一、項(xiàng)目背景與行業(yè)工況

　　在精細(xì)化工、醫(yī)藥中間體及部分新能源材料生產(chǎn)過程中，腐蝕性液體伴隨大量泡沫生成是一種非常典型、卻又極具挑戰(zhàn)性的工況。這類工況普遍存在于反應(yīng)后緩沖罐、中間儲罐、氣液分離罐以及洗滌塔循環(huán)罐等設(shè)備中，液位測量的可靠性直接關(guān)系到工藝穩(wěn)定性和裝置安全。

　　寧波精細(xì)化工的裝置用于生產(chǎn)高附加值有機(jī)化學(xué)品。反應(yīng)完成后，物料進(jìn)入一臺反應(yīng)中間緩沖罐（Intermediate Holding Tank），用于暫存、脫氣并向下游連續(xù)輸送。該罐長期存在強(qiáng)腐蝕性介質(zhì) + 持續(xù)泡沫層 + 工況波動頻繁的特點(diǎn)，液位測量一直是裝置運(yùn)行中的難點(diǎn)。

 二、罐體結(jié)構(gòu)與具體工況說明

　　該設(shè)備為立式圓筒結(jié)構(gòu)碳鋼襯氟罐，容積約 12 m3，頂部設(shè)有進(jìn)料口、放空口和儀表接口，底部連接輸送泵。其主要工況特征如下：

? 介質(zhì)特性 物料為含有機(jī)酸與溶劑的混合液，腐蝕性強(qiáng)，對金屬和密封材料要求高 反應(yīng)殘余表面活性物質(zhì)導(dǎo)致液面持續(xù)生成泡沫

? 泡沫特征 泡沫層厚度不穩(wěn)定，通常在 100–300 mm 之間波動 泡沫密度低、結(jié)構(gòu)松散，但會覆蓋真實(shí)液面

? 溫度與壓力 常年運(yùn)行溫度約 70–95 ℃ 常壓或微正壓工況

? 工藝要求 液位用于聯(lián)鎖控制輸送泵啟停 防止罐體溢流及泵空轉(zhuǎn) 要求信號連續(xù)、穩(wěn)定，不允許頻繁誤報警

三、原有測量方案的問題

　　項(xiàng)目初期，該中間罐采用投入式液位計(jì) + 防腐護(hù)套的測量方案。然而在長期實(shí)際運(yùn)行過程中，該方案逐步暴露出多方面問題。

　　首先，泡沫對測量的干擾十分明顯。運(yùn)行過程中，中間罐內(nèi)液體表面長期覆蓋泡沫，投入式液位計(jì)探頭易被泡沫包裹，導(dǎo)致壓力傳遞失真，液位信號出現(xiàn)頻繁波動和漂移，測量穩(wěn)定性難以保證。

　　其次，腐蝕性介質(zhì)加速了儀表老化。盡管選用了防腐材質(zhì)并加裝護(hù)套，但在高腐蝕性工況下，傳感器膜片仍不可避免地出現(xiàn)老化現(xiàn)象，零點(diǎn)逐漸漂移，儀表需要定期校準(zhǔn)甚至更換，維護(hù)頻率和成本持續(xù)上升。

　　此外，清洗與結(jié)垢對長期運(yùn)行穩(wěn)定性造成影響。裝置在定期清洗或工況切換過程中，儀表往往需要拆卸或重新標(biāo)定，不僅增加了現(xiàn)場維護(hù)工作量，也對連續(xù)生產(chǎn)運(yùn)行造成干擾。

　　同時，誤報警風(fēng)險較高。在泡沫突然增多或工況波動時，液位信號容易出現(xiàn)異常跳變，曾多次觸發(fā)液位誤報警，導(dǎo)致泵誤停，影響裝置正常運(yùn)行。

