如今,物位测量领域困扰着一些大型固体料仓的物位测量和液体液位的测量,特别是用于50~100米以内的充满粉尘和扰动的加料 状态下的料仓和高温强腐蚀性下的液体。相关技术的仪表电容或导 波雷达TDR在放料时物位下降时会受到很强的张力负载,可能会损 坏仪表或把仓顶拉塌掉。重锤经常有埋锤的问题,需要经常维修, 大多数其他机械式仪表也是这样。而高粉尘工况又可能会超出非接 触式超声波物位测量系统的能力。雷达液位计是通过雷达技术的应 用,来实现液位测量功能的一种新型的液位仪表。雷达液位计是通 过发射能量极低的极短微波脉冲信号,配合天线系统对反射回信号 的接收,就能实现判断液面高度的目的。

雷达物位计

1定义 

微波物位计简称雷达(Radar)物位计,雷达是英文Radio Detection and Raging,雷达物位计采用高频振荡器作为微波的发 生器,发生器产生的微波经导波管将它引到辐射天线上,并向下射 出,当微波遇到物料时一部分被吸收,一部分被反射回来,通过测 量发射波和物位反射波之间某种参数关系来实现物位测量。它可以 在工业频率波段范围内正常测量,波束能量低,可以安装在各种金 属容器、非金属容器或管道内,对液体、浆料及颗粒料的物位进行 非接触式的连续测量。适用于粉尘、温度及压力变化大,有惰性气 体及蒸汽和强腐蚀性液体存在的各种场合。对人体及环境并无影响 和伤害。雷达物位计它还具有不受介质密度的影响,不受介电常数 变化的影响,不需要在现场进行调校等优点,对我们化工生产来说, 都是不错的选择。

2工作原理 

微波物位计工作原理和雷达类似:通过天线向被测物质发射微 波,由物质反射的回波送回发射器,与发射波进行比较,确定目标 存在并且计算出发射器到目标的实际距离。然后通过测出微波发射 和反射回来的时间而得到容器内物位的一种仪表,可是在工况比较 复杂的情况下,依然存在虚假回波,用最新的微处理技术和调试软 件也可以准确的分析出物位的回波。输入天线接收反射的微波脉冲 并将信息传输给电子线路,微处理器对此信号进行处理,识别出微 脉冲在物料表面所产生的回波。正确的回波信号识别由智能软件完 成,精度可达到毫米级。距离物料表面的距离D与脉冲的时间行程 T成正比:

D=C×T/2

其中c为光速

因空罐的距离E已知,则物位L为:

I =E D 、

通过输入空罐高度E(=零点),满罐高度F(=满量程)及一些应用参数来设定,应用参数将自动使仪表适应测量环境。

对应于4-20mA输出。

3分类 

雷达物位计按工作方式可以分为非接触式和接触式两种。 非接触式微波物位计常用喇叭或杆式天线来发射与接收微波, 对于料仓,仪表安装在料仓顶部,不与被测介质接触,对于液体安 装在罐的顶部,微波在料仓和罐顶上部空间传播与返回。安装简单、 维护量少,并且不受罐仓内气体成分、粉尘、温度变化等的影响 深受我们的欢迎,可替代劳动强度大的人工投尺或带重锤的卷尺、 维修率高的接触式仪表。因此,非接触式微波物位计是近年来发展 最快使用最广的物位测量仪表。

4 雷达液位计的特点

雷达液位计最大的特点是在恶劣条件下功效显著。不受空气密度的影响,无论是有毒介质,还是腐蚀性介质,无论是固体、液体还是粉尘性、浆状介质,它都可以进行测量。在测量方面,具有以下特点:

雷达液位计由于电磁波的特点,不受环境因素的影响。所以测量的应用场合比较广泛。雷达液位计与介质表面无接触,属于非接 触式测量,它能够准确、快速地测量不同的介质。发射天线几乎不 受温度、压力、环境因素的影响(500℃时影响仅为0.018%,50bar 时为0.8%)。在波束范围内接头引起的干扰回波和进料口或出料口 的噪声引起的干扰回波可由内部的模糊逻辑控制自动进行抑制。雷 达液位计在真空、非真空状态下都可进行测量,并且准确安全,可 靠性高。可以不受任何条件限制,适用于各种场合。雷达液位计所 采用材料的化学成分、机械性能都相当稳定。微波几乎不受任何因 素的干扰,和测量介质几乎不直接接触,可以被应用于所有场合, 如真空测量、液位测量或料位等测量。由于所选用的高级材料,对 情况比较复杂的环境条件下都很耐用,可以提供比较准确可靠、长 期稳定的模拟量或数字量的物位信号。雷达液位计还提供故障报警 以及自诊断功能。它可以根据操作显示面板提供的错误代码分析故 障原因,及时判断故障予以解决,使维护校正更加快捷方便、准确, 保证生产正常运行。

5 雷达液位计的应用与安装要求 

雷达液位计可用于金属或非金属容器,可测量腐蚀性的液体, 浆料,固体。雷达液位计的天线应平行于罐壁测量,有利于微波的 传输。雷达液位计的天线安装位置到距罐壁距离应大于30cm以上, 以避免将槽壁上的虚假信号误认为是回波信号。建议探头安装在罐 直径的1/6—1/4之间,应尽量避开下料口端、搅拌器等干扰源, 因为液体在注入时会产生幅度比被测液位反射的有效回波大得多的 虚假回波,在波束范围内无固定物,提高信号的可靠程度。接管直 径应小于或等于屏蔽管长度(1OOmm或250ram)。

6效体液位计的改造

鉴于雷达上述优点和我公司目前效体现状,将在原有的基础上对新建效体液位计进行改造,我公司原来效体液位计是用镍材质的双法兰液位计,使用不到半年就腐蚀,经常碱结晶,这样不仅成本高,而且劳动强度大,给测量和维护带来了困难。所以我们经过仔细研究和技术改造,对新建效体液位进行改造, 采用了URT雷达液位计,它可以进行固体和液体连续物位测量,耐腐蚀,耐高温,测量准确,拆装也方便, 4~20mA有源输出,适用于各种防爆场合。

URT雷达液位计可用于对粉末或小颗粒固体及液体进行连续物位测量。测量不受介质密度、温度变化及气室内粉尘堆积等因素影响。过程连接可以选用%以上螺纹和DN40/1~以上法= 0

· 缆式探头主要用于测量固体料位,测量范围可达35m/Il4.83ft

· 杆式探头主要用于测量液体料位

·同轴探头用于测量液体料位

·可选以下标准的系统接口:

·HART(标准),4~20mA

·PROFIBUS—PA

· 基金会现场总线

·可进行远程操作和显示

通过改造前后两个液位计的比较,雷达液位计安全,可靠性高,测量准确,采用同轴探头进行测量,可以完全不受罐内介质密度、温度和安装短管上的安装位置等因素的影响。使用时间长,降低了成本,维护率低,大大降低了维修次数,减少了劳动强度,对人体及环境均无伤害。为化工生产稳定运行发挥着巨大的作用。

7 结束语

对上述液位计的选用,是根据新疆天业化工公司120万吨pvc几年的运行经验和专业技术人员的精心研究得出的总结,测量准确,安全可靠性高,而公司在对片碱装置相关技术改造的同时,对自动控制与管理也越来越重视,从实际出发,结合世界工业自动化领域的先进技术,并在我公司首次成功应用,保证了烧碱系统的正常运行。


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