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自2012年以来，昌晖雷达液位计在炼油厂北罐区储罐上开始安装，截止2016年10月共安装了38台，目前运行状况良好，替代之前所用的光导液位计后，故障率和日常维护工作量明显降低，液位测量准确度上都比之前提高许多。
①昌晖雷达液位计在罐区中的应用为验证雷达液位计的技术性能及测量的准确性，于2016年6月10日至7月30日，在罐区做了多次人工量油与液位计自动量油对比测试。提取3次对比情况，使用效果良好。较大误差为2mm，运行稳定。仪表能准确地反映各罐生产动态、罐储油情况，满足了油品动态计量、数据传输的要求，方便管理和操作运行。液位计将标准仪表信号远传到DCS系统，通过OPC服务器，上传到生产网络，相关人员随时可以观察到罐区油品管输状况。
②存在的问题及改进措施a、罐区只安装38台昌晖雷达液位计，每个罐区双表运行。多年以来，操作人员惯于用光导液位计来衡量仪表指示是否准确，依然对光导液位计存在依赖性。联系工艺技术人员要求对液位测量以雷达液位计指示为主，光导液位计测量只是辅作用。
b、罐区还有很多罐未安装雷达液位计，改造难度比较大、周期比较长，在一定时期内，部分罐依然要使用光导液位计。公司已**方案加大整改力度，预计在未来几年全部整改完毕。
c、罐区区域很大，从现场到机柜间距离较长，由于远距离传输，对仪表直流24VDC供电电压衰减不易克服。现场测试，准备增加机柜间输出电压值，以克服电压衰减问题。
罐区液位测量在石油化工行业中起着至关重要的作用，雷达液位计已经被广泛应用在大型油罐的测量中。昌晖仪表制造有限公司雷达液位计经现场使用明，其可靠性强、测量精度高、价格便宜、操作维护方便、维护工作量小、安装方便、抗干扰能力强、安全性高、便于拆装、智能集成结构简单，为罐区安全生产提供了有力的保障。绍外贴高频超声波液位开关的性能特点以及外贴高频超声波液位开关在危化品储罐液位控制中的应用经验，对用户准确应用高可靠性储罐液位开关对易燃易爆、有毒有害气体的化学品罐区的监测监控和安全运行具有借鉴作用。
近年来，国内石油化工行业安全事故频发，化学品罐区多次发生泄漏、火灾或爆炸事故，先后发生的大连中石油*储运有限公司2010年“7.16”输油管道爆炸火灾、中石油大连石化公司三苯罐区2013年“6.2”爆炸火灾、中石化扬子石化公司2014年“6.9”酸性水储罐爆燃等事故给地区造成了重大财产损失并造成了重大社会影响，暴露出部分单位化学品罐区在监测监控、设备设施管理、安全设计等方面仍存在**的事故隐患和问题。因此，总局颁发了《关于进一步加强化学品罐区安全管理的通知》(安监总管三[2014]68号)文件化学品罐区监测监控设施。要求设置储罐高低液位报警，采用*高液位自动联锁关闭储罐进料阀门和*低液位自动联锁停止物料输送措施，确保系统安全运行。由此可见，储罐液位控制是储罐系统安全控制的关键因素。用户准确应用智能化**储罐液位控制开关对易燃易爆、有毒有害气体的化学品罐区的监测监控和安全运行具有重要的意义。1、外贴高频超声波液位开关的总体设计方案外贴高频超声波液位开关设计包括硬件设计、软件设计、仪表结构设计3个部分，为了提高外贴高频超声波液位开关可靠性，设计了4个测量探头，外贴高频超声波液位开关测量结构示意图如图1所示。该仪表利用超声波检测技术，检测罐内液位是否到达所设定的报警位置。其原理是通过激励超声波传感器发射超声波，超声波信号通过罐壁射入罐内，由于罐内液体与空气存在巨大的声阻抗差异，使得两种介质对超声波能量的吸收也存在巨大差异。因此，传感器接收到的罐壁反射能量会有明显得强弱区别。利用上述原理，通过检测接收到的超声波信号能量或幅度的不同，实现准确判断液位是否到达，通过继电器输出实现液位控制。
外贴高频超声波液位开关安装示意图图1 外贴高频超声波液位开关安装示意图
