【摘 要】 根据宁钢不同水系统液位计使用情况，总结出各种液位计用于不同场合的利弊，并通过对液位监测系统的陆续改造，确定了液位监测系统要根据不同的水系统、生产的重要性、工艺联锁条件等因素来综合选定。通过近几年液位监测系统的不断改进、完善及精心维护，现有的水处理液位监测系统运行稳定，能够满足现场实际需求。

前言

宁钢水处理主要包括炼铁水处理、炼钢水处理、轧钢水处理、中央污水处理 4 大水处理系统，每个水处理系统中都设有不同的子系统构成，每个子系统里都设有储水池。根据工艺要求储水池又分为敞开式、封闭式和半封闭式，在项目初期设计阶段，储水池的液位计全部是超声波液位计。在敞开式储水池上，超声波液位计的测量精度受周边环境及现场安装因素的影响相对较小；而在封闭式储水池和半封闭式储水池上，超声波液位计的测量精度受两者的影响比较大。经常发生液位计的测量数值出现频繁波动、示值不变、虚假值等异常现象，曾发生过多起因液位计测量值错误导致储水池抽空、水泵进气、异常的联锁启动、液位异常报警等现象。此类故障给整个水系统的正常生产带来了极大隐患，也给主生产线带来了一定程度的损失。

1、现场存在的问题

宁钢水处理系统 2003年开工建设，2007年各系统陆续建成投产。非常初出现故障现象较多的是液位监测数值的异常波动，后面陆续出现液位计监测数值死值，所测数值与水池液位实际值不符等现象。当储水池液位计突然出现异常，会导致水池不能自动补水，水井水位低至送水泵吸入口，水泵进气无法送水；液位过低也会导致水泵出力不足，无法正常调节水量；液位监测数值与实际水池实际液位不符，导致液位计与水池补水阀联锁异常启动，水池补水全部溢流，液位异常报警。现场不同储水池液位计安装示意见图1。

1.1 全封闭储水池

中央、污水系统中的清水池和软水池就是全封闭储水池。超声波液位计如图 1（a）所示安装。非常初出现问题的是软水池的液位计。故障现象为后台监控画面 HMI 上的液位示值一直异常波动，起初判断是现场仪表信号受到干扰，但控制系统的其它仪表信号都显示正常；到达现场后，将液位计仪表井打开现场检查超声波液位计电压及显示正常，检查到液位计探头时，发现液位计探头上凝结着密密麻麻的水珠，擦拭水珠后，液位计测量示值正常。为了排除现场信号干扰所致，将液位计里“抑制干扰信号”功能投入，在 PLC 的信号输入端增设信号隔离器，同时对仪表的接地重新进行拆接，但后期又陆陆续续发生过多次同类故障。

1.2 半封闭式储水池

轧钢水系统中层流泵站的热水井、炼铁水系统煤气洗涤水的冷水井如图 1（b）所示，属于半封闭式储水池，此处超声波液位计也出现过液位测量示值波动的情况，仪表维护人员将探头上的水珠擦拭后，该故障现象消除。所以排除了液位计信号受到干扰导致的测量示值异常波动。

层流泵站的热水井液位计也因同样问题，导致生产操作人员没有及时增开水泵，水位溢出水池后，淹掉了整个层流泵站的所有仪表和电气设备，造成轧钢停机2 h。

1.3 敞开式储水池

炼轧钢水系统的二沉池如图 1（c）所示，属于敞开式储水池，同样采用的超声波液位计，液位计运行相对稳定，很少出现过液位计测量值与实际值不符、测量数值异常波动等情况。

