邹 贵

（河钢邯钢冷轧厂，河北 邯郸 056000）

1 综述

邯钢冷轧厂新推拉式酸洗线（PPL）于2014年2月投产，这条线是由邯钢冷轧厂完全自主设计、安装的，设备也基本都是国内生产，创下3个月安装、10个月热试车的历史记录。这条生产线主要工艺就是酸洗，而酸罐液位计是工艺段酸循环的“眼睛”，它工作的正常与否，直接关系到酸循环是否可以正常运行。但是酸的高腐蚀性及挥发性，对液位计有很高的要求，显示不准确就会导致酸循环异常，进而产生欠酸洗、停车斑等生产缺陷。本文简要介绍了酸循环的过程，主要介绍通过对程序改进、设备维护使液位计显示正常，酸循环正常运行，提高产品质量，节省成本。

2 酸洗原理及酸循环

新酸洗线是根据奥地利ANDRITZ（安德里茨）的推拉式酸洗线（PPL)原型，自主设计安装的。

钢材经热轧及后续冷均会有锈皮生成，其组成由内而外依序大致为：FeO、Fe3O4、Fe2O3,由于含氧量的不同，Fe2O3在最外层、Fe3O4居中、FeO在最内层[1]。

此种锈皮颇为细密，具有保护底材不受氧化腐蚀之作用。锈皮与盐酸的反应中，FeO反应速率最快，Fe3O4次之，Fe2O3最慢。进行酸洗时，酸液会经由锈皮缝隙、孔洞等缺陷，到达内部先行溶解FeO，当FeO溶解后，酸液建立起Fe/酸液/Fe3O4局部电池，使Fe3O4进行还原溶解，同时若有大面积之底材裸露，将和酸液反应产生H2，氢气之压力发生剥离作用，使外层锈皮脱离而达成酸洗之目的。其反应式如下：

因此，于静态酸洗过程中，内层锈皮的酸洗是靠溶解来进行，而外层锈皮则一部分利用剥离作用来完成，另一部分以溶解方式进行。

其中工艺段的主要组成是六个酸罐分别对应六个酸槽，6#酸罐位于出口位置，一号酸罐在入口。酸再生产生的新酸首先打到6#酸罐，然后在6#与5#两个酸罐之间有通过的阀，以及打酸泵；在生产过程中，打酸泵是始终开启的，当打开阀门时，酸就会从6#酸罐向5#酸罐打酸，后面的四个酸罐以次类推，都是由阀门的开闭控制酸从上一级流向下一级；最后杂质酸从1#酸罐回到酸再生[2]。

其中，为了达到最好的酸洗质量和对最低的酸使用成本，我们设定了从前一级酸罐向下一级酸罐打酸开阀的基准，一般是在本酸罐达到53%～59%之间开始向下一级打酸；或者下一级酸液位小于35%时，向上一级酸罐要酸（也就是打开从上一级向下一级酸罐的流酸阀）。

这条酸洗线酸罐液位的检测，用的是E+H的雷达液位计。

3 雷达液位计工作原理

发射—反射—接收是雷达液位计的基本工作原理。

雷达传感器的天线以波束的形式发射电磁波信号，发射波在被测物料表面产生反射，反射回来的回波信号仍由天线接收。发射及反射波束中的每一点都采用超声采样的方法进行采集。信号经智能处理器处理后得出介质与探头之间的距离，送终端显示器进行显示、报警、操作等。

假设，E－空槽（罐）的高度；F—满槽（罐）的高度；D—探头至介质表面的距离；L—实际物位。

图1 雷达液位工作原理

雷达脉冲信号从发射到接收的运行时间与探头到介质表面的距离D成正比，即：D=v×2/t

式中，t-脉冲从发射到接收的时间隔；v-波形传播速度。

因空槽距离E已知，故实际物位的距离L为：L=E-D

式中，E的基准点是过程连接的底部。

在发射的时间间隔里，天线系统作为接收装置使用。仪表分析、处理运行时间小于十亿分之一秒的回波信号，并在极短的一瞬间分析处理回波。

雷达传感器利用特殊的时间间隔调整技术将每秒的回波信号进行放大、定位，然后进行分析处理。因此雷达传感器可以在0.1s内精确细致地分析处理这些被放大的回波信号，无须花费很多时间来分析频率。

