JWrada®-35 雷达液位计在回流罐液位测量中的应用案例
项目背景与装置概况
在连续精馏工艺中，回流系统是决定分离效率与能耗水平的核心单元之一。其中，回流罐（Reflux Accumulator Drum）作为塔顶冷凝系统后的关键缓冲设备，承担着冷凝液暂存、气液进一步分离以及回流与外送产品分配的多重功能。其液位测量的可靠性，直接关系到回流比的稳定控制，进而影响塔板效率、理论板数利用率以及产品纯度。
本案例来自郑州精细化工企业的芳烃类溶剂连续精馏装置。该装置为常年运行装置，设计负荷变化范围大，对塔顶操作稳定性要求极高。随着装置运行年限增加，原有回流罐液位测量方案逐渐暴露出适应性不足的问题，成为制约装置稳定运行的薄弱环节。
回流罐工况特征与测量难点分析
该回流罐位于塔顶冷凝器之后，属于典型的高要求液位测量场景，具体工况如下：
- 介质特性：塔顶蒸汽冷凝形成的有机溶剂混合液，介电常数低，且随组分波动存在变化
- 温度条件：正常运行温度约 90–120 ℃，装置启停及工况切换时存在短时间高温冲击
- 压力条件：微正压运行，冷凝负荷变化导致罐内压力与液位同步波动
- 工艺特征：
- 回流比需根据产品指标频繁调整
- 回流泵对液位稳定性高度敏感
- 液位变化幅度有限，但变化频繁
- 冷凝液落入罐内易造成液面扰动，局部伴随泡沫
上述工况决定了回流罐液位测量不仅要求“测得准”，更要求“信号稳定、连续、可长期信赖”。
原测量方案存在的问题
在该精馏装置早期，回流罐液位测量采用传统的差压式液位计。虽然这种仪表在常规液体储罐中应用广泛，但在精馏塔顶回流罐的工况下，其局限性逐渐显现。首先，差压式液位计的测量原理依赖介质密度稳定，而回流罐中的冷凝液成分复杂，温度随操作条件和冷凝负荷变化频繁，这导致介质密度出现显著波动。由于差压信号与液位高度的换算关系基于固定密度，实际液位与仪表显示之间往往存在偏差，严重时液位读数与实际液位可能相差数厘米，直接影响回流比的精确控制。
其次，差压式液位计对长期连续运行的适应性不足。仪表零点会随着温度周期变化、管路应力和长期使用而漂移，因此需要定期人工校准。每次校准不仅增加了维护成本，还必须在校准期间对装置操作进行特殊管理，避免液位数据不准带来的安全隐患和生产波动。这对连续运行的精馏塔来说，意味着额外的管理负担和潜在的停工风险。
此外，在动态工况下差压式液位计的响应速度存在滞后。回流比的调整通常需要在短时间内完成，以保证塔顶温度和塔内负荷稳定，但仪表响应滞后导致液位信号更新滞缓，使回流泵控制出现延迟，影响塔顶液位的实时反馈和回流量调节，间接降低了分离效率。
最为关键的是，液位信号的不稳定放大了操作风险。在部分工况下，液位读数偏低可能导致回流泵吸空，而液位读数偏高则可能造成罐内液体溢出或塔顶液面淹没，增加安全风险和设备损伤的可能性。这些问题综合起来，使传统差压式液位计难以满足回流罐对连续、精确、可靠液位测量的严格要求，也成为制约精馏装置稳定运行和高效分离的薄弱环节。
测量方案优化思路
基于前期差压式液位计在回流罐液位测量中暴露出的多项问题，业主在技术改造方案设计阶段明确提出了对新测量方案的核心要求。
１. 液位测量原理必须尽量摆脱介质密度、温度以及压力变化的影响，以保证在冷凝液成分波动或操作温度、压力波动情况下，仍能提供稳定、准确的液位信号。
２. 测量方式应适应连续运行的精馏装置特性，具备长期稳定性，降低日常维护及校准频率，从而减少对生产运行的干扰并提升操作可靠性。
３. 液位输出信号需满足 DCS 回流控制系统的实时性和稳定性要求，能够为回流泵及相关控制环节提供高精度、连续、可追踪的数据支撑。
在充分分析回流罐的工况特性及操作需求后，项目组对多种液位测量方案进行了综合评估，包括差压式、浮球式、导波雷达以及高频非接触雷达等方案。通过对各方案在温度适应性、介质密度变化响应、维护成本、动态响应能力以及与 DCS 系统兼容性等方面的对比，最终确定采用 JWrada®-35 雷达液位计 作为回流罐的连续液位测量仪表。该仪表不仅能够克服传统差压式液位计在复杂工况下的不稳定问题，还可在精馏装置长期运行条件下提供可靠、连续、精确的液位数据，为回流比调节与塔顶操作控制提供坚实保障。位测量仪表。
JWrada®-35 雷达液位计技术方案说明
计为JWrada®-35 采用 FMCW（调频连续波）雷达测量原理，通过发射高频电磁波并接收液面反射回波，计算液位高度。该测量方式具备以下显著优势：
- 具有独特的软件优势，包括软件更新、工况调试、参数设置、故障码查看等功能
- 工程师可通过云服务器与现场人员一对一远程调试，实现回波曲线和EFT曲线的实时查看与分析
- 所有功能均由计为自主研发，目前国内其他厂家尚无同类解决方案
- JWrada®-35 采用 FMCW（调频连续波）雷达测量原理，通过发射高频电磁波并接收液面反射回波计算液位高度
- 非接触式测量，不与介质直接接触，不受腐蚀、结垢及工艺污染影响
- 与介质物性参数无关，基本不受密度、黏度、温度变化影响
- 对低介电常数介质具有良好适应性，适合有机溶剂冷凝液测量
- 信号稳定性高，适用于液位变化频繁但幅度有限的工况
在本项目中，JWrada®-35 采用顶部安装方式，配置适合小口径接口的高增益天线，确保在回流罐内部结构及气相扰动存在的情况下，仍能获得清晰、可靠的液位回波信号。
安装调试与参数优化
仪表安装过程中，充分考虑了回流罐内部液体落点、进出口位置及可能产生的虚假回波源。安装完成后，通过现场调试完成以下关键步骤：
- 建立回波学习曲线，区分真实液位回波与罐内结构反射
- 设置合理的测量量程与盲区参数
- 优化信号滤波与阻尼设置，提高输出平稳性
- 将 4–20 mA 信号接入 DCS，用于回流控制与液位联锁
调试结果表明，即使在装置负荷波动、冷凝量变化明显的情况下，液位信号仍保持连续、平滑，无跳变现象。
运行效果与工程价值
JWrada®-35 雷达液位计投入运行后，回流罐液位测量的可靠性显著提升：
- 液位信号长期稳定，无明显漂移
- 回流泵运行工况改善，未再发生吸空问题
- 回流比控制更加平稳，塔顶温度波动明显减小
- 精馏塔整体分离效率与产品质量稳定性得到提升
业主反馈认为，该雷达液位计有效消除了回流罐液位测量的不确定性，为精馏装置的长期、稳定、高效运行提供了关键数据支撑。
案例总结
回流罐虽属于精馏装置中的辅助设备，但其液位测量却直接影响塔顶操作与分离效果。通过在该工况中引入 JWrada®-35 雷达液位计，成功解决了传统测量方式在复杂工况下稳定性不足的问题。
该案例表明，在对连续性和稳定性要求极高的精馏装置中，采用成熟可靠的雷达液位测量方案，是保障回流系统精准控制、提升整体工艺效率的重要技术手段。
