西門子雷達(dá)液位計(jì)在上海賽科聚苯乙烯裝置上的成功應(yīng)用

作者：時(shí)間：2011-03-30 來源：網(wǎng)絡(luò)

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上海賽科石化有限責(zé)任公司（簡稱：SECCO）位于上?；瘜W(xué)工業(yè)園區(qū)，是目前中國最大的合資石化公司，是英國BP、中石化和上海石化三家公司聯(lián)合投資27億美金建立的項(xiàng)目。除了90萬噸/年乙烯裂解裝置外，項(xiàng)目還包括產(chǎn)能60萬噸/年的全密度PE裝置、25萬噸/年的PP裝置、50萬噸/年的芳烴裝置、50萬噸/年的苯乙烯單體（EB/SM）裝置、26萬噸/年的丙烯腈(ACN)裝置、30萬噸/年的PS裝置和9萬噸/年的丁二烯裝置、兩套合資裝置。上海賽科10套裝置都擁有全球同類工廠中最大的生產(chǎn)能力，石油化工產(chǎn)品的年產(chǎn)量可以達(dá)到230萬噸。

圖一：上海賽科30萬噸聚苯乙烯裝置

其中，賽科30萬噸/年聚苯乙烯(簡稱：PS)裝置采用英國BP公司的聚苯乙烯專利技術(shù)，是目前全球最大的PS裝置。

遇到的難題

采用最穩(wěn)定可靠的過程測量儀表是提高裝置生產(chǎn)能力、產(chǎn)品質(zhì)量、有效控制生產(chǎn)成本的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。

如何穩(wěn)定可靠地測量PS脫揮罐上(Devolatilization,簡稱DV)熔融狀態(tài)下的聚苯乙烯液位，這個(gè)難題在PS工藝等塑料熔融物化工領(lǐng)域中一直都沒有得到很好地解決。在過去曾經(jīng)運(yùn)用多種液位測量技術(shù)，但都沒有得到理想地效果。這個(gè)工藝點(diǎn)的液位測量的主要特點(diǎn)是：過程溫度在260℃左右，含有少量的水汽，負(fù)壓，測量介質(zhì)呈熔融狀，并具有很強(qiáng)的粘附性。聚苯乙烯在常溫下的介電常數(shù)為2.8，在高溫狀態(tài)下介電常數(shù)會降地更小。整個(gè)過程罐高5.8米，直徑約3米，進(jìn)料口位于裝置的側(cè)面上方（如圖二）。

圖二：PS脫揮罐結(jié)構(gòu)圖

根據(jù)原設(shè)計(jì)中采用了雷達(dá)液位計(jì)作為該裝置(DV)的液位解決方案。在使用原設(shè)計(jì)推薦的雷達(dá)液位計(jì)，我們很快發(fā)現(xiàn)，這種采用脈沖方式的雷達(dá)液位計(jì)測量數(shù)據(jù)極不穩(wěn)定，波動非常大(見圖三)。造成的直接后果是：產(chǎn)品品質(zhì)下降，甚至無法達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)，被迫停車多次，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。液位計(jì)廠商也非常重視這一問題，多次派工程師到現(xiàn)場調(diào)試儀表，但始終不能解決問題。在經(jīng)過了多達(dá)20多次的反復(fù)調(diào)試之后，最后該廠商放棄了努力：雷達(dá)液位計(jì)的回波信號過于微弱，無法解決這一難題。

圖三：原先的雷達(dá)液位計(jì)測量數(shù)據(jù)DSC歷史曲線圖

為了保證生產(chǎn)質(zhì)量，解決這個(gè)工藝點(diǎn)的液位測量難題，我們向很多世界著名的液位計(jì)廠商尋求解決方案。這些液位計(jì)廠商也都非常積極地配合我們，有的甚至專門邀請了國外的液位專家考察現(xiàn)場并提供了定制的解決方案：安裝導(dǎo)波管，導(dǎo)波管采用雙層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，管中間層通熱油來保持介質(zhì)的高溫狀態(tài)以防止介質(zhì)聚合堵塞管道。我們在對這些方案進(jìn)行了討論評估后，認(rèn)為設(shè)計(jì)過于復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)的難度非常大，而且存在安全隱患：一旦管體泄漏，將造成重大生產(chǎn)責(zé)任事故，因此最后棄用了該方案。

