Emerson-雷達(dá)液位測量系統(tǒng)維護(hù)指南

1、 中國石油石化某公司1000萬噸/年煉油、80萬噸/年乙烯項(xiàng)目雷達(dá)液位測量系統(tǒng)維護(hù)指南艾默生過程控制目錄1、概述：-32、雷達(dá)液位計(jì)工作原理-33、性能參數(shù)指標(biāo)-44、雷達(dá)液位測量系統(tǒng)組成及特點(diǎn)-65、雷達(dá)液位測量系統(tǒng)接線圖-116、雷達(dá)液位測量系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連接示意圖-127、罐量計(jì)算方法和依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)：-188、雷達(dá)罐量計(jì)算上位系統(tǒng)組態(tài)軟件及其操作-209、雷達(dá)罐區(qū)計(jì)量系統(tǒng)常見故障診斷-351. 概述：雷達(dá)液位測量系統(tǒng)是一個(gè)完整的計(jì)量和庫存管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以包含液位，多點(diǎn)溫度，介質(zhì)的平均溫度，壓力，密度（壓力變送器測量實(shí)時(shí)在線的密度），油水界面等信號。罐區(qū)管理系統(tǒng)TankMaster軟件包具有完

2、整的庫存管理功能，網(wǎng)絡(luò)連接功能及與DCS系統(tǒng)通訊功能。它可以顯示液位，多點(diǎn)溫度，介質(zhì)的平均溫度，壓力，密度，油水界面等信號的數(shù)值，儲罐的容積表，并根據(jù)API或國家標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量罐液體標(biāo)準(zhǔn)體積和質(zhì)量等數(shù)據(jù)。計(jì)量級（REX）及監(jiān)控級(PRO)系列采用TRL2總線，通過通訊單元轉(zhuǎn)換為RS485或RS232通訊（基于Modbus協(xié)議）接口與上位系統(tǒng)通訊。雷達(dá)液位計(jì)室外罐頂安裝，安裝區(qū)域?yàn)榉辣瑓^(qū)，安裝簡易、調(diào)校方便，確?？煽窟\(yùn)行?？蓜硬考伲皇苷駝佑绊懀ㄒ何挥?jì)是一體化結(jié)構(gòu)，采用模塊化及集成化設(shè)計(jì)，卡件安裝）。液位計(jì)天線符合API設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，具有凝液自滴落功能。2. 雷達(dá)液位計(jì)工作原理采用FMCW方法（調(diào)頻連續(xù)

3、波）：雷達(dá)液位計(jì)向液體表面發(fā)射微波，微波信號具有圍繞10GHz連續(xù)變化的頻率，當(dāng)信號向下抵達(dá)液體表面并返回天線時(shí)，它將與此時(shí)正在發(fā)射的信號混合，當(dāng)回波信號向下抵達(dá)液體表面并重新返回時(shí)，發(fā)射的信號已經(jīng)輕微改變，當(dāng)把發(fā)射信號與接收信號混合時(shí)，產(chǎn)生一種與液體表面距離成比例的低頻信號，這種信號可提供高精度的測量值。3. 性能參數(shù)指標(biāo)3.1. 計(jì)量級雷達(dá)液位計(jì)(REX系列，RTG39)- 儀表精度：±0.5 mm- 輸出信號：TRL2數(shù)字總線、420MA、繼電器輸出- 運(yùn)行環(huán)境溫度：-40 °C至 +70 °C （-40 °F至 +158 °F）- 電源

4、： 100-240 VAC，50-60 Hz，平均功率 15W在低于冰點(diǎn)溫度下，液位計(jì)加壓最大功率為 80 W）- 入口防護(hù)等級：IP66- 防爆等級：EEx dia IIB T6- 天線形式：拋物面式/喇叭口式/陣列式（適合導(dǎo)波管安裝低損耗模式）/LPG、LNG專用天線- 防雷保護(hù)：標(biāo)準(zhǔn)的防雷保護(hù)部件和濾波器可處理快速瞬變電壓。液位計(jì)部的多層變阻器（快速瞬變電壓保護(hù)）以及充氣管避雷器（過電壓保護(hù)）保護(hù)電子元件免受過電壓影響。由于在防燃外殼部可能出現(xiàn)電火花，儲罐也應(yīng)進(jìn)行隔爆防護(hù)。主電源受熔斷器保護(hù)- 電氣接口：3 x 1/2” NPT; 3 x 3/4” NPT3.2. 罐旁指示儀SDAU-

