雷达液位计的产品分类、选型要点和调试安装注意事项

 

随着国内能源储备需求量的急速增加，许多储备罐区工程的数量也不断增加，对于石油罐区的油料液位的监测与控制是一项重要的日常工作，液位仪表在其中发挥了重要的作用，是实现罐区自动化控制的重要组成部分。雷达液位计作为优势明显的新型液位测量仪表，越来越多地出现在石油罐的液位控制之中。雷达液位计一开始是从油轮的液面测量中发展而来的，其特点是无盲区、非接触测量、不受被测液体的物理特性变化影响，些特点解决了原先大多数标准插入式仪表检测元件易被介质污染和腐蚀等诸多难题；而且雷达液位计发出的安全波，能可靠地测量其它液位测量仪表所达不到的液位测量精度此外，它的雷达波还能穿透许多泡沫或烟雾、蒸汽介质，而不受变化的环境影响，而能可靠地测量其液位的精确值。
 
并且由于雷达液位计可实现模拟信号与数字信号兼容，符合HART协议，能为用户提供更多具有吸引力的方案，特别适用于液面波动大、凝洁、悬浊液、非常粘稠浆液、脏污介质及有腐蚀性的液面测量。因此是一种可靠性、性价比高的的罐区液位检测仪表，我公司目前供货与服务的用户已经遍及国内各地，在雷达液位计的选型、安装、使用、后期维护过程中积累了丰富的经理，欢迎各类有产品需求的用户与我公司合作。本文即是为大家针对于雷达液位计选型、安装及使用上的相关信息作一个简单介绍。
 
1.雷达式液位计的工作原理及分类

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雷达式液位计根据脉冲-回波方式工作，其工作天线向被测对象发射出波长较短的微波脉冲，一部分微波穿过了被测介质，另外一部分在被测物料的表面产生反射后，由发射器接收，也就是说，发射器同时还起着接收器的作用。发射天线到物料表面的距离正比于微波脉冲的运行时间：D=C.t/2式中：D为发射天线与物料间的距离；C为光速；t为运行时间。
发射与反射波束中的每一点都采用超声采样方法来采集，经信号处理后得到介质与发射天线之间的距离，但这种测量原理不适合于近距离的高精度测量。
 
如果希望高精度测量，则需要应用频差原理。假设1个40米高的空罐，微波往返的时间大约是1.33*10-7s。而当逐渐满罐时，往返时间还会逐渐减少，在如此小的测量范围内，要想达到高精度（1mm），用测量时间的办法来计算准确的距离是十分困难的。于是，复合脉冲雷达技术应运而生，应用这种技术，一段经调制的脉冲被同一天线发射和接收，由被测介质表面返回的脉冲信号不断地与天线发射的一个固定频段的脉冲信号作比较，其频差代表了所测距离，从而测得液位高度。
 
依据测量原理的不同，雷达式液位计可分为两类。一类是控制级雷达式液位计，其精度一般在10mm左右；另一类是计量级雷达式液位计，它可用于准确计量结算，精度达1mm。从结构上看，又可分为杆式天线、喇叭天线和缆式天线等几种。
 
2.主要性能特点和选型

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各厂商生产的雷达式液位计工作频率不同， 以前的产品一般在5.8～10.3GHz之间，目前26GMHz的雷达液位计已经成为主流，润中仪表科技有限公司雷达液位计的生产线升级已经完成，现在供应市场的全部是26GMHz的高频雷达液位计产品。波源的发射功率均很低，如EH公司的产品发射功率为0.25mW，能量密度为0.00015W/c㎡，而移动电话的发射功率为2W，能量密度为0.001W/cm²；微波炉内的能量密度为1W/cm²，炉门口的泄漏量为0.005W/cm²。可见雷达式液位计是很安全的，可安装于各种金属、非金属容口在或贮槽内，对人体及环境均无伤害。
 
