計(jì)不是完全不能用，必須要保證設(shè)備的密封性能，設(shè)備才能可靠運(yùn)行，但選用靜壓或雷達(dá)波的要可靠得多。從檢查情況看，出現(xiàn)故障的液位計(jì)安裝不夠規(guī)范，超聲波液位計(jì)的安裝必須固定，保證超聲波的發(fā)射和接收角度相對(duì)穩(wěn)定，系統(tǒng)本身有一個(gè)自學(xué)習(xí)的過程，位置經(jīng)常變化對(duì)液位的準(zhǔn)確測(cè)量有很大的影響，而由于經(jīng)常擦拭探頭導(dǎo)致煤氣洗滌的液位計(jì)晃動(dòng)明顯，軋鋼濁環(huán)的干脆就沒有固定(固定后無(wú)法擦拭探頭)。

 

3  改進(jìn)措施

        （1）按影響生產(chǎn)的重要程度進(jìn)行分類，確認(rèn)共有 9 個(gè)比較關(guān)鍵的水池上增加靜壓式液位計(jì)：煤氣洗滌水的冷水井和熱水井，層流泵站的熱水井，煉鋼濁環(huán)水池，軋鋼濁環(huán)水池，鼓風(fēng)機(jī)凈環(huán)熱水井一期、二期、三期，煉軋鋼漩流井，用于顯示液位、報(bào)警及聯(lián)鎖。

        （2）上述水池內(nèi)增加導(dǎo)電電極液位開關(guān)，不受外界其它因素的干擾。PLC 程序修改完善，自動(dòng)補(bǔ)水的聯(lián)鎖條件為液位開關(guān) DI 信號(hào)與液位計(jì)的 AI 信號(hào)并聯(lián)，提高補(bǔ)水閥與液位聯(lián)鎖的可靠性，保證補(bǔ)水閥正常工作。

        （3）對(duì)供水作業(yè)區(qū)所有超聲波液位計(jì)進(jìn)行一次全面的清查，包括超聲波的發(fā)射和接收性能、設(shè)備安裝規(guī)范等。

 

4  結(jié)語(yǔ)

        造成液位計(jì)虛假高液位的直接原因是因?yàn)榄h(huán)境濕度大，接線口密封不好，導(dǎo)致水汽進(jìn)入液位計(jì)內(nèi)部，這是一個(gè)比較復(fù)雜的綜合作用下產(chǎn)生的故障。換能器長(zhǎng)期在濕度很大的環(huán)境下工作，積累到一定程度時(shí)，超高壓的壓電裝置工作不正常，產(chǎn)生的超聲波出現(xiàn)衰減等現(xiàn)象，這些因素都會(huì)引起信噪比降低，產(chǎn)生虛假液位信號(hào)。

        一臺(tái)檢測(cè)儀表，尤其是涉及到設(shè)備起停聯(lián)鎖的關(guān)鍵設(shè)備，一旦出現(xiàn)故障可能引發(fā)重大設(shè)備及生產(chǎn)事故，必須高度重視。