5、可顯示數(shù)據(jù)：液位、液面距離、點(diǎn)溫度、平均溫度、液位速度、信號強(qiáng)度- 顯示器: 6 位數(shù)字液晶顯示器- 溫度分辨率: 0.1 °C- 可接入傳感器類型：PT100單點(diǎn)或多點(diǎn)溫度元件（最多14點(diǎn)）- 防護(hù)等級：IP66- 防爆等級：EEx ia IIB T4- 電源：由儲罐雷達(dá)液位計(jì)提供本安電源- 電氣接口：2 x M20；1x M253.3. 罐旁指示儀RDU40- 可顯示數(shù)據(jù)：液位、液面距離、點(diǎn)溫度、平均溫度、液位速度、信號強(qiáng)度- 顯示器: 圖形液晶顯示器 128 x 64 像素- 防護(hù)等級：IP66- 防爆等級：EEx ib IIC T4- 電源：由儲罐雷達(dá)液位計(jì)提供本安電源- 電

6、氣接口：2 x M20；1x M253.4. 平均溫度計(jì)（MST）- 溫度元件類型：Pt 100 溫度點(diǎn)元件，符合標(biāo)準(zhǔn) EN 60751- 精度：1/6 DIN B 級（標(biāo)準(zhǔn)）（1/6 DIN B= ±(0.30 + 0.005 * ITI) * 1/6）- 整個(gè)溫度量程：-50 °C 至 120 °C（標(biāo)準(zhǔn)）；-20 °C 至 250 °C（可選）- 溫度元件數(shù)量：3至14點(diǎn)- 外層材料：不銹鋼AISI 316- 儲罐底部重錘重量：4kg（標(biāo)準(zhǔn)）- 鎧裝直徑：3/4” （標(biāo)準(zhǔn)）; 1” （配套水位傳感器 WLS 的選項(xiàng)）- 引線長度：500m

7、m（標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)入一體化）- 防爆等級：EEx ia IIC T43.5. 通訊單元(FCU）- 環(huán)境運(yùn)行溫度：-40 °C 至70 °C- 電源：220VAC，+10% 至-15%，50-60 Hz，最大功率：10 W-入口防護(hù)等級：IP 65- 通訊端口：6個(gè)（通常配置4個(gè)現(xiàn)場總線端口，2個(gè)分組總線端口）- 現(xiàn)場總線端口：TRL/2 總線，每個(gè)現(xiàn)場總線端口最多可連接 8 臺儲罐雷達(dá)液位計(jì)- 分組總線端口：TRL/2 總線、RS232 或 RS485，基于 Modbus的協(xié)議3.6. 無線網(wǎng)絡(luò)適配器775- 輸入信號：2或4線制HART設(shè)備- 輸出信號：IEC 62591(無

8、線HART)- 更新速度：由客戶選擇，8秒至60分3.7. 1420網(wǎng)關(guān)- 環(huán)境運(yùn)行溫度：-40 °C 至70 °C- 電源：19.228.8Vdc，啟動電流250mA，運(yùn)行電流150Ma- EMC 性能：按照執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)EN61326-1:2006;- Mesh 網(wǎng)絡(luò)管理- 通訊規(guī)格：1) MODBUS RTU VIA RS485 2) Modbus TCP via Ethernet/Optical fiber 3) OPC via Ethernet/ Optical fiber4) AMS, DeltaV3.8. 罐區(qū)計(jì)量管理系統(tǒng)(包括PC機(jī)及軟件)- 微機(jī)基本要求：

