一、雷達(dá)料位計(jì)基本原理
雷達(dá)波是一種特殊形式的電磁波,雷達(dá)料位計(jì)利用了電磁波的特殊性能來進(jìn)行料位檢測。電磁波的物理特性與可見光相似,傳播速度相當(dāng)于光速。其頻率為300MHz-3000GHz。電磁波可以穿透空間蒸汽、粉塵等干擾源,遇到障礙物易于被反射,被測介質(zhì)導(dǎo)電性越好或介電常數(shù)越大,回波信號(hào)的反射效果越好。
雷達(dá)波的頻率越高,發(fā)射角越小,單位面積上能量(磁通量或場強(qiáng))越大,波的衰減越小,雷達(dá)料位計(jì)的測量效果越好。
發(fā)射-反射-接收是雷達(dá)式料位計(jì)工作的基本原理。雷達(dá)傳感器的天線以波束的形式發(fā)射小5.8GHz的雷達(dá)信號(hào)。反射回來的信號(hào)仍由天線接收,雷達(dá)脈沖信號(hào)從發(fā)射到接收的運(yùn)行時(shí)間與傳感器到介質(zhì)表面的距離以及物位成比例。
即:h= H–vt/2
式中 h為料位;H為槽高; v為雷達(dá)波速度;t為雷達(dá)波發(fā)射到接收的間隔時(shí)間
*技術(shù):
(1)回波處理新技術(shù)的應(yīng)用
從雷達(dá)料位計(jì)的測量原理可以知道,雷達(dá)料位計(jì)是通過處理雷達(dá)波從探頭發(fā)射到介質(zhì)表面然后返回到探頭的時(shí)間來測量料位的,在反射信號(hào)中混合有許多干擾信號(hào),所以,對(duì)真實(shí)回波的處理和對(duì)各種虛假回波的識(shí)別技術(shù)就成為雷達(dá)料位計(jì)能夠準(zhǔn)確測量的關(guān)鍵因素。
(2)測量數(shù)據(jù)處理:
由于液面波動(dòng)和隨機(jī)噪聲等因素的影響,檢測信號(hào)中必然混有大量噪聲。為了提高檢測的準(zhǔn)確度,必須對(duì)檢測信號(hào)進(jìn)行處理,盡可能消除噪聲。
經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,采用數(shù)據(jù)平滑方法可以達(dá)到滿意的效果。此方法也可有效的克服罐內(nèi)攪拌器對(duì)測量的影響。
(3)雷達(dá)料位計(jì)的特點(diǎn):
由于雷達(dá)料位計(jì)采用了上述*的回波處理和數(shù)據(jù)處理技術(shù),加上雷達(dá)波本身頻率高,穿透性能好的特點(diǎn),所以,雷達(dá)料位計(jì)具有比接觸式料位計(jì)和同類非接觸料位計(jì)更加優(yōu)良的性能。
①可在惡劣條件下連續(xù)準(zhǔn)確地測量。
②操作簡單,調(diào)試方便。
③準(zhǔn)確安全且節(jié)省能源。
④無需維修且可靠性強(qiáng)。
⑤幾乎可以測量所有介質(zhì)。
三、安裝應(yīng)注意的問題
(1)當(dāng)測量液態(tài)物料時(shí),傳感器的軸線和介質(zhì)表面保持垂直;當(dāng)測量固態(tài)物料時(shí),由于固體介質(zhì)會(huì)有一個(gè)堆角,傳感器要傾斜一定的角度。
(2)盡量避免在發(fā)射角內(nèi)有造成假反射的裝置。特別要避免在距離天線近的1/3錐形發(fā)射區(qū)內(nèi)有障礙裝置(因?yàn)檎系K裝置越近,虛假反射信號(hào)越強(qiáng))。若實(shí)在避免不了,建議用一個(gè)折射板將過強(qiáng)的虛假反射信號(hào)折射走。這樣可以減小假回波的能量密度,使傳感器較容易地將虛假信號(hào)濾出。
(3)要避開進(jìn)料口,以免產(chǎn)生虛假反射。
(4)傳感器不要安裝在拱形罐的中心處(否則傳感器收到的虛假回波會(huì)增強(qiáng)),也不能距離罐壁很近安裝,佳安裝位置在容器半徑的1/2處。
(5)要避免安裝在有很強(qiáng)渦流的地方。如:由于攪拌或很強(qiáng)的化學(xué)反應(yīng)等,建議采用導(dǎo)波管或旁通管測量。
(6)若傳感器安裝在接管上,天線必須從接管伸出來。喇叭口天線伸出接管至少10mm。棒式天線接管長度大100或250mm。接管直徑小250mm??梢圆扇〖哟蠼庸苤睆降姆椒?,以減少由于接管產(chǎn)生的干擾回波。