一時(shí)間，在這一問題上無法找到理想的答案，產(chǎn)品質(zhì)量依然無法有效的控制。

解決方案

偶然的機(jī)會，我們看到了發(fā)表在“化工自動化儀表”雜志上的《Siemens雷達(dá)液位計(jì)在復(fù)雜工況中的測量試驗(yàn)》一文。我們試著聯(lián)系了西門子中國有限公司過程儀表及分析儀器部(簡稱: 西門子PI)，西門子PI馬上研究了我們的應(yīng)用工況，并提出了他們的解決方案—Sitrans LR400雷達(dá)液位計(jì)。令我們吃驚的是，西門子PI的解決方案非常簡單，基本上沒有提出任何安裝要求。在沒有更好的方案的情況下，我們提出了試用的要求。西門子PI在最短的時(shí)間內(nèi)滿足了我們的要求，并很快他們送來了儀表— Sitrans LR400高溫型雷達(dá)液位計(jì)，同時(shí)安排了經(jīng)驗(yàn)豐富的技術(shù)服務(wù)工程師來為我們調(diào)試。

經(jīng)介紹我們了解了Sitrans LR400的技術(shù)特點(diǎn)：

四線制的設(shè)計(jì)，保證雷達(dá)液位計(jì)發(fā)射的能量最大化；
連續(xù)調(diào)頻(FMCW)的微波測量原理大大提高了儀表的測量可靠性；
24GHz高頻微波信號，極大地提高了信噪比；
高溫型的設(shè)計(jì)，能夠使用在高達(dá)250℃的過程應(yīng)用中，完全能滿足我們的要求；
由于其獨(dú)特的設(shè)計(jì)原理，使它能夠測量最小至1.5介電常數(shù)的介質(zhì)；
最小至9°的波束角(通常微波的發(fā)射頻率越高，波束角可以做得越小)，可以有效地避開罐內(nèi)和罐壁的各種干擾；
獨(dú)特的喇叭天線及附件設(shè)計(jì)，可以有效地防止聚合物的粘附影響；
專利的聲智能回波處理技術(shù)，擁有全球超過50萬臺物位儀表的現(xiàn)場應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)積累，是世界上最早推出、最強(qiáng)大的物位測量回波處理技術(shù)；
簡單易用，但功能強(qiáng)大的Labview和PDM調(diào)試軟件提供了參數(shù)設(shè)置、記錄回波圖形、故障診斷、各種不同類型的回波干擾的處理等強(qiáng)大的功能；
提供了本安防爆的紅外線手操器作為調(diào)試工具，使調(diào)試工作變得安全、快速而簡單。

圖四：Sitrans LR400在DV2裝置上的使用

使用效果

在經(jīng)過簡單的安裝和調(diào)試后，Sitrans LR400開始在現(xiàn)場的工作。通過西門子雷達(dá)液位計(jì)的調(diào)試軟件，我們驚喜地看到LR400的回波圖形比原先的雷達(dá)液位計(jì)的回波圖形要強(qiáng)的多（如圖五）。

圖五：原先的雷達(dá)液位計(jì)和Sitrans LR400的回波圖形比較
注：左圖為原先的雷達(dá)液位計(jì)回波圖形；右圖為LR400的回波圖形

為了慎重起見，在西門子PI的配合下，我們進(jìn)行了長達(dá)一個(gè)多月的現(xiàn)場試用。在試用期間，該儀表基本未經(jīng)任何改動和設(shè)置。最終的結(jié)果顯示，LR400穩(wěn)定可靠的表現(xiàn)出乎我們的意料，非常令人滿意。根據(jù)測試結(jié)果，經(jīng)過討論決定，采用Sitrans LR400作為PS裝置的液位測量解決方案來替換原來的雷達(dá)液位計(jì)。解決了這一難題，對我們提高工藝的控制精度、改善產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本帶來明顯的益處。

通過這次和西門子PI的合作，使我們了解到了西門子雷達(dá)液位計(jì)產(chǎn)品的優(yōu)良的性能，也感受到了西門子PI認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ骼砟睢I(yè)的技術(shù)服務(wù)能力和積極熱情的服務(wù)態(tài)度。

參考文獻(xiàn)：
1、西門子（中國）有限公司. Sitrans LR400 雷達(dá)物（液）位計(jì)操作手冊. 2005.2
2、黃波. Siemens雷達(dá)液位計(jì)在復(fù)雜工況中的測量試驗(yàn).化工自動化儀表.2005.8

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