西門子雷達液位計在聚苯乙烯裝置上的成功應(yīng)用

1、西門子雷達液位計在聚苯乙烯裝置上的成功應(yīng)用    摘要：介紹了一種采用四線制、24GHz、連續(xù)調(diào)頻技術(shù)的雷達液位計西門子SitransLR400，它成功解決了上海賽科石化有限責(zé)任公司聚苯乙烯裝置的液位測量難題。關(guān)鍵詞：雷達液位計聚苯乙烯連續(xù)調(diào)頻（FMCW）四線制背景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27億美金建立的項目。除了90萬噸/年乙烯裂解裝置外，項目還包括產(chǎn)能60萬噸/摘要：介紹了一種采用四線制、24GHz、連續(xù)調(diào)頻技術(shù)的雷達液位計西門子Sit

2、rans LR400，它成功解決了上海賽科石化有限責(zé)任公司聚苯乙烯裝置的液位測量難題。關(guān)鍵詞：雷達液位計 聚苯乙烯 連續(xù)調(diào)頻（FMCW） 四線制    背景    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27億美金建立的項目。除了90萬噸/年乙烯裂解裝置外，項目還包括產(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

3、/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)

4、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)運用多種液位測量技術(shù)，但都沒有得到理想地效果。這個工藝點的液位測量的主要特點是：過程溫度在260左右，含有少量的水汽，負壓，測量介質(zhì)呈熔融狀，并具有很強的粘附性。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。整個過程罐高5.8米，直徑約3米，進料口位于裝置的側(cè)面上方（如圖二）。 圖二：PS脫揮罐結(jié)構(gòu)圖 DSC歷史曲線圖

5、60;    根據(jù)原設(shè)計中采用了雷達液位計作為該裝置（DV）的液位解決方案。在使用原設(shè)計推薦的雷達液位計，我們很快發(fā)現(xiàn)，這種采用脈沖方式的雷達液位計測量數(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，甚至無法達到合格標(biāo)準(zhǔn)，被迫停車多次，造成巨大的經(jīng)濟損失。液位計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20多次的反復(fù)調(diào)試之后，最后該廠商放棄了努力：雷達液位計的回波信號過于微弱，無法解決這一難題。 圖三：原先的雷達液位計測量數(shù)據(jù)    為了保證生

6、產(chǎn)質(zhì)量，解決這個工藝點的液位測量難題，我們向很多世界著名的液位計廠商尋求解決方案。這些液位計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，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行了討論評估后，認為設(shè)計過于復(fù)雜，實現(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    偶然的機會，我們看到了發(fā)表在“化工自動化儀表”雜志

7、上的Siemens雷達液位計在復(fù)雜工況中的測量試驗一文。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雷達液位計。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高溫型雷達液位計，同時安排了經(jīng)驗豐富的技術(shù)服務(wù)工程師來為我們調(diào)試。    經(jīng)介紹

8、我們了解了Sitrans LR400的技術(shù)特點： 圖四：Sitrans LR400在DV2裝置上的使用     四線制的設(shè)計，保證雷達液位計發(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，能夠使用在高達250的過程應(yīng)用中，完全能滿足我們的要求；

9、60;    由于其獨特的設(shè)計原理，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；     獨特的喇叭天線及附件設(shè)計，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)驗積累，是世界上最早推出、最強大的物位測量回波處理技術(shù)； 

10、    簡單易用，但功能強大的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。 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。通過西門子雷達液位計的調(diào)試軟件，我們驚喜地看到LR400的回波圖形比原先的雷達液位計的回波圖形要強的多（如圖五）。圖五：原先的雷達液位計和Sitrans LR400的回波圖形比較    注：左圖為原先的雷達液位計回波圖形；右圖為LR400的回波圖形    為了慎重起見，在西門子PI的配合下，我們進行了長達一個多月的現(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