5. 導(dǎo)波管的設(shè)計(jì)指南
雷達(dá)傳感器的導(dǎo)波管一般用于DN50、DN80、DN100 和DN150 的法蘭。
● 圖一是用于DN50 法蘭的導(dǎo)波管,以此舉例進(jìn)行介紹。
導(dǎo)波管的內(nèi)壁必須光滑(平均粗糙度Rz≤30)。導(dǎo)波管可以采用拉伸的或縱縫焊接的不銹鋼管。通過(guò)焊接法蘭或管接頭的時(shí)候必須注意管內(nèi)壁上不能有焊縫或凸緣,在焊接前從內(nèi)側(cè)固定好套管和法蘭。
焊接時(shí)注意不要焊透套管壁。套管內(nèi)壁必須保持平滑。如果不小心焊透了套罐壁,您必須重新整平內(nèi)壁,否則會(huì)產(chǎn)生很大的虛假回波。
● 圖二介紹是用于DN100 法蘭的導(dǎo)波管。
DN80、DN100、DN150 法蘭的雷達(dá)傳感器帶喇叭口天線。對(duì)于這些傳感器,在傳感器一端可以通過(guò)一個(gè)平的焊接法蘭代替預(yù)焊的法蘭盤。
● 如果攪動(dòng)或流動(dòng)的介質(zhì),需要將導(dǎo)波管固定在容器底上。對(duì)于較長(zhǎng)的導(dǎo)波管,必須考慮使用分段固定。如果介質(zhì)介電常數(shù)?。ǎ?),雷達(dá)信號(hào)會(huì)穿透介質(zhì)。當(dāng)容器近似空倉(cāng)的時(shí)候,容器底的反射回波會(huì)影響測(cè)量??梢栽趯?dǎo)波管末端安裝折射板將容器底的反射回波折射走。通過(guò)折射板可以保證空倉(cāng)這一點(diǎn)的物位被準(zhǔn)確測(cè)量。如果不使用折射板,也可以將導(dǎo)波管的末端彎成一個(gè)彎度,同樣可以折射走容器底部的回波。
6. 虛假回波
由于安裝的不正確會(huì)產(chǎn)生很大的虛假回波,以下是經(jīng)常出現(xiàn)安裝錯(cuò)誤的舉例。
導(dǎo)波管末端彎曲示意圖旁通管末端彎曲示意圖
容器內(nèi)的突起部分
● 如果容器內(nèi)有上表面是平面的凸起部分,會(huì)對(duì)測(cè)量有很大的影響。必須在凸出部分上加一個(gè)折射板,以保證正常測(cè)量。
介質(zhì)附著
● 如果傳感器距離容器太近安裝,附著在容器壁上的介質(zhì)會(huì)造成虛假反射。傳感器應(yīng)該與容器壁保持一定距離。
容器內(nèi)的裝置
● 容器內(nèi)的裝置,比如:梯子等都會(huì)造成虛假回波。在設(shè)計(jì)安裝位置的時(shí)候,不能有任何專職阻擋雷達(dá)信號(hào)的運(yùn)行。
容器內(nèi)的支架
● 和其它容器裝置一樣,容器內(nèi)支架會(huì)造成很強(qiáng)的虛假回波。采用折射板可以很好地防止虛假反射。
7. 典型的安裝錯(cuò)誤
容器接管太長(zhǎng)
● 如果容器接管太長(zhǎng),會(huì)造成虛假反射。一定要保證喇叭口天線伸出接管至少10mm.如果使用棒式天線,容器接管的長(zhǎng)度為max.100 或60mm(棒長(zhǎng)545mm,容器接管zui長(zhǎng)250mm)。
喇叭口天線:正確與錯(cuò)誤的接管長(zhǎng)度
棒式天線正確與錯(cuò)誤的接管長(zhǎng)度
半球形或拱形罐頂
● 半球形或拱形罐頂相對(duì)于雷達(dá)傳感器就相當(dāng)于一個(gè)凸透鏡。如果雷達(dá)傳感器正好安裝再這個(gè)凸透鏡的焦點(diǎn)上,傳感器接受到的虛假回波會(huì)增強(qiáng)。*的安裝位置在容器半徑的1/2 處。