9、16; Windows 2000 Server IIS 5.0版或者Windows 2003 Server IIS 6.0版Ø 2.4GHz CPU。Ø 1024MB RAM。Ø 20GB 硬盤驅(qū)動器（TankMaster 需要占用大約 200 MB 磁盤空間）。Ø 圖形卡1024*768像素，65536色Ø RS232,RS485通訊接口各2個(gè)Ø 網(wǎng)卡2塊- TankMaster 標(biāo)準(zhǔn)軟件包 TankMaster 包括兩個(gè)主要軟件模塊：Ø WinSetup 是用于對整個(gè)雷達(dá)液位系統(tǒng)進(jìn)行組態(tài)的軟件包。Ø WinOp

10、i 是完整的儲存軟件包。包括下列功能提供實(shí)時(shí)儲罐計(jì)量數(shù)據(jù)、用戶友好的導(dǎo)航、先進(jìn)的分組組態(tài)功能、交互式組態(tài)與安裝、用戶管理器、輸送控制批處理報(bào)表、歷史數(shù)據(jù)抽樣、實(shí)時(shí)視圖、自動報(bào)表、通過電子傳遞報(bào)表、可靠報(bào)警處理、事件檢查日志、通過電子發(fā)送報(bào)警、泄漏報(bào)警和在線幫助。API 計(jì)算功能包括：實(shí)時(shí)儲量計(jì)算和儲罐混合計(jì)量-Tankmaster通訊功能Ø Modbus通訊：用于通過 MODBUS（RS-232 ）連接 TankMaster 和監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集DCS 系統(tǒng)。Ø OPC server （OPC 2.0）：用于通過 OPC （網(wǎng)絡(luò)或本地微機(jī)）連接 TM 和和監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集（SCA

11、DA）/ DCS 系統(tǒng)。OPC 服務(wù)器包括瀏覽器。4. 雷達(dá)液位測量系統(tǒng)組成及特點(diǎn)4.1. 喇叭型天線液位計(jì)的設(shè)計(jì)易于安裝在固定頂儲罐上直徑為 200 mm(8”)或以上的噴嘴上。RTG 3920 液位計(jì)可以測量除瀝青及類似產(chǎn)品以外的各類石油產(chǎn)品。整個(gè)喇叭形天線位于儲罐部而且其溫度與儲罐環(huán)境溫度幾乎相同，從而可以避免天線部出現(xiàn)冷凝。4.2. RTG 3930拋物面形天線液位計(jì)的設(shè)計(jì)適合安裝于拱頂儲罐?？蓽y量幾乎所有產(chǎn)品的液位，圍涉及從干凈產(chǎn)品到難以測量的產(chǎn)品（如瀝青）的幾乎所有產(chǎn)品。拋物面形天線的設(shè)計(jì)可以耐受粘稠產(chǎn)品及冷凝產(chǎn)品。大型天線直徑可獲得較高的天線增益和較高的信噪比。拋物面形天線液位計(jì)

12、可安裝于原有的儲罐人孔蓋上。標(biāo)準(zhǔn)拋物面形反射器直徑達(dá)到 440 mm(17 “)，并適合安裝于諸如 20” 的人孔。4.3. 配備小型陣列天線的 RTG 3950 可安裝于原有的導(dǎo)波管。典型應(yīng)用包括帶有浮頂?shù)脑蛢抟约皫Щ虿粠Ц№數(shù)钠?成品油儲罐。4.4. RTG 3960 液位計(jì)的設(shè)計(jì)適用于液化石油氣或液化天然氣儲罐的液化氣液位測量。即使在液體表面沸騰的工況下，導(dǎo)波管也能使液位計(jì)獲取足夠強(qiáng)度的回波。雷達(dá)信號在導(dǎo)波管傳送。壓力密封采用經(jīng)過認(rèn)證可用于壓力容器的石英/瓷窗口。作為選項(xiàng)，液位計(jì)可配備安全球閥以及蒸汽空間壓力傳感器。最高的測量精度需要采用壓力傳感器。4.5. 對于液體散裝儲罐中實(shí)現(xiàn)