2、硬件电路设计①控制器设计外贴高频超声波液位开关采用Cygnal公司的混号C8051F04系统级单片机，该MCU通过对内核中断系统的扩展，可向CIP-51提供20个中断源，允许大量的模拟和数字外设中断微控制器，芯片上有1个12位多通道ADC，2个12位DAC，2个电压比较器，1个电压基准，1个32kB的FLASH存储器，峰值速度可达25MIPS，并且还有硬件实现的UART串行接口和支持CAN2.0A和CAN2.0B的CAN控制器，非常适合本系统控制器的设计要求。
②超声波发射与接收电路超声波发射与接收电路是通过单片机C8051F040控制实现的，超声波发射电路通过单片机产生发射脉冲触发发射电路，通过外贴的发射探头产生超声波信号；超声波接收模块主要由接收电路组成，用于实现超声回波脉冲信号的接收和处理。接收探头将超声转化为电信号，超声信号在传输过程中会出现明显衰减。因此，接收电路将探头接收的微弱信号进行放大整形，为了提高仪表性能，本系统换能器的发射与接收采用同一个换能器的测量方案。
③液晶显示模块及其他电路液晶显示模块由1块HGS12864液晶组成，本液晶采用4行，每行8个汉字16个数字的显示方式显示测量结果，本显示模块在实时显示测量结果的同时还承担自校准显示菜单与仪表参数调试菜单的功能，本系统设计共显示68个界面的菜单内容，包含了外贴高频超声波液位开关实时测量结果与调试的所有菜单与图形界面；该设计具有良好的交互界面和完善的交互性能。
3、软件设计为了能够实现**液位开关的功能，外贴高频超声波液位开关系统软件设计采用模块化的设计方案，系统软件包括主程序模块、超声波信号产生模块，超声波信号接收模块、信号处理模块、显示模块、调试模块、自校准模块、控制模块，系统软件设计是在SiliconLaboratories IDE的软件环境中通过C语言进行程序设计的。
单探头外贴高频超声波液位开关
4、不同*超声液位开关的特点与应用①国内典型外贴超声波开关的特点国内生产的超声液位开关主要有单、双探头超声波液位开关。
A、单探头液位开关的特点表现在：a、需要进行现场标定。由于超声透射信号的大小和罐壁的材质、罐内介质、温度等有关。在现场实际安装使用过程中，需要根据现场的实际工况（如针对不同的罐壁材质、罐内介质、温度）进行有液无液的标定，经过一段时间使用后，还要定期校准，增加了维护成本；b、调试复杂。由于采用单探头，无法进行自动校准，需要现场调试和标定，操作相对复杂，需要*人员操作；c、在工况条件变化范围较大时容易产生误判。由于液位开关标定后，判据或门槛值在使用过程中是不变的，在实测工况和标定工况的差别较大时，容易产生误判。
B、双探头外贴超声波液位开关的特点表现在：a、需要进行现场标定。由于超声透射信号的大小和罐壁的材质、罐内介质、温度等有关，在现场实际安装使用过程中，需要根据现场的实际工况（如针对不同的管壁材质、罐内介质、温度）进行有液无液的标定。经过一段时间使用后，还要定期校准，增加了维护成本；
b、在工况条件变化范围较大时容易产生误判。由于液位开关标定后，判据或门槛值在使用过程中是不变的，在实测工况和标定工况的差别较大时，容易产生误判；
c、安装复杂。双探头外贴超声波液位开关为传感器一发一收，如果罐壁中间有焊缝，超声波信号无法传输，开关在安装时要避开储罐焊缝。特别是有保温层的储罐，避开焊缝比较困难；d、信号线不能增减。②新型单探头外贴高频超声波液位开关的特点及技术优势
a、具有自校准功能针对液位开关在实测工况和标定工况的差别较大，容易产生误判、漏判的情况，单探头外贴高频超声波液位开关增加了一个校准探头作为标准信号，利用测量探头与校准探头进行实时比较，进行仪表的自校准调整，实现自校准功能，杜绝误报。b、具有自诊断功能，故障代码显示功能
单探头外贴高频超声波液位开关如出现探头脱落、探头耦合程度不良、连接线缆断路等故障时，会导致换能器信号发生变化。该液位开关可通过自诊断功能判断故障原因，显示并输出故障代码及报警信号，及时通知用户维护、修理且故障期间不误动作。
c、采用超声波高频技术，仪表抗干扰能力强
单探头外贴高频超声波液位开关采用高频超声波技术，由于高频发出的波形属于短波，而通常现场的干扰波形属于长波，这样就提高了液位开关的抗干扰能力。