安裝在拱形罐頂上
介質(zhì)波動(dòng)大
● 如果介質(zhì)產(chǎn)生很強(qiáng)的渦流,比如: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(cè)量。注意導(dǎo)波管或旁通管內(nèi)不能附著介質(zhì)。如果介質(zhì)有可能產(chǎn)生附著的話,要使用100mm 標(biāo)準(zhǔn)的或更粗的導(dǎo)波管或旁通管。
傳感器沒(méi)有對(duì)準(zhǔn)介質(zhì)表面安裝
● 如果傳感器沒(méi)用對(duì)準(zhǔn)介質(zhì)表面安裝的話,測(cè)量信號(hào)就會(huì)減弱。必須將雷達(dá)傳感器的軸線垂直對(duì)準(zhǔn)介質(zhì)表面。
● 傳感器距離容器壁太近
如果傳感器距離容器太近,會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的虛假回波。附著的介質(zhì)、鉚釘、螺釘或焊縫都會(huì)造成虛假反射。所以傳感器一定要與容器壁保持一定距離。
● 如果反射條件好(液體介質(zhì)、沒(méi)有其它容器裝置),建議錐形發(fā)射角內(nèi)側(cè)不能有容器壁阻擋雷達(dá)信號(hào)運(yùn)行,如果發(fā)射條件不好,建議錐形發(fā)射角外側(cè)不能有干擾。
產(chǎn)生泡沫
● 介質(zhì)表面的又厚又稠的泡沫會(huì)造成測(cè)量誤差。必須對(duì)此采取措施,可以選用旁通管會(huì)使用其它測(cè)量方法,比如:電容式電極或靜壓式傳感器。
導(dǎo)波管安裝錯(cuò)誤
● 沒(méi)有開(kāi)通氣孔
在導(dǎo)波管上端必須開(kāi)通氣孔,如果不開(kāi)通氣孔,會(huì)造成錯(cuò)誤測(cè)量。
極性方向錯(cuò)誤
● 如果通過(guò)導(dǎo)波管測(cè)量,特別是為了混合導(dǎo)波管內(nèi)外的介質(zhì),導(dǎo)波管上開(kāi)圓形孔或矩形孔,特別要注意極性方向。
● 導(dǎo)波管的兩排孔(成180°)必須和雷達(dá)信號(hào)的極性方向處在同一個(gè)平面上。雷達(dá)信號(hào)的極性方向總是和雷達(dá)傳感器的標(biāo)牌一側(cè)處在同一個(gè)平面上。
8. KTRD80系列尺寸
9. 法蘭外形尺寸圖
10. 發(fā)射角和虛假反射
● 雷達(dá)信號(hào)通過(guò)天線系統(tǒng)聚焦,雷達(dá)波束的發(fā)射就像手電筒的光束,呈錐形。錐形發(fā)射角的大小取決于天線尺寸。
● 錐形發(fā)射內(nèi)的任何物體都會(huì)反射雷達(dá)信號(hào)。特別是zui近的幾米內(nèi)的管道、支架或其它裝置造成的虛假反射特別強(qiáng)。
比如:距離發(fā)射天線6 米處的虛假回波要比18 米處的強(qiáng)9 倍。
● 對(duì)于遠(yuǎn)處的虛假反射面,雷達(dá)信號(hào)的能量倍分散到一個(gè)很大的面積上,這樣反射回來(lái)的虛假信號(hào)就很弱,不像近處的
虛假回波對(duì)測(cè)量的影響很大。
● 一定要沿傳感器軸線方向垂直介質(zhì)表面發(fā)射,而且要避免在整個(gè)發(fā)射角內(nèi)有任何裝置,特別是距離天線zui近的1/3區(qū)域內(nèi)。