从原理上来看，微波测量与温度、压力及灰尘无关，因此适用于高温条件下的测量，但此时为了保证系统工作的安全可靠，应采取特殊的法兰对天线部分进行空气冷却。微波传输不需要空气介质，所以在真空或受压条件下也能进行测量，某些型号的产品高工作压力可达6.4MPa，微波在物料表面被反射时，信号强度会衰减，而当介电常数过小时，则信号会衰减过大，导致无法测量。因此要求被测物料的介电常数不得低于一定的值，其具体大小取决于量程大小，对具体某种型号的产品而言，被测介质的介电常数越低，则测量范围就越小。而对导电物料进行测量时，测量过程与相应的介电常数无关。
 
在选型时，应充分考虑被测物料的具体情况。根据工艺介质的公称压力、公称直径和温度选择对应的连接法兰，根据量程、介质的介电常数、摇晃程度、涡旋及泡沫等，决定天线尺寸，量程越大、介电常数越低，则天线尺寸应该越大；如测量场合为强腐蚀性，应选用表面涂覆防腐蚀的材料的杆式天线测量系统；如测量场合为高温（超过2000C）、高压时，应选用带天线延伸管的高温型和高压型；若介质易冷凝则可选用带屏蔽管的杆式天线系统。
 
当进行限位探测时，EH公司推出了微波限位开关，它由只发射器、只接收器和只包括了供电及继电器输出的组合装置构成，由微波发射器发出的信号被安装于径向位置上的接收器接收，若微波信号因物料的吸收而衰退减发生变化，则位于接收器中的放大器触发输出继电器，由于绝缘塑料板，如聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯及聚酯板等对微波几乎不产生衰减作用，所以此种开关极宜对壁厚达几个厘米的塑料罐进行非接触式限位探测。当此种开关用于金属储罐上时，由于微波遇到金属表面会发生强反射，必须在罐壁上加装合适的塑料窗口，以确保微波信号顺利地通过。
 
3.调试安装及使用

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雷达液位计输出的模拟信号，其上4～20mADC叠加数字信号，实现模拟信号与数字信号兼容，符合HART协议，它能为用户提供更多具有吸引力的方案，特别适用于液面波动大、凝结、悬浊液、非常粘稠浆液、脏污介质及有腐蚀性的液面测量。具有持续频率自标定，确保稳定的测量精度的自标定测量功能；符合HART协议的数字通讯，可借助通讯设备或便携式手持设备进行液位变量的处理；输出为模拟信号叠加HART数字信号，应用4～20mAHATR手操器可将输出信号组状为液位，经计算的体积或标准体积；所有的组态信息和程序都存储于不可擦除存储器内，当中断电源，重新供电后，所有的数据都可以重新恢复；连续的自标定其频率来保证指标中的液位的精度。
 
雷达式液位计安装时应注意下面一些问题：
（1）发射天线中心轴线与被测物料表面保持垂直，并与罐壁至少保证30cm的间距。
（2）天线喇叭口的前端应伸入料罐内部，以减少由于安装接管和设备间焊缝所造成的发射能量损失。
（3）避免安装于贮罐中心位置，因为这样会使虚假回液增强。
（4）不要安装在加料口的上方主要为防止加料时可能产生辐射被被测液面反射的有效回波大得多的虚假回波。
 
4.结束语

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由于雷达式液位计无可动部件，没有机械磨损、非接触式测量、维护量少、标定简单、精度高，某些**公司的产品平均无故障时间（MTBF）已超过60年，并具有其它一些物位仪表所没有的优点，所以得到越来越**的应用。
 
近年来，新的技术层出不穷。有的雷达液位计加大发射功率，取样次数高达每秒几十次，已经可以用于带多层搅拌桨叶的容器液位测量。有的利用平面天线技术，它在平面天线上分布多点发射源，同时发射并接收电磁波，信号同时离开平面天线，抵达液面后，一个干净的平面波被返回，凭借**的序列回波，可以达到极高的物位测量精度。还有如宽矩阵线性平面天线技术，避免了由于罐壁反射对测量精度的影响。
 
随着技术进步，雷达式液位计必将以其独到的优点在各行业中得到更**的应用。