雷達液位計的產品分類、選型要點和調試安裝注意事項

 

隨著國內能源儲備需求量的急速增加，許多儲備罐區工程的數量也不斷增加，對于石油罐區的油料液位的監測與控制是一項重要的日常工作，液位儀表在其中發揮了重要的作用，是實現罐區自動化控制的重要組成部分。雷達液位計作為優勢明顯的新型液位測量儀表，越來越多地出現在石油罐的液位控制之中。雷達液位計一開始是從油輪的液面測量中發展而來的，其特點是無盲區、非接觸測量、不受被測液體的物理特性變化影響，些特點解決了原先大多數標準插入式儀表檢測元件易被介質污染和腐蝕等諸多難題；而且雷達液位計發出的安全波，能可靠地測量其它液位測量儀表所達不到的液位測量精度此外，它的雷達波還能穿透許多泡沫或煙霧、蒸汽介質，而不受變化的環境影響，而能可靠地測量其液位的精確值。
 
并且由于雷達液位計可實現模擬信號與數字信號兼容，符合HART協議，能為用戶提供更多具有吸引力的方案，特別適用于液面波動大、凝潔、懸濁液、非常粘稠漿液、臟污介質及有腐蝕性的液面測量。因此是一種可靠性、性價比高的的罐區液位檢測儀表，我公司目前供貨與服務的用戶已經遍及國內各地，在雷達液位計的選型、安裝、使用、后期維護過程中積累了豐富的經理，歡迎各類有產品需求的用戶與我公司合作。本文即是為大家針對于雷達液位計選型、安裝及使用上的相關信息作一個簡單介紹。
 
1.雷達式液位計的工作原理及分類

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雷達式液位計根據脈沖-回波方式工作，其工作天線向被測對象發射出波長較短的微波脈沖，一部分微波穿過了被測介質，另外一部分在被測物料的表面產生反射后，由發射器接收，也就是說，發射器同時還起著接收器的作用。發射天線到物料表面的距離正比于微波脈沖的運行時間：D=C.t/2式中：D為發射天線與物料間的距離；C為光速；t為運行時間。
發射與反射波束中的每一點都采用超聲采樣方法來采集，經信號處理后得到介質與發射天線之間的距離，但這種測量原理不適合于近距離的高精度測量。
 
如果希望高精度測量，則需要應用頻差原理。假設1個40米高的空罐，微波往返的時間大約是1.33*10-7s。而當逐漸滿罐時，往返時間還會逐漸減少，在如此小的測量范圍內，要想達到高精度（1mm），用測量時間的辦法來計算準確的距離是十分困難的。于是，復合脈沖雷達技術應運而生，應用這種技術，一段經調制的脈沖被同一天線發射和接收，由被測介質表面返回的脈沖信號不斷地與天線發射的一個固定頻段的脈沖信號作比較，其頻差代表了所測距離，從而測得液位高度。
 
依據測量原理的不同，雷達式液位計可分為兩類。一類是控制級雷達式液位計，其精度一般在10mm左右；另一類是計量級雷達式液位計，它可用于準確計量結算，精度達1mm。從結構上看，又可分為桿式天線、喇叭天線和纜式天線等幾種。
 
2.主要性能特點和選型

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各廠商生產的雷達式液位計工作頻率不同， 以前的產品一般在5.8～10.3GHz之間，目前26GMHz的雷達液位計已經成為主流，潤中儀表科技有限公司雷達液位計的生產線升級已經完成，現在供應市場的全部是26GMHz的高頻雷達液位計產品。波源的發射功率均很低，如EH公司的產品發射功率為0.25mW，能量密度為0.00015W/c㎡，而移動電話的發射功率為2W，能量密度為0.001W/cm²；微波爐內的能量密度為1W/cm²，爐門口的泄漏量為0.005W/cm²。可見雷達式液位計是很安全的，可安裝于各種金屬、非金屬容口在或貯槽內，對人體及環境均無傷害。
 