● 如果發(fā)射的雷達(dá)信號(hào)可以垂直到達(dá)介質(zhì)表面,而且沒(méi)有任何容器裝置,這樣的測(cè)量條件是的。
11. 儀表線性
12. 測(cè)量條件
注意事項(xiàng)
?? 測(cè)量范圍從波束觸及罐底的那一點(diǎn)開(kāi)始計(jì)算,但在特殊情況下,若罐低為凹型或錐形,當(dāng)物位低于此點(diǎn)時(shí)無(wú)法進(jìn)行測(cè)量。
?? 若介質(zhì)為低介電常數(shù)當(dāng)其處于低液位時(shí),罐底可見(jiàn),此時(shí)為保證測(cè)量精度,建議將零點(diǎn)定在低高度為C 的位置。
?? 理論上測(cè)量達(dá)到天線*的位置是可能的,但是考慮到腐蝕及粘附的影響,測(cè)量范圍的終值應(yīng)距離天線的*至少100mm。
?? 對(duì)于過(guò)溢保護(hù),可定義一段安全距離附加在盲區(qū)上。
?? zui小測(cè)量范圍與天線有關(guān)。
?? 隨濃度不同,泡沫既可以吸收微波,又可以將其反射,但在一定的條件下是可以進(jìn)行測(cè)量的。
?? 當(dāng)測(cè)量范圍超出時(shí),儀表輸出為22mA 電流。
13. 接線方式
14.調(diào)試
KTRD80 可以通過(guò)三種方式調(diào)試:
?? 通過(guò)顯示調(diào)整模塊KTPM
?? 通過(guò)調(diào)試軟件KTSOFT
?? 通過(guò)HART 手持編程器
14.1通過(guò)編程模塊調(diào)試(KTPM)
?? KTPM 編程器由6 個(gè)按鍵和一個(gè)液晶顯示屏,可以顯示調(diào)整菜單和參數(shù)設(shè)置。其功能相當(dāng)于一個(gè)分析處理儀表。
14.2 通過(guò)KTSOFT軟件調(diào)試
無(wú)論那種信號(hào)輸出,4…20mA/HART,雷達(dá)傳感器都可以通過(guò)軟件進(jìn)行調(diào)試。采用KTSOFT 軟件進(jìn)行儀表調(diào)試,需要一個(gè)儀表CONNECTCAT 驅(qū)動(dòng)器。使用軟件調(diào)試的時(shí)候,給雷達(dá)儀表加電24VDC,同時(shí)在連接HART 適配器前端加一個(gè)250 歐姆的電阻。如果一體式HART 電阻(內(nèi)部電阻250 歐姆)的供電儀表,就不需要附加外部電阻,HART 適配器可以和4…20mA 線并聯(lián)。
14.3 通過(guò)HART手持編程器
基本參數(shù)工作頻率:6.8GHz
波束角: KTRD82
測(cè)量范圍:0…35m
重復(fù)性:±2mm
分辨率:1mm
采樣:回波采樣55 次/s
響應(yīng)速度:>0.2s(根據(jù)具體使用情況而定)
電流信號(hào):4…20mA
精度:<0.1%
KTRD82 : PTFE
通訊接口HART 通訊協(xié)議
KTRD82(PTFE 棒式天線) :翻邊法蘭DN50、DN80、DN100、DN150、DN200、DN250
電源電源:24V DC(+/-10%),波紋電壓:1Vpp
耗電量:max22.5mA
環(huán)境條件溫度:-40℃…+70℃
容器壓力(表壓)-1…40bar
防爆認(rèn)證Exia II C T6
外殼保護(hù)等級(jí)IP67
兩線制接線供電和信號(hào)輸出共用一根兩芯導(dǎo)線
電纜入口2 個(gè)M20*1.5 或2 個(gè)1/2NPT(電纜直徑5…9mm)
16. 產(chǎn)品選型KTRD82