13、精確的密閉輸送和儲存測量，產(chǎn)品溫度是一個(gè)重要的參數(shù)。在 Rex 系統(tǒng)供貨時(shí)，可以作為基本元件提供高質(zhì)量的多點(diǎn)溫度計(jì)(MST)。多點(diǎn)溫度計(jì)(MST)可采用置于不同高度的多臺Pt 100 溫度點(diǎn)元件測量溫度，從而提供儲罐溫度曲線和平均溫度。4.6. 電容水位傳感器(WLS)可連續(xù)測量油層下面的自由水位并提供輸入用于在線提供凈儲量。水位傳感器與多點(diǎn)溫度計(jì) MST 一體化，4.7. 數(shù)據(jù)采集單元(DAU 2100)可與儲罐雷達(dá)液位計(jì)配套使用，提供本機(jī)讀數(shù)顯示，并在需要的輸入/輸出多于儲罐雷達(dá)液位計(jì)許可圍時(shí)，可用于連接溫度傳感器、壓力變送器、通斷開關(guān)等。最多可連接 14 臺溫度元件的多點(diǎn)溫度計(jì)(MST)

14、可與數(shù)據(jù)采集單元進(jìn)行連接。數(shù)據(jù)采集單元由與其連接的儲罐雷達(dá)液位計(jì)供電并通過儲罐雷達(dá)液位計(jì)進(jìn)行通訊。在儲罐雷達(dá)液位計(jì)的變送器接口卡件(TIC)上采用齊納安全柵，使數(shù)據(jù)采集單元(DAU)達(dá)到本質(zhì)安全。數(shù)據(jù)采集單元可配備讀數(shù)顯示器，以顯示液位、溫度和其他測量數(shù)值。根據(jù)需要，也可將數(shù)據(jù)采集單元 DAU 安裝于儲罐頂部。4.8. 遠(yuǎn)傳顯示單元(RDU 40) 是一種堅(jiān)固耐用的顯示單元，可用于室外危險(xiǎn)區(qū)域。如果每臺儲罐的溫度元件數(shù)量不超過 6 臺，RDU 40 是現(xiàn)場顯示最節(jié)約成本的解決方案。在這種情況下，溫度元件可直接連接儲罐雷達(dá)液位計(jì)(RTG)，而無需采用數(shù)據(jù)采集單元(DAU)。顯示功能由連接的儲罐雷

15、達(dá)液位計(jì)采用軟件進(jìn)行控制。采用 4 鍵顯示鍵盤，非常易于操作。每個(gè)顯示屏視圖可顯示 7 行文本，每行 16 個(gè)字符。RDU 40 可通過 3 芯電纜與儲罐雷達(dá)液位計(jì)進(jìn)行連接，最遠(yuǎn)距離可達(dá) 100m（330 英尺）。每臺 TankRadar Rex 液位計(jì)可連接兩臺遠(yuǎn)傳顯示單元。遠(yuǎn)傳顯示單元可顯示計(jì)算數(shù)據(jù)，如液位、平均溫度、容量、信號強(qiáng)度等。數(shù)據(jù)可以列表顯示或顯示單個(gè)數(shù)值，采用非常易讀的 25 mm(1 “)實(shí)心字體。操作人員可以設(shè)置用戶定義的窗口，以提供大多數(shù)有用的信息。該窗口將作為默認(rèn)視圖進(jìn)行顯示。RDU 40 可以瀏覽與TankRadar Rex 液位計(jì)連接的 6 臺溫度點(diǎn)元件。4.9.

16、現(xiàn)場通訊單元(FCU)屬于數(shù)據(jù)集中器，可連續(xù)從現(xiàn)場裝置輪詢數(shù)據(jù)，如儲罐雷達(dá)液位計(jì)、數(shù)據(jù)采集單元以及遠(yuǎn)傳顯示單元，并且將這些數(shù)據(jù)存儲于緩沖存儲器。無論什么時(shí)候接收到數(shù)據(jù)請求，F(xiàn)CU 可立即從更新的緩沖存儲器發(fā)送一批儲罐的數(shù)據(jù)。在分組總線上 FCU 可擔(dān)當(dāng)下位機(jī)，在現(xiàn)場總線上 FCU 可擔(dān)當(dāng)上位機(jī)?，F(xiàn)場通訊單元配備 6 個(gè)通訊端口。根據(jù)下列任一備選方案，這些端口可單獨(dú)被設(shè)置成分組總線端口或現(xiàn)場總線端口：可用接口板連接每個(gè)通訊端口。這些接口板可采用 FCM 板，用于連接 TRL/2 總線，或采用 FCI 板，用于連接 RS485 通訊。通過與跨接連接器連接取代 FCM 或 FCI 板，可將兩組總線端