2 原因分析

2.1 安装位置

仪表的现场安装位置不合理。由于超声波位计是利用声波反射原理实现液位测量的，安装现场如果有障碍物会影响超声波发射和接受，造成信号丢失，影响测量效果。

2.2 接线盒密封

仪表内部电路板受潮导致信号异常。虽然超声波液位计的防护等级是 IP67，但仪表井内长期积水，潮气有可能会顺着电缆进线口处浸入。

2.3 故障排查

超声波液位计本身的故障基本可以排除。因为整个处理过程中未对液位计本身、电源等进行处理，只是将探头上的水珠擦拭干净。

2.4 信号干扰

线路干扰，也基本可以排除。线路干扰导致PLC 后台数据显示满量程，对超声波液位计本身的接地和信号电缆的屏蔽接地都重新进行了拆接，且加信号隔离器和不加信号隔离器，故障现象无实质变化。

2.5 其它原因

外部原因导致液位测量错误。出现问题较多的是封闭式储水池和半封闭储水池上的液位计，它们都是安装在水井上面的人孔内或仪表井内，外加铁皮罩防雨，如图2。

水井水温一般维持在 35 ℃左右，而环境温度随着季节变换，春、秋、冬季昼夜温差较大，在液位计安装的人孔中不断有蒸汽冒出，内外温差造成液位计探头凝露,影响了水位的测量，从而造成储水池

液位测量不准。

综上所述，造成超声波液位计测量数值不准、信号异常波动的主要原因是：超声波液位计探头上有凝露，声波的发射和接收受到影响，从而造成液位计的测量值出现异常波动和死值现象。超声波液位计探头上易凝露也是其设备本身不能解决的一个问题，所以改善液位计现场的安装条件、用其他类别的液位计替代超声波液位计是可行的解决方案。

3 改进完善措施

为了解决超声波液位计在上述场合探头上经常凝露的问题，保证液位计正常工作测量，根据行业主流液位计的测量应用和现场实际环境，我们计划采用两种不同类型的液位计，接触式液位计和非接触式液位计进行现场更替，同时对液位计的周围的环境进行改善。如将仪表井内沉积的雨水直接排到池子里，并提高液位计的安装支架；仪表本体的电缆进线口加强密封。

通过对仪表本身的价格和现场实际环境、是否参与工艺联锁等进行综合考虑，非常终确定液位计的型号；如液位参与工艺联锁，还需加装电容式液位开关，提高液位测量的安全性。

(1)接触式液位计,主要以电容式液位计和静压式液位计为主。电容式液位计根据仪表自身的工作性质，它只适合于软水系统和净循环水系统中，静压式液位计虽然适合浊环水系统的液位测量，但其在浊环水系统中的维护量大，需定期对其探头进行维护，且浊环水系统中的沉积物必须及时清理，如果探头被沉积物淹没，静压液位计也不能正常工作，因此不适合浊环水系统。

（2）非接触式液位计，以超声波液位计和雷达液位计为主。雷达液位计通过天线系统发射并接收能量很低的极短的微波脉冲。以光速运行的雷达波，其运行时通过电子部件被转换成物位信号，它比超声波的抗干扰能力强，但价格较高，所以它主要用在有设备联锁和比较重要的生产场所；其它场所可以选定超声波液位计。比如在敞开式储水池中，超声波液位计运行相对稳定。

实际运行中如有液位联锁，且该液位的测量在运行中又至关重要，我们在该液位计的安装位置同时又加装电容式液位开关做低液位报警。如果液位测量值低于安全水位，电容式液位开关的探头露出水面，液位开关触发启动声光报警器，提示生产运行人员需要到现场进行确认，解决了储水池被抽空的生产事故。

表1是宁钢水处理液位计选型参考表

注：参与、重要打√，表中的超声波液位计、雷达液位计、静压液位计、电容式液位计在表中填写时，将“液位计”三字省略掉，均用超声波、雷达、静压、电容式表示；液位开关选用的是电容式液位开关。

4 结束语

此方案解决了宁钢水处理液位计在实际运行中所遇到的一些问题。通过对液位计的合理选型，减少了不同液位计自身缺点不能适应现场工况的问题，同时也大大提高了宁钢水处理液位监测系统的稳定性，对整个钢铁行业水处理的液位选型也具有参考意义。