SAAB 雷達(dá)液位計(jì)計(jì)量系統(tǒng)為 Rosemount 公司生產(chǎn)的高精度液位測(cè)量?jī)x表系統(tǒng)，測(cè)量精度達(dá)到貿(mào)易交接等級(jí)。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(duì)儲(chǔ)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(chǎng)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(jì)量系統(tǒng)可以測(cè)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(chǔ)罐液位。通過使用合適的儲(chǔ)罐連接單元，該計(jì)量系統(tǒng)可對(duì)任何類型的儲(chǔ)罐進(jìn)行計(jì)量，在全球的儲(chǔ)罐和煉廠被廣泛應(yīng)用。1994 年，SAAB 雷達(dá)液位計(jì)計(jì)量系統(tǒng)2900系列產(chǎn)品在中國(guó)石油蘭州石化公司油品儲(chǔ)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(gè)罐區(qū)。在近年“液化烴罐區(qū)隱患綜合治理”工程項(xiàng)目中，對(duì)使用多年已經(jīng)淘汰的產(chǎn)品進(jìn)行了分次升級(jí)更新，升級(jí)為 3900 系列或5900 系列產(chǎn)品。

 

1 SAAB 雷達(dá)液位計(jì)計(jì)量系統(tǒng)的組成

SAAB 雷達(dá)液位計(jì)計(jì)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。RTG3900 雷達(dá)液位計(jì)計(jì)量系統(tǒng)主要由雷達(dá)液 位計(jì)RTG、現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集單元DAU2100 及FCU2160 現(xiàn)場(chǎng)通信單元等基本部件組成，內(nèi)部采用TRL /2現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議通信。雷達(dá)液位計(jì)RTG可連接壓力變送器，采集液位和壓力信號(hào); 現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集單元 DAU 可連接多點(diǎn)溫度計(jì)，采集溫度信號(hào)，實(shí)現(xiàn)罐旁就地顯示。

 

RTG5900 雷達(dá)液位計(jì)計(jì)量系統(tǒng)由 5900S 雷達(dá)液位計(jì)、2240S 多點(diǎn)溫度變送器、2410 儲(chǔ)罐 HUB( 實(shí)現(xiàn)罐旁就地顯示) 及 FCU2160 現(xiàn)場(chǎng)通信單元等組成，內(nèi)部采用 Foundation 現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議通信。5900S 雷達(dá)液位計(jì)可連接 3051S 壓力變送器，實(shí)現(xiàn)壓力和液位信號(hào)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(hào)的采集。另有輔助設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)總線調(diào)制解調(diào)器 FBM2180，用作 RS232C 和現(xiàn)場(chǎng)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 TankMaster WinSetup 的微機(jī)與現(xiàn)場(chǎng)總線連接。在 SAAB 儲(chǔ)罐計(jì)量系統(tǒng)中各部件有各自的 UI 號(hào)，SAAB 儲(chǔ)罐計(jì)量系統(tǒng)內(nèi)部通過各 自 的 UI 號(hào) 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。

 

2 典型故障的分析與處理

雷達(dá)組態(tài)軟件是 TankMaster WinSetup，Rose-mount 廠家提供了 TankMaster 軟件包，該軟件包包含 Winsetup 軟件模塊。Winsetup 軟件用于SAAB 儲(chǔ)罐計(jì)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(cè)等。當(dāng) SAAB 雷達(dá)液位計(jì)計(jì)量系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，可以用 Winsetup 軟件進(jìn)行檢測(cè)。

 

2．1 通信故障

SAAB 雷達(dá)液位計(jì)計(jì)量的通信故障狀態(tài)表現(xiàn)為系統(tǒng)檢測(cè)的全部參數(shù)或部分儲(chǔ)罐參數(shù)無顯示，需分步檢查 SAAB 雷達(dá)液位計(jì)的計(jì)量通信狀態(tài)。SAAB 雷達(dá)液位計(jì)計(jì)量系統(tǒng)連接的各個(gè)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(jì)通信地址從 1 開始，對(duì)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-modb-usmaster1． 0 讀取設(shè)備，通信正常的設(shè)備能讀取到對(duì)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(jì)計(jì)量系統(tǒng)檢測(cè)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(xiǎn)斷，F(xiàn)CU 電源指示燈會(huì)滅，更換 FCU 供電保險(xiǎn)。其次檢查 FCU 輸出端口即現(xiàn)場(chǎng)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，F(xiàn)CU 通信輸出故障通常是由通信電纜端子松動(dòng)和接觸不良引起。

 

現(xiàn)場(chǎng)通信單元 FCU 共有 6 個(gè)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(chǎng)總線端口( FB) 。一般前 4 個(gè)端口X1 ～ X4 用于連接現(xiàn)場(chǎng)總線電纜，每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線端口( FB) 可接收 8 臺(tái)雷達(dá)液位計(jì)的通信信號(hào)，即每臺(tái) FCU zui多通信 32 臺(tái)雷達(dá)液位計(jì)。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(gè)端口都有兩個(gè)通信狀態(tài)顯示燈，一個(gè)是發(fā)送狀態(tài)指示，一個(gè)是接收狀態(tài)指示，工作正常時(shí)通信狀態(tài)顯示燈明暗交替閃爍。

 