17、口設(shè)置成 RS232 接口。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)場通訊單元在供貨時(shí)配備 6 塊 FCM 板和 2 臺 RS232 跨接連接器。4.10. 現(xiàn)場總線調(diào)制解調(diào)器(FBM)將信號從TRL/2 總線轉(zhuǎn)換到RS232?？捎矛F(xiàn)場總線調(diào)制解調(diào)器將安裝 TankMaster 人機(jī)界面軟件的微機(jī)與 TRL/2 總線連接。在供貨時(shí)現(xiàn)場總線調(diào)制解調(diào)器配備用于與微機(jī)串行連接的電纜?，F(xiàn)場總線調(diào)制解調(diào)器通過交流/直流轉(zhuǎn)換器自身配備電源。4.11. TankMaster 人機(jī)界面軟件TankMaster 是基于 Windows 的功能強(qiáng)大的人機(jī)界面(HMI)，可用于全部儲罐儲量管理。TankMaster 可為 TankRadar

18、Rex 系統(tǒng)提供組態(tài)、服務(wù)和設(shè)置、儲存及密閉輸送功能。所有的計(jì)算都基于現(xiàn)行的 API 和 ISO 標(biāo)準(zhǔn)。TankMaster 包括用戶管理器，包括不同的人員訪問層。5. 雷達(dá)液位測量系統(tǒng)接線圖6. 雷達(dá)液位測量系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連接示意圖7. 罐量計(jì)算方法和依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)：TankMaster是一款功能強(qiáng)大的罐區(qū)測量監(jiān)控，庫存計(jì)算與管理軟件。下圖是Tankmaster的計(jì)算流程?，F(xiàn)場雷達(dá)液位計(jì)系統(tǒng)讀取液位，壓力，游離水位，溫度等測量值，Tankmaster基于輸入的罐容表及所選用相關(guān)產(chǎn)品表查處對應(yīng)的VCF算出標(biāo)準(zhǔn)體積和表觀重量等值。右邊黃色部分（上）代表自動測量密度，如果沒有自動密度測量則黃色部分可以忽略；

19、下邊黃色部分僅適用于球罐LPG/LNG的測量的計(jì)算。 其中：TOV 總計(jì)量體積 CTSh 罐溫度修正GOV 毛計(jì)量體積 TEC 罐膨脹系數(shù)GSV 毛標(biāo)準(zhǔn)體積 FRA 浮頂修正NSV 凈標(biāo)準(zhǔn)體積 VCF 體積修正系數(shù)WIA/WIV 表觀質(zhì)量 S+W 沉淀物和水的質(zhì)量或體積百分比TCT 罐容表 AVRM 有效體積FWL/FWV 游離水位、游離水體積 VLVR 汽液體體積比Tankmaster含有以下各種標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品表格供選擇，用戶可以根據(jù)實(shí)際需要選用基于60F的54系列表（英美標(biāo)準(zhǔn)）或基于20C的60系列表格（中國標(biāo)準(zhǔn)）。TableDensity, kg/m³TecTref, 106

20、6;C-1Temperature, °C54 (1952)500.0 600.0600.0 840.0840.0 870.0870.0 960.0960.0 1105.0-46.0 60.0-25.0 70.0-25.0 100.0-25.0 125.0-25.0 150.054 (1960)500.0 1200.00.0 200.054A (1980)54B (1980)60A (1980)60B (1980)610.0 778.0778.0 824.0824.0 1075.0-18.0 95.0-18.0 125.0-18.0 150.054C (1980)60C (1980)4

