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氣柜是煉油、冶金、焦化等重化工工業(yè)生產(chǎn)的重要設(shè)備，用于貯存各種工業(yè)氣體，同時也用于平衡氣體需用量的不均勻性的一種容器設(shè)備。其中低壓氣柜又有濕式與干式兩種結(jié)構(gòu)。材質(zhì)多樣。而濕式氣柜是最簡單常見的一種氣柜。通常用于煤氣貯存，由水封槽和鐘罩兩部分組成。鐘罩是沒有底的、可以上下動的圓筒形容器。如果貯氣量大時，鐘罩可以由單層改成多層套筒式，各節(jié)之間以水封環(huán)形槽密封。

圖1 典型的濕式氣柜

這種氣柜的工作模式是在無氣體時，鐘罩落下在柜壁上，當(dāng)充氣時，鐘罩開始上升，動力來源于柜體上的電動機，通過齒輪將鐘罩抬起；每層氣柜之間有水封或油封來保持密閉。

該裝置為企業(yè)生產(chǎn)的重大危險源，其危險性體現(xiàn)在兩個方面，一是柜內(nèi)介質(zhì)通常為煤氣，屬于極易燃易爆氣體，介質(zhì)本身危險性較高；二是氣柜鐘罩在上升時是由數(shù)個電機帶動，雖然各層之間有水封層保護(hù)，但是當(dāng)各個電機線速度不均衡或某一電機出現(xiàn)卡頓時，鐘罩將會發(fā)生傾斜，傾斜時，水封層將會發(fā)生不可避免的泄漏，嚴(yán)重時鐘罩可能傾覆導(dǎo)致氣體大量外泄并產(chǎn)生爆炸。

因此，對該裝置進(jìn)行監(jiān)測，防止鐘罩卡頓，傾覆是保證安裝生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)。

但是由于該裝置為活動結(jié)構(gòu)，利用自動化手段進(jìn)行實時監(jiān)控面臨布線困難，參照物難以尋找等難題。目前大多數(shù)企業(yè)沒有直接監(jiān)測手段，一般通過攝像頭人工監(jiān)測，或者通過監(jiān)測電機運行進(jìn)行間接監(jiān)測。使用攝像頭人工監(jiān)測需要專人值守，且人員工作量大、響應(yīng)速度慢，在夜間、風(fēng)雨天氣時更是難以達(dá)到良好效果。 而通過電機工作狀態(tài)監(jiān)測可以檢查出電機卡頓，但是畢竟為間接監(jiān)測，可靠性一般且無法監(jiān)測電機線速度不一致導(dǎo)致的事故隱患。

鑒于現(xiàn)場的實際情況和困難，艾默生公司羅斯蒙特產(chǎn)品事業(yè)部提出了使用無線導(dǎo)波雷達(dá)技術(shù)對氣柜柜位進(jìn)行直接測量的方案，該方案的測量原理是在鐘罩上安裝三臺3308系列無線導(dǎo)波雷達(dá)，實時監(jiān)測雷達(dá)到水封層的空高，系統(tǒng)實時追蹤并記錄這三點空高的變化，根據(jù)三點成一面的原理，當(dāng)三臺雷達(dá)空高一致時，說明鐘罩位置良好，當(dāng)鐘罩傾斜時，雷達(dá)到水封層的高度必然發(fā)生改變，因此，可以在DCS控制系統(tǒng)中進(jìn)行設(shè)置，通過算法計算鐘罩的傾斜值，當(dāng)傾斜值（Roof Tilt）大于報警設(shè)定值，或者3308的測量值大于或者低于初始設(shè)定值（Normal Distance），DCS系統(tǒng)就會發(fā)出報警信號，提醒現(xiàn)場人員對浮盤進(jìn)行故障排查。

示意圖如2、圖3所示。

圖2 方案示意圖

圖3 方案示意圖

這種監(jiān)測方式有以下幾個有優(yōu)點：

（1）實現(xiàn)了直接測量和實時控制，整個系統(tǒng)和方案簡單、直觀、可靠；

（2）直接用于測量的儀表為導(dǎo)波雷達(dá)產(chǎn)品，導(dǎo)波雷達(dá)作為一種成熟可靠高精度的測量儀表已經(jīng)得到廣泛認(rèn)可，而羅斯蒙特3308系列導(dǎo)波雷達(dá)是其中的佼佼者；

（3）艾默生開創(chuàng)性的發(fā)明了具有無線功能的羅斯蒙特導(dǎo)波雷達(dá)，自帶電池供電，測量信號通過無線HART通訊協(xié)議直接傳回中控室，在該測點上完美解決裝置活動帶來的供電和布線難題；

（4）使用了工業(yè)無線物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，艾默生羅斯蒙特?zé)o線產(chǎn)品使用WIRELESS HRAT通訊協(xié)議，不依賴第三方移動通訊網(wǎng)絡(luò)，且接口開源并符合ISO等相關(guān)通訊規(guī)范，使用“手拉手”式密鑰通訊保證通訊的安全，而同步信道跳頻技術(shù)與DSSS直接序列擴頻技術(shù)保證無線信號的抗干擾能力與穩(wěn)定性符合工業(yè)現(xiàn)場使用要求。是一種已經(jīng)很成熟穩(wěn)定且開源的技術(shù)。

3308無線雷達(dá)是以先進(jìn)的無線通信技術(shù)和雷達(dá)測量技術(shù)結(jié)合而成，基于時域反射測量技術(shù)（TDR）原理的無線液位變送器。當(dāng)脈沖到達(dá)被測材料的表面時，一部分能量被反射回變送器，脈沖和反射脈沖之間的時間差被換算為距離，然后根據(jù)距離計算總液位或界面液位。

3308無線導(dǎo)播雷達(dá)是成熟的艾默生羅斯蒙特有線系列產(chǎn)品家族的升級產(chǎn)品，與有線儀表具有相同的強大性能以及各種數(shù)字化、智能化功能，且可以使用常規(guī)的HART手操器、設(shè)備管理PC軟件等工具方便的進(jìn)行組態(tài)與調(diào)試。其通過WirelessHart數(shù)字通訊協(xié)議向艾默生無線網(wǎng)關(guān)傳輸多種實時過程數(shù)據(jù)和豐富的診斷信息。3308無線設(shè)備由非充電的、一次性鋰電池供電，最大使用壽命可達(dá)7年。

目前，艾默生公司的這一解決方案已在內(nèi)蒙某焦化廠、新疆某重化工企業(yè)，及山東、陜西等多個企業(yè)的氣柜上安裝使用，使用效果良好，大大提高了該危險源的安全性，在目前這個新形式和特殊環(huán)境下，為企業(yè)的安全生產(chǎn)增添砝碼，為企業(yè)的穩(wěn)定運行保駕護(hù)航。

摘自《自動化博覽》2020年7月刊