一、项目背景
某大型石油化工企业主要生产乙二醇、苯乙烯等化工产品,厂区内设有 28 个立式储罐,用于存储原料甲醇、成品乙二醇及中间产物苯乙烯,储罐容积为 500-2000 立方米不等,存储介质具有易挥发、有腐蚀性、部分含泡沫的特性。此前,企业采用浮球液位计进行液位监测,在长期使用中暴露出诸多问题:浮球易被介质腐蚀导致卡涩,每月需停机维护 2-3 次;针对含泡沫的苯乙烯储罐,浮球无法穿透泡沫层,测量误差高达 15%;液位数据需人工定期记录,无法实时上传至中控系统,存在超液位溢出或低液位空转的安全隐患。2023 年,为满足安全生产标准化要求,企业决定引入雷达液位计对储罐液位监测系统进行升级改造。
二、设备选型与方案设计
(一)设备选型
结合化工储罐的介质特性、工况条件及精度要求,项目选用六福测控的26GHz 高频脉冲雷达液位计,核心参数与优势如下:
  1. 测量性能:测量范围 0.3-30 米,满足不同容积储罐需求;距离测量精度 ±2 毫米,可精准捕捉液位细微变化;

  1. 抗干扰能力:采用脉冲信号处理技术,能穿透厚度≤50 毫米的泡沫层,针对甲醇的挥发性蒸汽、苯乙烯的粘性残留,通过特殊天线设计(PTFE 材质密封天线)避免介质附着影响;

  1. 防护与适配性:防护等级 IP67,防爆等级 Exia ⅡC T6 Gb/Exd ia(ia Ga)IIC T6/T2 Gb,适配化工区易燃易爆环境;支持 4~20mA/HART(两线/四线) RS485/Mod bus,可直接接入企业现有 DCS 控制系统;

  1. 安装灵活性:提供顶装、侧装两种安装方式,针对 2000 立方米大型储罐采用顶装法兰式安装,小型储罐采用侧装螺纹式安装,适配不同储罐结构。

(二)方案设计
  1. 设备部署:28 个储罐中,12 个甲醇储罐、8 个乙二醇储罐采用顶装雷达液位计,8 个苯乙烯储罐(含泡沫工况)采用带 “泡沫穿透模式” 的专用雷达液位计;每个储罐额外安装 1 台温度传感器,与雷达液位计数据联动,用于补偿介质密度变化对液位测量的影响;

  1. 数据传输:雷达液位计采集的液位、温度数据,通过屏蔽电缆传输至现场控制柜,经信号隔离器处理后,上传至企业中央控制室的 DCS 系统;

  1. 功能配置:在 DCS 系统中开发液位监测模块,实现三大核心功能:①实时显示各储罐液位、温度数据及设备运行状态;②设置液位上下限报警(如甲醇储罐上限 90%、下限 10%),超限时触发中控声光报警及现场储罐声光报警;③自动生成液位变化曲线、历史数据报表,支持按日 / 周 / 月导出,满足合规记录要求。

  2. 三、项目实施与调试

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  4. (一)安装施工

  1. 前期准备:施工前对储罐进行清空、吹扫,检测罐内可燃气体浓度(确保≤爆炸下限 10%),办理受限空间作业许可证;对安装法兰进行平整度检测,清理法兰密封面杂质;

  1. 安装过程:顶装液位计通过 DN50/DN80 法兰与储罐顶部接管连接,安装时保证天线垂直于液面,偏差≤1°;侧装液位计安装高度避开储罐进料口湍流区,距离罐底≥500 毫米,避免底部沉积物影响;接线时采用防爆穿线盒,电缆屏蔽层单端接地,防止电磁干扰;

  1. 安全防护:安装完成后,对法兰连接处进行气密性测试(压力 0.6MPa,保压 30 分钟无泄漏),在储罐外壁张贴 “雷达液位计监测区” 标识,禁止无关人员触碰。

(二)系统调试
  1. 静态校准:向储罐缓慢注入已知体积的介质(如向 1000 立方米甲醇储罐注入 500 立方米甲醇),对比雷达液位计显示值与实际液位(通过储罐容积表换算),调整设备 “虚假回波抑制” 参数,将测量误差控制在 ±10 毫米以内;

  1. 动态测试:模拟储罐进料(流量 20 立方米 / 小时)、出料(流量 15 立方米 / 小时)过程,观察雷达液位计数据更新频率(确保≥1 次 / 秒),验证液位变化跟踪的实时性;针对苯乙烯储罐,故意制造泡沫层(厚度 30 毫米),测试设备 “泡沫穿透模式” 是否正常工作,确保测量值与实际液位偏差≤20 毫米;

  1. 报警测试:在 DCS 系统中手动设置 “液位上限” 模拟信号,验证中控与现场报警是否同步触发;设置 “设备故障”(如断开雷达液位计电源),测试系统是否能在 10 秒内识别故障并报警。经过 15 天调试,所有储罐的液位监测数据均满足设计要求,系统正式投用。

四、应用效果与效益分析
(一)应用效果
  1. 测量精度与稳定性提升:改造后,各储罐液位测量误差稳定在 ±10 毫米以内,苯乙烯储罐在泡沫工况下误差≤20 毫米,相比传统浮球液位计(误差 15%)精度提升 90% 以上;设备平均无故障运行时间(MTBF)达 8000 小时,维护频次从每月 2-3 次降至每季度 1 次;

  1. 安全风险显著降低:通过实时液位监测与超限报警,投用至今未发生 1 起液位溢出或空转事故;2024 年 3 月,某甲醇储罐进料阀故障导致液位快速上升,系统提前 3 分钟触发上限报警,工作人员及时关闭阀门,避免了介质泄漏风险;

  1. 管理效率优化:液位数据实现 “自动采集 - 实时上传 - 自动报表” 全流程数字化,无需人工记录,减少 8 名巡检人员的工作量;通过历史液位曲线分析,优化储罐进料 / 出料调度,避免了因液位波动导致的生产中断。

(二)效益分析
  1. 成本节约:每年减少设备维护成本约 12 万元(原浮球液位计年均维护费 18 万元,雷达液位计年均维护费 6 万元);避免因泄漏、空转导致的经济损失,按单次事故最低损失 50 万元计算,间接节约潜在成本;

  1. 合规收益:满足国家《化工企业安全生产标准化基本规范》中 “储罐液位实时监测” 要求,在 2024 年应急管理部门检查中获得 “一级安全生产标准化企业” 评级,享受税收减免优惠;

  1. 生产效率提升:通过精准液位控制,原料利用率提升 2%,每年增加乙二醇、苯乙烯等成品产量约 500 吨,按市场均价计算,新增产值约 300 万元。

五、总结与展望
本次雷达液位计在化工储罐监测中的应用,成功解决了传统浮球液位计 “易腐蚀、抗干扰差、数据滞后” 的痛点,实现了液位监测的 “精准化、实时化、智能化”。该方案不仅保障了化工企业的安全生产,还为同类高风险、复杂介质的液位监测提供了可复制的经验。未来,企业计划将雷达液位计数据与 MES 系统(制造执行系统)联动,结合 AI 算法预测液位变化趋势,进一步优化生产调度,推动化工生产向 “智慧化、无人化” 升级。

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