部分儲(chǔ)罐的檢測(cè)參數(shù)無顯示，可判斷為從現(xiàn)場(chǎng)雷達(dá)液位計(jì)到 FCU 之間無通信信號(hào)，屬于SAAB 雷達(dá)液位計(jì)計(jì)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(jì)無 220V( AC) 供電。檢查雷達(dá)液位計(jì)無供電的原因，例如供電保險(xiǎn)斷、供電電纜開路等，并進(jìn)行處理; 故障現(xiàn)象是該儲(chǔ)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(chǎng)罐旁指示儀表黑屏、無工作。

 

b． 雷達(dá)液位計(jì)通信卡件故障。故障現(xiàn)象是該儲(chǔ)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(chǎng)罐旁指示儀表顯示通信故障代碼。

c． 現(xiàn)場(chǎng)雷達(dá)液位計(jì)到 FCU 之間的通信電纜故障。故障現(xiàn)象是該儲(chǔ)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(chǎng)雷達(dá)液位計(jì)到罐旁指示儀表之間通信電纜故障。故障現(xiàn)象是該儲(chǔ)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。

 

2．2 液位顯示故障

液位顯示故障表現(xiàn)為單個(gè)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(jì)安裝調(diào)試過程中液位顯示故障，另一種是雷達(dá)液位計(jì)正常工作過程中突然無液位顯示。

 

SAAB 雷達(dá)液位計(jì)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(hào)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(jì)在安裝時(shí)，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(huì)影響雷達(dá)液位計(jì)的測(cè)量，造成測(cè)量值為錯(cuò)誤的死值。對(duì)導(dǎo)波管重新按要求處理后，儀表測(cè)量值恢復(fù)正常。

 

在安裝下工作部件時(shí)，特別注意下工作部件法蘭上安裝方向標(biāo)識(shí)孔必須對(duì)準(zhǔn)導(dǎo)波管法蘭上的標(biāo)識(shí)孔，安裝方向錯(cuò)誤，就相當(dāng)于雷達(dá)液位計(jì)測(cè)試開關(guān)扳到“test”位置工作，會(huì)造成實(shí)際液位反射波信號(hào)太弱檢測(cè)不到。修正下工作部件安裝角度后，儀表測(cè)量值恢復(fù)正常。

 

在雷達(dá)液位計(jì)導(dǎo)波管內(nèi)安裝有 3 個(gè)參考針，比較參考針安裝高度和雷達(dá)液位計(jì)檢測(cè)高度，判斷雷達(dá)液位計(jì)的液位測(cè)量偏差。測(cè)試開關(guān)扳到“operation”位置時(shí)，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(cè)不出，因而不影響正常液位測(cè)量; 當(dāng)開關(guān)旋轉(zhuǎn) 90°到“test”位置時(shí)，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(jì)能檢測(cè)到參考針，但測(cè)不到實(shí)際液位。雷達(dá)液位計(jì)正常工作過程中突然無液位顯示，通常是儲(chǔ)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。

 

2．3 壓力顯示故障

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(jì)配套安裝的過程中，有以下幾種情況:

a． 壓力測(cè)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(jì)之間的信號(hào)電纜上測(cè)量不出電流值，但能測(cè)量 24V( DC) 電壓，判斷為壓力變送器與雷達(dá)液位計(jì)之間的接線正負(fù)接反，接線錯(cuò)誤修改后，信號(hào)電纜上測(cè)量出 4 ～ 20mA 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(jì)組態(tài)，因壓力至 FCU 的通信值是絕對(duì)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(gè)大氣壓，約 100kPa，調(diào)整壓力在罐旁顯示儀表上以絕對(duì)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(cè)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(shí)讀取 FCU 上壓力對(duì)應(yīng)的寄存器地址時(shí)出錯(cuò)。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(cè)量值在 PLC操作界面上的顯示。

 

2．4 溫度顯示故障

溫度顯示故障現(xiàn)象表現(xiàn)為單個(gè)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。

 

2．4．1 溫度顯示故障的一般情況

溫度的接線方式是: 安裝在設(shè)備上的溫度檢測(cè)元件 Pt100 熱電阻送出對(duì)應(yīng)的阻值信號(hào)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(jì)，zui后由雷達(dá)液位計(jì)將所有檢測(cè)的參數(shù)通信送至 FCU。

 

溫度顯示故障時(shí)，首先檢查溫度檢測(cè)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(jì)之間的通信故障，檢查罐旁指示儀至雷達(dá)液位計(jì)之間的通信電纜是否開路或虛接，檢查處理即可。

 

2．4．2 溫度顯示故障的特殊情況

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(shí)有時(shí)無，當(dāng)儲(chǔ)罐有液位時(shí)溫度值有顯示，而儲(chǔ)罐無液位時(shí)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，F(xiàn)CU 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(chǔ)罐液位高度是多少，F(xiàn)CU 都會(huì)送出第 1 點(diǎn)溫度值; 讀取平均溫度寄存器地址，當(dāng)儲(chǔ)罐空罐時(shí)，F(xiàn)CU 認(rèn)為空罐不需要送出溫度值，故此時(shí) PLC操作界面無溫度顯示。這是雷達(dá)液位計(jì)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。

 

3 結(jié)束語

SAAB雷達(dá)液位計(jì)計(jì)量系統(tǒng)在儲(chǔ)罐區(qū)使用較為廣泛，關(guān)系著儲(chǔ)罐的安全生產(chǎn)，筆者通過對(duì)該系統(tǒng)在升級(jí)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(jià)值的信息，更好地為企業(yè)儲(chǔ)罐安全生產(chǎn)提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)。

 

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