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(dá)液位計(jì)—西門子Sitrans 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(cè)量難題。 關(guān)鍵詞：雷達(dá)液位計(jì) 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(jiǎn)稱：SECCO）位于上海化學(xué)工業(yè)園區(qū)，是目前中國(guó)最大的合資石化公司，是英國(guó)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(xiàng)目。除了90萬(wàn)噸/年乙烯裂解裝置外，項(xiàng)目還包括產(chǎn)能60萬(wàn)噸/年的全密度PE裝置、25萬(wàn)噸/年的PP裝置、50萬(wàn)噸/年的芳烴裝置、50萬(wàn)噸/年的苯乙烯單體（EB/SM）裝置、26萬(wàn)噸/年的丙烯腈（ACN）裝置、30萬(wàn)噸/年的PS裝置和9萬(wàn)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(dá)到230萬(wàn)噸。 其中，賽科30萬(wàn)噸/年聚苯乙烯（簡(jiǎn)稱：PS）裝置采用英國(guó)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(guò)程測(cè)量?jī)x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)之一。 如何穩(wěn)定可靠地測(cè)量PS脫揮罐上（Devolatilization,簡(jiǎn)稱DV）熔融狀態(tài)下的聚苯乙烯液位，這個(gè)難題在PS工藝等塑料熔融物化工領(lǐng)域中一直都沒(méi)有得到很好地解決。在過(guò)去曾經(jīng)運(yùn)用多種液位測(cè)量技術(shù)，但都沒(méi)有得到理想地效果。這個(gè)工藝點(diǎn)的液位測(cè)量的主要特點(diǎn)是：過(guò)程溫度在260℃左右，含有少量的水汽，負(fù)壓，測(cè)量介質(zhì)呈熔融狀，并具有很強(qiáng)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(huì)降地更小。整個(gè)過(guò)程罐高5.8米，直徑約3米，進(jìn)料口位于裝置的側(cè)面上方（如圖二）。 DSC歷史曲線圖 根據(jù)原設(shè)計(jì)中采用了雷達(dá)液位計(jì)作為該裝置（DV）的液位解決方案。在使用原設(shè)計(jì)推薦的雷達(dá)液位計(jì)，我們很快發(fā)現(xiàn)，這種采用脈沖方式的雷達(dá)液位計(jì)測(cè)量數(shù)據(jù)極不穩(wěn)定，波動(dòng)非常大（見(jiàn)圖三）。造成的直接后果是：產(chǎn)品品質(zhì)下降，甚至無(wú)法達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)，被迫停車多次，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。液位計(jì)廠商也非常重視這一問(wèn)題，多次派工程師到現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試儀表，但始終不能解決問(wèn)題。在經(jīng)過(guò)了多達(dá)20多次的反復(fù)調(diào)試之后，最后該廠商放棄了努力：雷達(dá)液位計(jì)的回波信號(hào)過(guò)于微弱，無(wú)法解決這一難題。 為了保證生產(chǎn)質(zhì)量，解決這個(gè)工藝點(diǎn)的液位測(cè)量難題，我們向很多世界著名的液位計(jì)廠商尋求解決方案。這些液位計(jì)廠商也都非常積極地配合我們，有的甚至專門邀請(qǐng)了國(guó)外的液位專家考察現(xiàn)場(chǎng)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(jì)，管中間層通熱油來(lái)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?cè)趯?duì)這些方案進(jìn)行了討論評(píng)估后，認(rèn)為設(shè)計(jì)過(guò)于復(fù)雜，實(shí)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(shí)間，在這一問(wèn)題上無(wú)法找到理想的答案，產(chǎn)品質(zhì)量依然無(wú)法有效的控制。 解決方案 偶然的機(jī)會(huì)，我們看到了發(fā)表在“化工自動(dòng)化儀表”雜志上的《Siemens雷達(dá)液位計(jì)在復(fù)雜工況中的測(cè)量試驗(yàn)》一文。我們?cè)囍?lián)系了西門子中國(guó)有限公司過(guò)程儀表及分析儀器部（簡(jiǎn)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(dá)液位計(jì)。令我們吃驚的是，西門子PI的解決方案非常簡(jiǎn)單，基本上沒(méi)有提出任何安裝要求。在沒(méi)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(shí)間內(nèi)滿足了我們的要求，并很快他們送來(lái)了儀表— Sitrans LR400高溫型雷達(dá)液位計(jì)，同時(shí)安排了經(jīng)驗(yàn)豐富的技術(shù)服務(wù)工程師來(lái)為我們調(diào)試。 經(jīng)介紹我們了解了Sitrans LR400的技術(shù)特點(diǎn)： 四線制的設(shè)計(jì)，保證雷達(dá)液位計(jì)發(fā)射的能量最大化； 連續(xù)調(diào)頻（FMCW）的微波測(cè)量原理大大提高了儀表的測(cè)量可靠性； 24GHz高頻微波信號(hào)，極大地提高了信噪比； 高溫型的設(shè)計(jì)，能夠使用在高達(dá)250℃的過(guò)程應(yīng)用中，完全能滿足我們的要求； 由于其獨(dú)特的設(shè)計(jì)原理，使它能夠測(cè)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?。?，可以有效地避開(kāi)罐內(nèi)和罐壁的各種干擾； 獨(dú)特的喇叭天線及附件設(shè)計(jì)，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(guò)50萬(wàn)臺(tái)物位儀表的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)積累，是世界上最早推出、最強(qiáng)大的物位測(cè)量回波處理技術(shù)； 簡(jiǎn)單易用，但功能強(qiáng)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(qiáng)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(jiǎn)單。 使用效果 在經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的安裝和調(diào)試后，Sitrans LR400開(kāi)始在現(xiàn)場(chǎng)的工作。通過(guò)西門子雷達(dá)液位計(jì)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(dá)液位計(jì)的回波圖形要強(qiáng)的多（如圖五）。 注：左圖為原先的雷達(dá)液位計(jì)回波圖形；右圖為L(zhǎng)R400的回波圖形 為了慎重起見(jiàn)，在西門子PI的配合下，我們進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)一個(gè)多月的現(xiàn)場(chǎng)試用。在試用期間，該儀表基本未經(jīng)任何改動(dòng)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(cè)試結(jié)果，經(jīng)過(guò)討論決定，采用Sitrans LR400作為PS裝置的液位測(cè)量解決方案來(lái)替換原來(lái)的雷達(dá)液位計(jì)。解決了這一難題，對(duì)我們提高工藝的控制精度、改善產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本帶來(lái)明顯的益處。 通過(guò)這次和西門子PI的合作，使我們了解到了西門子雷達(dá)液位計(jì)產(chǎn)品的優(yōu)良的性能，也感受到了西門子PI認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ骼砟睢I(yè)的技術(shù)服務(wù)能力和積極熱情的服務(wù)態(tài)度。 參考文獻(xiàn)： 1、西門子（中國(guó)）有限公司. Sitrans LR400 雷達(dá)物（液）位計(jì)操作手冊(cè). 2005.2 2、黃波. Siemens雷達(dá)液位計(jì)在復(fù)雜工況中的測(cè)量試驗(yàn).化工自動(dòng)化儀表.2005.8