從原理上來看，微波測量與溫度、壓力及灰塵無關，因此適用于高溫條件下的測量，但此時為了保證系統工作的安全可靠，應采取特殊的法蘭對天線部分進行空氣冷卻。微波傳輸不需要空氣介質，所以在真空或受壓條件下也能進行測量，某些型號的產品高工作壓力可達6.4MPa，微波在物料表面被反射時，信號強度會衰減，而當介電常數過小時，則信號會衰減過大，導致無法測量。因此要求被測物料的介電常數不得低于一定的值，其具體大小取決于量程大小，對具體某種型號的產品而言，被測介質的介電常數越低，則測量范圍就越小。而對導電物料進行測量時，測量過程與相應的介電常數無關。
 
在選型時，應充分考慮被測物料的具體情況。根據工藝介質的公稱壓力、公稱直徑和溫度選擇對應的連接法蘭，根據量程、介質的介電常數、搖晃程度、渦旋及泡沫等，決定天線尺寸，量程越大、介電常數越低，則天線尺寸應該越大；如測量場合為強腐蝕性，應選用表面涂覆防腐蝕的材料的桿式天線測量系統；如測量場合為高溫（超過2000C）、高壓時，應選用帶天線延伸管的高溫型和高壓型；若介質易冷凝則可選用帶屏蔽管的桿式天線系統。
 
當進行限位探測時，EH公司推出了微波限位開關，它由只發射器、只接收器和只包括了供電及繼電器輸出的組合裝置構成，由微波發射器發出的信號被安裝于徑向位置上的接收器接收，若微波信號因物料的吸收而衰退減發生變化，則位于接收器中的放大器觸發輸出繼電器，由于絕緣塑料板，如聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯及聚酯板等對微波幾乎不產生衰減作用，所以此種開關極宜對壁厚達幾個厘米的塑料罐進行非接觸式限位探測。當此種開關用于金屬儲罐上時，由于微波遇到金屬表面會發生強反射，必須在罐壁上加裝合適的塑料窗口，以確保微波信號順利地通過。
 
3.調試安裝及使用

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雷達液位計輸出的模擬信號，其上4～20mADC疊加數字信號，實現模擬信號與數字信號兼容，符合HART協議，它能為用戶提供更多具有吸引力的方案，特別適用于液面波動大、凝結、懸濁液、非常粘稠漿液、臟污介質及有腐蝕性的液面測量。具有持續頻率自標定，確保穩定的測量精度的自標定測量功能；符合HART協議的數字通訊，可借助通訊設備或便攜式手持設備進行液位變量的處理；輸出為模擬信號疊加HART數字信號，應用4～20mAHATR手操器可將輸出信號組狀為液位，經計算的體積或標準體積；所有的組態信息和程序都存儲于不可擦除存儲器內，當中斷電源，重新供電后，所有的數據都可以重新恢復；連續的自標定其頻率來保證指標中的液位的精度。
 
雷達式液位計安裝時應注意下面一些問題：
（1）發射天線中心軸線與被測物料表面保持垂直，并與罐壁至少保證30cm的間距。
（2）天線喇叭口的前端應伸入料罐內部，以減少由于安裝接管和設備間焊縫所造成的發射能量損失。
（3）避免安裝于貯罐中心位置，因為這樣會使虛假回液增強。
（4）不要安裝在加料口的上方主要為防止加料時可能產生輻射被被測液面反射的有效回波大得多的虛假回波。
 
4.結束語

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由于雷達式液位計無可動部件，沒有機械磨損、非接觸式測量、維護量少、標定簡單、精度高，某些著名公司的產品平均無故障時間（MTBF）已超過60年，并具有其它一些物位儀表所沒有的優點，所以得到越來越廣泛的應用。
 
近年來，新的技術層出不窮。有的雷達液位計加大發射功率，取樣次數高達每秒幾十次，已經可以用于帶多層攪拌槳葉的容器液位測量。有的利用平面天線技術，它在平面天線上分布多點發射源，同時發射并接收電磁波，信號同時離開平面天線，抵達液面后，一個干凈的平面波被返回，憑借極佳的序列回波，可以達到極高的物位測量精度。還有如寬矩陣線性平面天線技術，避免了由于罐壁反射對測量精度的影響。
 
隨著技術進步，雷達式液位計必將以其獨到的優點在各行業中得到更廣泛的應用。