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①被测罐体中，保持与罐壁有适当的距离。此种状况会影响前段回波曲线形状，影响测量，造成测量不准确。雷达液位计应保持与罐壁有适当的距离
②被测量罐体中，微波反射角内有**物，会产生干扰微波影响测量。此种状况会造成测量信号不稳定，测量信号波动大。被测量罐体中，微波反射角内有**物，会产生干扰微波影响测量
③被测罐体中，发射角范围内有物料进口，出现物料流动。此种状况会导致变送器反射的微波信号比实际微波信号大；或在真实液位反射信号和料流反射信号之间跳变，测量信号不稳定。被测罐体中，发射角范围内有物料进口，出现物料流动
④被测罐体中，变送器安装连接短接过长，雷达液位计天线未出安装短接。
安装连接短接过长，当罐体中实际液位在高液位时，连接出口的天线反射波与真实回波相互干扰，导致变送器信号不稳定或跳变。
被测罐体中，变送器安装连接短接过长，雷达液位计天线未出安装短接
⑤被测罐体中，变送器要避免安装在弧*罐的正中心。此种情况可导致天线反射回波曲线紊乱，变送器输出值不稳定，显示偏差大。
被测罐体中，变送器要避免安装在弧*罐的正中心
B、雷达液位计在罐区安装状况罐区在未更换雷达液位计前，现场液位计采用的均为光导液位计，用来测量油罐液位。项目实施时，现场光导液位计是否拆除的问题，经讨论探究决定暂时不停用，待光导液位计出现故障后逐步停用，采取两台液位计对比来进行测量。在罐区选的是昌晖仪表制造有限公司26G高频雷达液位计，不锈钢喇叭口天线，本安型，仪表信号采用24VDC供电，4-20mA及HART信号传输，信号经现场接线箱转接为多芯电缆传输到机柜间。机柜间内经安全栅隔离后，进入到DCS模拟输入卡件，通过横河DCS系统来显示测量。现场从罐*采用法兰连接，未安装导波管。
C、现场安装问题处理在2016年6月份已安装到位的液位计，发现5台投用后多次标定，显示偏差均在30%-60%之间，罐号为934#、966#、965#、903#、935#罐，介质均为汽油罐。现场外观检查发现5台雷达液位计防爆外壳玻璃表盖上有水珠，防爆外壳缺葛兰头、缺密封堵头、密封堵头与葛兰头安装接口调换位置，两个接口的螺纹不一样，堵头丝扣未拧到位；将雷达液位计拆回进行检查标定。当拆卸下编程器表头和传感器后，发现这5台表体底部均有不同程度腐蚀现象，如图9所示，初步判断为进水所致。
雷达液位计进水出现腐蚀图9 雷达液位计进水出现腐蚀工作人员对这几台液位计进行原因查找，检查是什么原因造成变送器壳体进水，分别做以下试验：①对表盖进行盛水试漏实验，表盖玻璃无漏水现象，密封良好；②对966#罐上雷达整个表体进行水流冲刷试验，水流持续冲刷10min，打开表盖未发现明显进水现象。
D、锥形管天线密封试验对966#罐雷达液位计倒扣，锥形管里盛水，进行进水试验。静止4h后检查发现表盖上有很多水珠。怀疑是从锥管内渗水，其余4台雷达液位计进行倒扣进水试验，试验后均未发现有明显的水迹倒流进入表壳内，如图10所示。
雷达液位计天线密封试验拆开966#罐液位计后发现同轴接头处有水珠，表内底部也湿润，明显进水。此表未从上方冲水，只从底部锥形管罐装过水，由此可以推断从天线处也可以慢渗进水汽。分析是由于此处的密封松动，紧固后正常，如图11所示。排除是由于介质通过喇叭口天线进入到变送器壳体内，造成测量误差。
E、实验及处理结果由此，可断定由于施工阶段，相关人员在施工时责任心不强，未按规范保护仪表设备，造成变送器雨天由仪表信号接口处进水，引起变送电子元件*老化，造成仪表测量误差。联系昌晖仪表制造有限公司售后，更换部分器件后，重新进行参数设置(如下表所示)。经信号测试，调试投运后指示正常。通过这系列的现场检查验证，进一步确定雷达液位计在罐区应用的优越性和可靠性。
故障雷达液位计检修记录表6、昌晖雷达液位计在罐区的应用效果
自2012年以来，昌晖雷达液位计在炼油厂北罐区储罐上开始安装，截止2016年10月共安装了38台，目前运行状况良好，替代之前所用的光导液位计后，故障率和日常维护工作量明显降低，液位测量准确度上都比之前提高许多。