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智能超聲波液位計所受干擾的分析及排除

  • 作者:eguo
  • 發布時間:2020-05-04 16:15
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進口智能超聲波液位計以其技術先進,測量精度高,長期測量穩定性好等特點,在國內許多企業的污水處理廠得到應用。為實現污水的達標排放,對原污水處理廠進行了大規模的技術改造,在對污水的測量、監控上采用了許多國外先進儀表設備,其中對污水液位的測量采用了智能超聲波液位計(量程為5m)。該超聲波液位計集超聲波探頭、轉換器及電子顯示于一體。由探頭發出的連續超聲波脈沖通過被測介質表面形成反射回波,由傳感器接收并經過內部智能超聲波處理技術的檢測和濾波處理,把來自介質反射的真實回波與環境噪聲區別開來,ZUI后轉換成液位數值顯示在液晶屏上,同時輸出對應4~20mA電流信號。并把輸出的信號引人DCS中進行集中監測。
 
1.液位控制
該公司在污水處理中采用活性污泥與生物氧化串接工藝方法。由活性污泥處理過的污水用泵再送到生物氧化池繼續處理。工藝要求對水泵吸口處的污水池液位進行聯鎖控制(見圖1)。
污水池液位以地平面作為零水位,水池水位高出地面顯示液位值為正值,反之顯示為負值。液位低位聯鎖停設定值為-2.10m,即當水泵將污水池水位抽降到-2.10m時,液位聯鎖系統自動停,以防止池水被抽干。污水池進水管靠液位差連續進水。停泵后待水位上升到接近零水面時,由人工再啟泵。共有3臺泵,操作人員根據水池進水量大小隨時決定開其中的1臺或兩臺。
 
2.問題的出現與分析
在操作人員正常控制下,DCS中聯鎖液位計LISA-1603的AI趨勢復放曲線如圖2所示。
后經一段時間的運行,操作人員反應有時水位未降到設定值(-2.10m)就出現聯鎖停泵現象。調出DCS中的LISA-1603液位計的A趨勢復放曲線查看,發現曲線形狀異常,如圖3所示。
從曲線上看,存在環境聲波或電子噪聲的干擾現象。正常情況下,水位控制曲線表現出類似正弦波的規律形狀,而不會出現無規律的帶有折線和尖峰的形狀。拆下超聲波液位計進行校驗,沒有問題。經過多天對現場污水池進水情況的觀察發現,當水位降到進水管漏出水面時,在進水管口處向前會形成扇形水流沖刷面并伴有少許泡沫產生,水質較差時,泡沫不易破滅,當進水量較大時(進水量與各化工裝置的開停車及是否滿負荷運轉有關),水面明顯有旋轉或涌動現象,水面上少許的氣泡隨著水面的流動在超聲波探頭下會表現出時有時無的現象。而當水面上的氣泡出現較多時,液位計會顯示出回波無效的“?”符號,直到回波正常為止。查看AI趨勢復放曲線,發現明顯帶有折線的干擾形狀,但干擾未達到設定的聯鎖值。很顯然,涌動的水面和水面上浮有氣泡對超聲波的測量產生了于擾的作用,且當尖峰干擾值達到或超過-2.10m時,就造成聯鎖停泵現象。
 
3.問題的解決
由于超聲波液位計為智能型液位計,儀表內部有多種運行參數,可根據具體工況進行設置。其中有一項參數SP共有4種設置值,如表1所列。
表1中 Measurement Response該參數的選擇以使傳感器測量能跟上相應液位的變化速度;Agilator Discrimination:該參數的打開用于區別水面運動的氣泡與實際液面;Filter:該參數的打開用于把來自環境的無效聲波和電子噪聲與所測介質表面的回波區別開來;Fls Timer(fail- safe timer):該參數的選擇是設定儀表的測量等待時間。當回波信號消失時,如果回波消失的時間達到 FLS Timer所設定的時間值時,回波仍不正常,那么儀器就會顯示“?”符號表示此時測量無效。
調出儀表的SP參數,根據實際液位的變化情況,把SP設為4, Agitator Discrimination功能和 Filter功能均為打開(On)。再進行一段時間實際測量觀察,原故障現象消失,問題得到解決。
 
4.結束語
采用超聲波液位計測量放口容器液位在國內很多企業應用不鮮,除正確的安裝外,要保證有良好的反射回波,要求被測介質表面無較大波動,無泡沫漂浮。當工況不能完全保證時,可選用智能超聲波液位計測量。另外,對介質表面含有大量泡沫狀物質且仍要選用超聲波測量時,可以采取一定措施,做法是做一個輔助外套管(材質可選用耐腐蝕的玻璃鋼)如圖4所示。外套管的長度保證在ZUI低液位時
不露出液面即可。
外套管內徑比超聲波探頭直徑要盡量大,將外套管與超聲波探頭安裝固定好后,保證外套管垂直伸向液面下。這樣就可保證超聲波所測的套管內的液位無泡沫,且所測的液位又是實際值,效果非常好。
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