　　上述問題的疊加，使得液位測量逐漸成為該裝置穩(wěn)定運(yùn)行中的薄弱環(huán)節(jié)，也成為后續(xù)測量方案優(yōu)化的主要原因。

四、測量方案優(yōu)化思路

　　針對上述問題，業(yè)主在技術(shù)改造中明確提出三點(diǎn)核心需求：

? 測量方式必須避開介質(zhì)腐蝕與泡沫直接接觸

? 液位信號不受泡沫層頻繁變化影響

? 滿足連續(xù)運(yùn)行工況，降低維護(hù)與人工干預(yù)

　　在綜合評估浮球、導(dǎo)波雷達(dá)、差壓及高頻雷達(dá)等多種方案后，最終選用JWrada? 系列 FMCW 雷達(dá)液位計(jì)，用于該腐蝕性泡沫工況下的連續(xù)液位測量。

五、雷達(dá)液位計(jì)技術(shù)方案說明

 JWrada? 雷達(dá)液位計(jì)支持遠(yuǎn)程調(diào)試、回波分析，軟件自主研發(fā)，維護(hù)方便

　　本項(xiàng)目最終選用 JWrada? 系列雷達(dá)液位計(jì) 作為中間罐液位測量方案，主要基于其在腐蝕性、泡沫型工況下的穩(wěn)定性與長期可靠性。該儀表在測量原理、結(jié)構(gòu)形式及軟件系統(tǒng)層面，均針對復(fù)雜化工工況進(jìn)行了系統(tǒng)性優(yōu)化。

　　在測量原理上，JWrada? 雷達(dá)液位計(jì)采用 FMCW（調(diào)頻連續(xù)波）雷達(dá)技術(shù)，通過發(fā)射高頻電磁波并對回波信號進(jìn)行頻差分析，精確識別真實(shí)液面位置。相較于壓力式或接觸式測量方式，該原理不依賴介質(zhì)密度與物性參數(shù)，對液體表面存在泡沫、波動或擾動的工況具有更強(qiáng)的適應(yīng)能力。在本項(xiàng)目中，即便中間罐內(nèi)泡沫層厚度和形態(tài)隨反應(yīng)階段變化，儀表仍能穩(wěn)定區(qū)分泡沫反射與真實(shí)液面回波，避免液位信號虛高或漂移。

　　在結(jié)構(gòu)形式上，儀表采用 非接觸式測量 方案，雷達(dá)天線不與介質(zhì)直接接觸，從根本上避免了腐蝕性介質(zhì)對傳感器本體的侵蝕問題，也消除了結(jié)垢、污染對測量精度的長期影響。這一特點(diǎn)顯著降低了維護(hù)頻率和備件消耗，特別適合連續(xù)運(yùn)行、清洗周期較短的化工反應(yīng)中間罐工況。

　　針對泡沫與液面擾動并存的實(shí)際工況，JWrada? 雷達(dá)液位計(jì)結(jié)合 回波學(xué)習(xí)機(jī)制與信號識別算法，可對罐內(nèi)固定結(jié)構(gòu)、進(jìn)料擾動以及泡沫層反射進(jìn)行區(qū)分和抑制，從而保持液位信號的連續(xù)性與平滑性。這一特性在中間罐液位頻繁小幅波動的運(yùn)行條件下尤為關(guān)鍵，有效避免了誤報警和誤聯(lián)鎖動作。

JWrada? 雷達(dá)液位計(jì)適應(yīng)波動液位環(huán)境，測量穩(wěn)定，隨時監(jiān)控各項(xiàng)數(shù)據(jù)（該功能可選配）

　　在可靠性方面，雷達(dá)液位計(jì)無機(jī)械運(yùn)動部件，不存在膜片老化、零點(diǎn)漂移等問題，長期運(yùn)行穩(wěn)定性明顯優(yōu)于投入式液位計(jì)或浮子類儀表，適合化工裝置全年連續(xù)運(yùn)行的管理要求。