4 液位计故障处理及日常维护

在前面我们介绍了，酸循环的原理以及液位计的重要性。而实际生产中，液位计的故障会导致严重的生产问题。

从调试阶段开始一直到后面正常生产，经常出现液位显示的跳变、虚报等问题。导致打酸泵突然停止（当液位低于20%时，酸泵在保护程序下自己停止，防止酸泵空载运转被损坏，由于是纯进口酸泵，成本非常高）；酸循环异常始终从酸再生打酸（液位始终显示低，酸再生来酸阀始终开启），但是酸罐已经满了，溢出到污水坑，产生大量酸性污水，即污染环境又形成酸的浪费；同时液位计显示跳变时，会导致酸循环无法开启，全线停车，这时就会产生停车斑、过酸洗等质量问题，出现生产事故。

在电气专业技术主管的带领下，经过反复的现场观察，网上查资料，多次拆卸液位计检查，总结出以下几点问题及改进方法。

4.1 测量值明显失真

故障表现为液位变化而测量值恒为常数，当储罐排空或将满时仪表保持一个明显的假料位，也或者表现为槽罐内物料将满时显示弹回一个低值。造成这类故障的通常是以下原因：

（1）天线结疤。厚而湿的结疤会对微波产生强烈的反射，使仪表测量值保持一个恒定的高液位值。

（2）料排空时天线或附近的凝聚物产生干扰回波。

（3）物料排空时槽罐内固定组件引起强烈回波。

针对上述情况应采取以下方法进行解决：

（1）仔细清理天线和天线附近的附着物。

（2）激活并合理地设置“窗口抵制”距离。“窗口抑制”也称为“近现场抑制”，此功能用以消除安装法兰焊缝、天线或其附近挂料对测量的影响。它通过设定近现场抑制距离，仪表将此范围内的回波注册为干扰回波不进行测量。

槽内物料将满时仪表显示一个较低的料位，是由于液面升高槽内多重回波增加，程序处理时将一束时间行程较长的回波错误地识别为测量回波，从而计算出较大的上空距离。针对这种情况，应修改近现场抑制距离，以消除多重回波的影响。

4.2 测量值波动

在罐内由于介质表面剧烈起伏，或是因为酸循环回流临时性干扰回波增强，从而测量值波动。除了改善应用参数，激活近现场抑制，增大输出阻尼外，还应检查仪表的安装位置，或是考虑安装更大规格的天线。

4.3 维护及解决方法

此外，我们还在电脑界面，从程序中加入酸的流向监控。也就是通过流量计，连入数据库，用累加的程序，记录生产时间内的来酸（从酸再生打来新酸）情况与去酸（废酸打到酸再生）情况，随时监控，如有异常到现场确认实际情况作出相应措施。

除了在故障发生时，及时的解决方案外，日常维护也是必不可少的。

（1）检查供电是否正常。在日常维护中，最关键的几个检查点是输出电流、电源电压和表体温度。通电后，仪表在几分钟左右即可正常工作，若仪表出现异常，无正常输出，则应检查是否真正接上电源，保险丝有无烧坏。

（2）检查通讯是否正常。若通讯正常时，可通过安装了雷达调试软件的手提电脑、双向调制/解调器接入现场通讯单元，在操作界面上可读取雷达的组态数据，发射波、反射波强度等所有数据。若读不到，则通讯出现故障。这时可用这些设备到雷达头处接入信号线，以准确判断故障所在。

（3）清理清洁。在停车检修时，检查用于检测返回信号的天线下面是否有水珠，或是否沾上物料或脏物。针对这种情况，用水清洗或者干净的棉布擦拭即可解决。在擦拭时，不能选用碱性溶剂，擦干净后，重新安装固定法兰，以避免发生泄露。