(7)關(guān)于導(dǎo)波管天線:導(dǎo)波管內(nèi)壁一定要光滑,下面開口的導(dǎo)波管必須達(dá)到需要的低液位,這樣才能在管道中進(jìn)行測量。傳感器的類型牌要對(duì)準(zhǔn)導(dǎo)波管開孔的軸線。若被測介電常數(shù)小于4,需在導(dǎo)波管末端安裝反射板,或?qū)?dǎo)波管末端彎成一個(gè)彎度,將容器底的反射回波折射走。
四、應(yīng)用中存在的問題及解決方法
有些工況下所使用的雷達(dá)料位計(jì),因?yàn)閭鞲衅靼惭b位置不當(dāng)及條件所致,出現(xiàn)了一些問題,下面將對(duì)一些使用中的問題提出解決方案,供大家參考。
1.探頭結(jié)疤和頻繁故障的解決方法
*個(gè)辦法是將探頭安裝位置提高,但是有時(shí)候安裝條件限制,不能提高的情況下,就應(yīng)采用將料位測量值與該槽的泵聯(lián)鎖的辦法,解決這一難題:將高料位設(shè)定值減小0.5m左右,當(dāng)料位達(dá)到該高值時(shí),即可停進(jìn)料泵或開啟出料泵。
2.雷達(dá)料位計(jì)被淹相應(yīng)的改進(jìn)辦法
解決這種問題的辦法是將雷達(dá)料位計(jì)改為導(dǎo)波管式測量。仍在原開孔處安裝導(dǎo)波管式雷達(dá)料位計(jì),導(dǎo)波管高于排汽管0.2m左右, 這樣一來,即使出現(xiàn)料漿從排汽管溢出的惡劣工況,也不會(huì)使料位計(jì)天線被料漿淹沒,而且避免了攪拌器渦流的干擾及大量蒸汽從探頭處冒出,減少了對(duì)探頭的損害,同時(shí)由于導(dǎo)波管聚焦效果好,接收的雷達(dá)波信號(hào)更強(qiáng),取得了很好的測量效果。使用導(dǎo)波管測量方式,可以改善表計(jì)測量條件,提高儀表測量性能,具有很高的推廣應(yīng)用價(jià)值。
3.關(guān)于泡沫對(duì)測量的影響:
干泡沫和濕泡沫能將雷達(dá)波反射回來,對(duì)測量無影響;中性泡沫則會(huì)吸收和擴(kuò)散雷達(dá)波,因而嚴(yán)重影響回波的反射甚至沒有回波。當(dāng)介質(zhì)表面為稠而厚的泡沫時(shí),測量誤差較大或無法測量,在這種工況下,雷達(dá)料位計(jì)不具有優(yōu)勢,這是其應(yīng)用的局限性。
4.對(duì)于天線結(jié)疤的處理:
介電常數(shù)很小的掛料在干燥狀態(tài)下對(duì)測量無影響,而介電常數(shù)很高的掛料則對(duì)測量有影響??捎脡嚎s空氣吹掃(或清水沖洗),且冷卻的壓縮空氣可降低法蘭和電器元件的溫度。還可用酸性清洗液清洗堿性結(jié)疤,但在清洗期間不能進(jìn)行料位測量。
特點(diǎn)
用于液體或固體的非接觸液位變送器 不受電導(dǎo)常數(shù),溫度,壓力和密度變化影響, 雷達(dá)料位計(jì)的精度可達(dá)±1mm 測量范圍可達(dá)100m ,罐底跟蹤(TBF)方式用于測量低電導(dǎo)常數(shù),介質(zhì)法蘭溫度可達(dá)250ºC 介質(zhì)溫度-60ºC—600ºC 壓力可達(dá)64bar HART,通訊方式PA,F(xiàn)F,RS485 ATEX爆炸測試認(rèn)證。
應(yīng)用指南
雷達(dá)料位計(jì)適用于酸堿儲(chǔ)罐、漿料儲(chǔ)罐、固體顆粒、小型儲(chǔ)油罐。各類導(dǎo)電、非導(dǎo)電介質(zhì)、腐蝕性介質(zhì)。如煤倉、灰倉、油罐、酸罐等
不同類型雷達(dá)料位計(jì)
導(dǎo)波雷達(dá)料位計(jì)的技術(shù)優(yōu)勢:雷達(dá)料位計(jì)對(duì)液體、顆粒及漿料連續(xù)物位測量。測量不受介質(zhì)變化、溫度變化、惰性氣體及蒸汽、粉塵、泡沫等的影響。雷達(dá)料位計(jì)的精度為5mm,量程60米,耐250度高溫、40公斤高壓,雷達(dá)料位計(jì)適用于爆炸危險(xiǎn)區(qū)域。
