安裝雷達液位計判斷煤氣管道內積水的設計思路與改造方案

 

1 立項背景

        目前，萊鋼共有 9 套煤氣凈化系統，雖然均采用的全干法除塵技術，但是高爐在冶煉過程中原料中的水分在高溫作用下形成的水蒸汽隨著煤氣氣流進入煤氣管道內，煤氣在輸送過程中由于自身溫度的降低及煤氣遇到冷的管壁極易產生大量冷凝水，冷凝水中含有瓦斯灰、酸性化學物等有害物質，沉積在管道底部，對煤氣管道造成很大的危害，雖然現已經在煤氣管道中設置了既可以排出管道內的冷凝水又可以排出管道內瓦斯灰等雜質的煤氣排水器，但是并不能可靠判斷管道內是否積水，尤其是在寒冷的冬季，為了保證煤氣排水器的正常運行，通常會在煤氣排水器中通入蒸汽進行保溫，大量的蒸氣冷凝水自煤氣排水器中的溢流管外溢，而通常判斷排水器是否正常運行的方式就是觀察溢流管是否溢流，如果溢流則視為正常，如果出現排水器一二次閥堵塞，而煤氣排水器還溢流正常，運行人員很難判斷出排水器故障，很容易造成煤氣管道內積聚大量的冷凝水，由于冷凝水的大量積聚加劇了管道內壁的腐蝕，容易造成煤氣壓力波動產生“潮涌”，嚴重時在低洼處形成水封導致煤氣中斷，危及后續用戶的安全生產，甚至造成管道承載負荷過大而斷裂、倒塌，引發惡性煤氣事故。因此，我們引進了一種“雷達液位計”能夠準確的判斷煤氣管道內是否存在積水現象。

 

2 總體思路

        針對在寒冷的冬季，受蒸汽冷凝水外溢現象的干擾，不能及時發現煤氣排水器一二次閥堵塞的故障，導致煤氣管道內積水的問題，我們經過對現場的勘察，決定在煤氣管道地勢較低、易形成積水的管段安裝“雷達液位計”并將監測信號引至值班室內，實現實時監控煤氣管道內的水位，確保煤氣管網系統的安全運行。

 

3 技術難點

       （1）煤氣管道內部不可見性，導致無法正確判斷內部是否積水。由于煤氣管道的材質一般選用的 45 # 鋼制作而成，其固有的不透明的特性決定了煤氣管道內的不可見性，單憑肉眼不能判斷管道內是否積水，只能憑運行人員的經驗來判斷，判斷不及時、不準確。

       （2）受蒸汽冷凝水外溢的干擾，不能及時判斷煤氣排水器一二次閥故障。由于在寒冷的冬季，煤氣排水器內通入蒸汽進行保溫，蒸汽及煤氣冷凝水同時從溢流管中排出，如果出現排水器一二次閥堵塞，煤氣冷凝水不能及時排出，而排水器溢流管還是正常溢流，實際上溢流出來的只是蒸汽冷凝水，運行人員很難發現一二次閥故障，由于發現不及時，容易出現煤氣管道內大量積水，影響煤氣管道的安全運行。

 

4 關鍵技術及創新點—— — “雷達探測器”的應用

       為了快速、及時判斷煤氣管道內的積水情況，我們積極與供貨廠商取得聯系，并學習關于雷達的相關技術并zui終引進了一種由北京慧博新銳科技有限公司提供的 H BRD802 型“雷達液位計”。先將“雷達液位計”及改造方案介紹如下：

 

4.1 雷達技術簡介

       定義：所謂雷達液位計就是一種通過微波來測量煤氣管道內液位的一種儀表。

 

       工作原理：發射—反射—接收，即雷達傳感器的天線以波束的形式發射雷達波信號, 發射波在被測物料表面產生反射, 反射回來的回波信號仍由天線接收。發射及反射波束中的每一點都采用超聲采樣的方法進行采集。信號經智能處理器處理后得出介質與探頭之間的距離，送終端顯示器進行顯示。

 

4.2 “雷達液位計”的選型

       經過對各種類型的雷達液位計進行分析、比較，結合現場實際情況認為由北京慧博新銳科技有限公司提供的 H BRD802 型雷達液位計能夠滿足我們的工藝要求?，F將 H BRD802 型雷達液位計進行介紹：主要由主體、連接法蘭、天線三部分構成，見圖 1。

主要特點：

       （1）采用先進的非接觸式測量；

       （2）測量液體的液位；

       （3）測量范圍 0~20 m (可以擴展到 35 m )；

       （4）不受噪音、蒸汽、粉塵、真空等工況影響；

       （5）不收噪音、粉塵等工況的影響；

       （6）不受介質密度和溫度變化的影響；

       （7）調試方式方便、快捷。

       以上幾點特性可以看出 H BRD802 型“雷達液位計”完全滿足工況的要求。

 

4.3 改造方案

       第一步，在低洼的煤氣管道上方安裝 DN100 閘板閥一臺，并實施帶壓開孔作業。第二步，安裝尺寸合適的短管 1 件。第三步，安裝雷達液位計一只。第四步，敷設信號纜一條傳輸至電腦進行顯示。第五步，參數設置。

5 應用效果

5.1 實施效果評價

       “雷達液位計”應用于煤氣管網中后，實現了對煤氣管網內部尤其是低洼處積水的情況的實時監測，能夠及時、準確的判斷出煤氣管網內部積水狀況，保證了煤氣管網系統的安全運行，對指導生產有著重要的意義。

5.2 安全效果評價

       “雷達液位計”應用于煤氣管網中后，判斷管道內的積水及時、準確，可以指導檢修人員及時對管道內的積水進行處理，保證后續生產單位的安全用氣，避免了由于管道積水原因造成的“潮涌”及管道斷裂等惡性煤氣事故的發生，安全效益是無法衡量的。

6 結束語

       “雷達液位計”應用于煤氣管網系統已經近一年的時間了，檢修人員已經根據其反饋的信息，對煤氣管道內部積水清理 4 次，保證了后續熱線單位的安全生產，經濟效益顯著，安全效益是無法衡量的。實踐證明： “雷達液位計”用于測量煤氣管網內的積水，判斷準確，傳輸數據可靠，值得廣泛推廣及應用。

 

作者：雷達液位計

版權屬于：山東鋼鐵集團萊蕪分公司能源動力廠，左慶愛，李平均，孫建勝，方 濤，尹魯陽

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