　　本項(xiàng)目中，儀表采用 頂部安裝方式，并配置適用于小口徑接管的高性能天線結(jié)構(gòu)，在有限安裝空間內(nèi)仍可獲得清晰、穩(wěn)定的回波信號，滿足現(xiàn)場結(jié)構(gòu)條件限制。

　　此外，JWrada? 雷達(dá)液位計(jì)具備完善的軟件系統(tǒng)優(yōu)勢，包括 軟件更新、工況調(diào)試、參數(shù)設(shè)置及故障碼查看 等功能。通過云服務(wù)器，工程師可與現(xiàn)場人員進(jìn)行一對一遠(yuǎn)程調(diào)試，實(shí)時查看并分析回波曲線與 EFT 曲線，實(shí)現(xiàn)快速診斷和參數(shù)優(yōu)化。上述軟件功能均為自主研發(fā)，在國內(nèi)同類產(chǎn)品中具有明顯差異化優(yōu)勢，也為裝置后期運(yùn)行提供了更高的可維護(hù)性與技術(shù)支持能力。

六、安裝調(diào)試與參數(shù)優(yōu)化

　　在現(xiàn)場調(diào)試階段，重點(diǎn)完成了以下工作：

? 建立液面回波學(xué)習(xí)模型，屏蔽罐內(nèi)結(jié)構(gòu)與泡沫干擾

? 優(yōu)化回波濾波與阻尼參數(shù)，提高信號平滑度

? 設(shè)置合理的高低液位報警點(diǎn)，與泵聯(lián)鎖系統(tǒng)聯(lián)動

? 將 4–20 mA 信號接入 DCS，實(shí)現(xiàn)連續(xù)監(jiān)控

　　調(diào)試完成后，即使在泡沫快速生成或消散的工況下，液位曲線依然連續(xù)、無跳變。

七、運(yùn)行效果與工程價值

　　雷達(dá)液位計(jì)投入運(yùn)行后，現(xiàn)場運(yùn)行情況逐步穩(wěn)定，測量效果得到驗(yàn)證。

　　在連續(xù)生產(chǎn)條件下，液位信號保持良好一致性，長期運(yùn)行過程中未出現(xiàn)明顯漂移現(xiàn)象；液位變化能夠真實(shí)反映罐內(nèi)工況，信號連續(xù)、平穩(wěn)。受此影響，相關(guān)泵組運(yùn)行狀態(tài)明顯改善，運(yùn)行過程中未再出現(xiàn)因液位誤判導(dǎo)致的誤停、空轉(zhuǎn)等情況。

　　同時，由于液位控制更加可靠，中間罐發(fā)生溢流的風(fēng)險得到有效控制，裝置運(yùn)行安全裕度明顯提升。與原有測量方案相比，儀表日常維護(hù)和校驗(yàn)工作量顯著減少，基本不再需要因測量問題頻繁介入現(xiàn)場處理。

　　業(yè)主在運(yùn)行評估中認(rèn)為，該雷達(dá)液位計(jì)較好地解決了腐蝕性泡沫工況下長期存在的測量不穩(wěn)定、可信度不足、維護(hù)頻繁等問題，為裝置實(shí)現(xiàn)連續(xù)、穩(wěn)定、安全運(yùn)行提供了可靠的液位數(shù)據(jù)支持。

八、案例總結(jié)

　　在存在腐蝕性介質(zhì)與泡沫并存的工況下，傳統(tǒng)接觸式液位測量方式往往難以兼顧可靠性與長期穩(wěn)定性。通過在本項(xiàng)目中引入 JWrada? 雷達(dá)液位計(jì)，成功實(shí)現(xiàn)了對反應(yīng)中間罐液位的連續(xù)、穩(wěn)定測量。

　　該案例表明，在復(fù)雜化工工況中，選擇合適的雷達(dá)液位測量方案，是提升裝置運(yùn)行可靠性、降低維護(hù)成本、保障生產(chǎn)安全的重要技術(shù)手段。