[1]調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)料位計(jì)的技術(shù)優(yōu)勢:用于液體或固體的非接觸液位變送器 不受電導(dǎo)常數(shù),溫度,壓力和密度變化影響, 雷達(dá)料位計(jì)的精度可達(dá)±1mm 測量范圍可達(dá)100m ,罐底跟蹤(TBF)方式用于測量低電導(dǎo)常數(shù),介質(zhì)法蘭溫度可達(dá)250ºC 介質(zhì)溫度-60ºC—600ºC 壓力可達(dá)64bar HART,通訊方式PA,F(xiàn)F,RS485 ATEX爆炸測試認(rèn)證。
高頻雷達(dá)物位計(jì)
[2]前已成為市場上的主流產(chǎn)品目,主要分為脈沖雷達(dá)物位計(jì)和導(dǎo)波雷達(dá)物位計(jì)。低頻脈沖雷達(dá)物位計(jì)盡管具有價(jià)格相對(duì)低廉的優(yōu)點(diǎn),但在主要應(yīng)用領(lǐng)域中,屬于逐漸被淘汰的產(chǎn)品。與低頻脈沖雷達(dá)物位計(jì)相比,高頻脈沖雷達(dá)物位計(jì)在應(yīng)用過程中有以下優(yōu)點(diǎn):
1.高頻雷達(dá)物位計(jì)(主要指26GHz和24GHz)具有能量高,波束角小,天線尺寸小,精度高等優(yōu)點(diǎn)。
2.26GHz雷達(dá)波長11mm,6GHz雷達(dá)波長50mm,雷達(dá)物位計(jì)在測量散裝料位時(shí),雷達(dá)波反射主要來自料面的漫反射,漫反射的強(qiáng)度與物料大小成正比,與波長成反比,而大部份散裝料直徑遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于50mm,這就是目前26GHz雷達(dá)是測量散裝料物位佳選擇的原因。
3.在一些直徑小而高度并不是很高的小型罐的應(yīng)用中,6GHz雷達(dá)天線長(300-400mm)無形中增大了盲區(qū)(大約600mm),另外由于6GHz雷達(dá)方向性差(開角大)在小罐中會(huì)產(chǎn)生多徑反射;而26GHz雷達(dá)頻率高,天線短,方向性好,克服了6GHz雷達(dá)的缺點(diǎn),適用于小罐測量。
[3]4.由于現(xiàn)場環(huán)境惡劣,隨著時(shí)間推移,雷達(dá)天線會(huì)堆積污物、水汽等,26GHz雷達(dá)天線小,附加天線罩可大大改善因污物、水汽造成的影響;6GHz雷達(dá)天線大,加天線罩很困難。且儀表較沉重,清理困難。
5.由于26GHz雷達(dá)方向性好,很多惡劣工況,可通過簡單隔離,將雷達(dá)物位計(jì)裝在容器外進(jìn)行測量
雷達(dá)料位計(jì)的優(yōu)點(diǎn)
雷達(dá)料位計(jì)是非接觸式測量或TDR導(dǎo)波式測量
雷達(dá)料位計(jì)應(yīng)用電磁脈沖進(jìn)行快速測量,精度高,抗干擾能力強(qiáng)
耐腐蝕(探頭大多采用316不銹鋼或PVDP等材料)
耐壓高(40Kg/cm2)
耐溫高(200℃)
雷達(dá)料位計(jì)的注意事項(xiàng)
雷達(dá)料位計(jì)對(duì)于安裝空間有一定的要求
技術(shù)參數(shù)
NIVELCO MicroTREK TDR導(dǎo)波雷達(dá)料位計(jì)的技術(shù)參數(shù)如下:
精度 液體:量程小于15m時(shí),±5mm;量程大于15時(shí),測量值5mm±0.05%
固體:20mm±0.05%
溫度飄移 0.01%/℃
重復(fù)性 2mm
介質(zhì)溫度 -50~250℃
法蘭溫度 -30~200℃/-30~150℃防爆型
環(huán)境溫度 -30~60℃/-30~55℃防爆型
耐壓 40bar
表頭顯示 LCD可選
標(biāo)準(zhǔn)輸出 4~20mA/HART
故障診斷輸出 22mA
供電 18~35VDC/ 小于28VDC防爆型
外殼材料 鑄鋁還氧涂層
防護(hù)等級(jí) NEMA(IP65)
防爆 ATEX II 1G 或II 1/2 D T 100℃ EEX ia II C T6...T3或EEX ia II B T6...T3
重量 2Kg(無探頭)公司:http://www.jhyprdz.com/
英普瑞主營產(chǎn)品:雷達(dá)料位計(jì) 流量積算儀 導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì) 智能差壓變送器