21、86.0 918.0918.0 954.0954.0 1674.0-18.0 150.0-18.0 125.0-18.0 95.054D (1980)800.0 1164.0-20.0 150.054A (2004)611.16 1163.79-50.0 150.054B (2004)611.16 1163.86-50.0 150.060A (2004)606.12 1161.15-50.0 150.060B (2004)606.12 1160.62-50.0 150.054C (2004)60C (2004)414.0 1674.0-50.0 150.054D (2004)801.25 11

22、63.85-50.0 150.060D (2004)798.11 1160.71-50.0 150.054E (2007)351.7 687.8-46.0 93.060E (2007)331.7 683.6-46.0 93.0D4311850.0 1600.0-25.0 275.08. 雷達(dá)罐量計(jì)算上位系統(tǒng)組態(tài)軟件及其操作罐區(qū)計(jì)量系統(tǒng)軟件Tankmaster由WinSetup和WinOPI兩部分組成。其中WinSetup用于儀表工程師對雷達(dá)進(jìn)行組態(tài)和調(diào)試，WinOPI用于操作人員對罐區(qū)液位和庫存量進(jìn)行操作和管理。打開WINSETUP和WINOPI的方式1.方式一:分別雙擊桌面兩個(gè)快捷圖標(biāo)Win

23、setup&Winopi 輸入用戶名和密碼登陸或直接按CANCEL取消登錄即可用戶名:administrator/supervisor/operator 密碼:admin/super/oper(以上均是小寫)2.方式二:打開Administrator Program 窗口 選中Winsetup或Winopi 輸入密碼:admin(小寫) Winsetup服務(wù)于儀表工程師, 儀表工程師可以通過它與所有現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行通訊安裝組態(tài)，故障排除以及修正液位等安裝新設(shè)備New Devices（FCU及雷達(dá)）及安裝新罐New Tanks的方法第1步: 運(yùn)行和登陸WinSetup第2步: 在Protoc

24、ols中對ModbusMaster1.0通道進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，確保各個(gè)已使用通道如MbMaster.1,MbMaster.2等正確組態(tài)如MbMaster.1對應(yīng)1:FBM/None/None/4800/1000/1/3/None成品油罐區(qū),MbMaster.2對應(yīng)2:RS232/None/None/4800/1000/1/3/None原油罐區(qū)等第3步: 安裝New Devices鼠標(biāo)指向Devices, 右鍵選擇install new安裝FCU或雷達(dá)。注意必須先安裝FCU，然后才可以安裝雷達(dá)如REX+SDAU等點(diǎn)擊下拉箭頭，選擇您所需要安裝的設(shè)備型號，例如FCU2160, REX RTG，PRO

25、RTG,b輸入設(shè)備位號，例如FCU-2160, LT-3601, LT-4502c. 點(diǎn)擊nextFCU組態(tài)FCU端口（卡件）組態(tài)，注意端口Port與卡件安裝位置從左到右對應(yīng)為3，4，5，6，1，2。到現(xiàn)場雷達(dá)的卡件（FCM）對應(yīng)的端口稱為FB，其波特率固定為4800不得更改，否則會無法通訊。到上位機(jī)的卡件（FCM或FCI）對應(yīng)的端口稱為GB，如果是FCM卡，波特率固定為4800，如果是FCI卡，波特率可以根據(jù)上位機(jī)情況靈活設(shè)置。FCU的Slave Database組態(tài)，需要正選擇設(shè)備類型如Pro RTG，地址如1，2等，總線卡件如FB1，溫度點(diǎn)數(shù)，模擬輸入Ain/CIn點(diǎn)數(shù)如0等安裝及組態(tài)雷達(dá)如果溫度直接接入雷達(dá)，從下面窗口設(shè)定溫度類型及溫度點(diǎn)高度如果有模擬輸入如壓力變送器接入雷達(dá)，需要設(shè)定量程上下限及單位設(shè)置雷達(dá)罐高參數(shù)罐高R: 雷達(dá)安裝法蘭面到罐底的距離 G: 人工檢尺高度與量油孔之間的高度偏差C: 底部死區(qū)，通常為0，不需要設(shè)定上盲區(qū)設(shè)定（Hold Off Dist）,通常設(shè)定