導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)的原理及應(yīng)用

1、導(dǎo)波雷達(dá)料位計(jì)的原理及應(yīng)用一、導(dǎo)波雷達(dá)料位計(jì)概述料位是工業(yè)生產(chǎn)中的一個(gè)重要參數(shù)。料位測(cè)量的方法很多，針對(duì)不同的工況和介質(zhì)可以使用不同測(cè)量原理的料位計(jì)，吹氣法、靜壓式、浮球式、重錘式、超聲波等幾種常用的料位測(cè)量儀表，都有各自的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍。導(dǎo)波雷達(dá)料位計(jì)運(yùn)用先進(jìn)的雷達(dá)測(cè)量技術(shù)，以其優(yōu)良的性能，尤其是在槽罐中有攪拌、溫度高、蒸汽大、介質(zhì)腐蝕性強(qiáng)、易結(jié)疤等惡劣的測(cè)量條件下，顯示出其卓越的性能，在工業(yè) 生產(chǎn)中發(fā)揮著越來越重要的作用。二、原理及技術(shù)性能雷達(dá)波是一種特殊形式的電磁波，導(dǎo)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(cè)。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 300M

2、Hz-3000GH。z 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(cè)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(chǎng)強(qiáng)）越大，波的 衰減越小，導(dǎo)波雷達(dá)料位計(jì)的測(cè)量效果越好。 . 導(dǎo)波雷達(dá)料位計(jì)的基本原理 導(dǎo)波雷達(dá)料位計(jì)組成：它主要由發(fā)射和接收裝置、信號(hào)處理器、天線、操作面板、 顯示、故障報(bào)警等幾部分組成。發(fā)射反射接收是導(dǎo)波雷達(dá)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)射最小的雷達(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=

3、?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；. 導(dǎo)波雷達(dá)料位計(jì)測(cè)量料位的先進(jìn)技術(shù)：（ ） 回波處理新技術(shù)的應(yīng)用從導(dǎo)波雷達(dá)料位計(jì)的測(cè)量原理可以知道， 導(dǎo)波雷達(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(cè)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)就成為導(dǎo)波 雷達(dá)料位計(jì)能夠準(zhǔn)確測(cè)量的關(guān)鍵因素。（ ） 測(cè)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(cè)信號(hào)中必然混有大量噪聲。為了提 高檢測(cè)的準(zhǔn)確度，必須對(duì)檢測(cè)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)

4、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(cè)量的影響。（ ） 導(dǎo)波雷達(dá)料位計(jì)的特點(diǎn)：由于導(dǎo)波雷達(dá)料位計(jì)采用了上述先進(jìn)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，導(dǎo)波雷達(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。 可在惡劣條件下連續(xù)準(zhǔn)確地測(cè)量。 操作簡(jiǎn)單，調(diào)試方便。 準(zhǔn)確安全且節(jié)省能源。 無需維修且可靠性強(qiáng)。 幾乎可以測(cè)量所有介質(zhì)三、安裝應(yīng)注意的問題（）當(dāng)測(cè)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(cè)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。（）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

5、離天線最近的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。（）要避開進(jìn)料口，以免產(chǎn)生虛假反射。（）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，最佳安裝位置在容器半徑的處。（）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(cè)量。（）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 mm。棒式天線接管長度最大 100 或 250mm。接管直徑最

6、小 250mm?？梢圆扇?加大接管直徑的方法，以減少由于接管產(chǎn)生的干擾回波。（）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 要的最低液位，這樣才能在管道中進(jìn)行測(cè)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(cè)介電常數(shù)小于，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導(dǎo)波雷達(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第一個(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

7、 下，就應(yīng)采用將料位測(cè)量值與該槽的泵聯(lián)鎖的辦法，解決這一難題：將最高料位 設(shè)定值減小左右，當(dāng)料位達(dá)到該最高值時(shí)，即可停進(jìn)料泵或開啟出料泵。 2導(dǎo)波雷達(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導(dǎo)波雷達(dá)料位計(jì)改為導(dǎo)波管式測(cè)量。仍在原開孔處安裝 導(dǎo)波管式導(dǎo)波雷達(dá)料位計(jì)，導(dǎo)波管高于排汽管左右， ?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(cè)量效果。使用導(dǎo)波管測(cè)量方式， 可以改善表計(jì)測(cè)量條件，提高儀表測(cè)量性能 , 具有很高的推

8、廣應(yīng)用價(jià)值。 3關(guān)于泡沫對(duì)測(cè)量的影響： 干泡沫和濕泡沫能將雷達(dá)波反射回來，對(duì)測(cè)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(cè)量誤差較大或無法測(cè)量，在這種工況下，導(dǎo)波雷達(dá)料位計(jì)不具有優(yōu)勢(shì)，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(cè)量無影響，而介電常數(shù)很高的掛料則對(duì)測(cè) 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(cè)量。五、結(jié)束語 導(dǎo)波雷達(dá)料位計(jì)是目前各類料位測(cè)量儀表計(jì)中適用范圍最廣、測(cè)量最精確、維護(hù)

9、 最方便的料位測(cè)量儀表。隨著其價(jià)格的進(jìn)一步降低，性價(jià)比的提高，應(yīng)用將會(huì)越 來越廣泛，在料位測(cè)量中發(fā)揮越來越重要的作用。本文對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)的闡述，旨 在為廣大維護(hù)人員更好地使用和掌握它，希望能對(duì)大家提供一些借鑒和幫助。導(dǎo)波雷達(dá)物位計(jì) 工作原理： 導(dǎo)波雷達(dá)物位計(jì)是一種微波物位計(jì)， 它是微波（雷達(dá)） 定位技術(shù)的一種運(yùn)用。它是通過一個(gè)可以發(fā)射能量波（一般為脈沖信號(hào)）的裝置 發(fā)射能量波，能量波在波導(dǎo)管中傳輸，能量波遇到障礙物反射，反射的能量波由 波導(dǎo)管傳輸至接收裝置，再由接收裝置接收反射信號(hào)。根據(jù)測(cè)量能量波運(yùn)動(dòng)過程 的時(shí)間差來確定物位變化情況。由電子裝置對(duì)微波信號(hào)進(jìn)行處理，最終轉(zhuǎn)化成與 物位相關(guān)的電信號(hào)。

10、能量輻射水平低，該設(shè)備使用能量波的是脈沖能量波（頻率 一般比智能雷達(dá)物位計(jì)低） 。一般脈沖能量波的最大脈沖能量為 1mW左右（平均功 率為 1W 左右），不會(huì)對(duì)其他設(shè)備以及人員造成輻射傷害。適用范圍及特點(diǎn)： 導(dǎo) 波微波物位儀表用于對(duì)液體、漿料及顆粒料等介電常數(shù)比較小的介質(zhì)的進(jìn)行接觸 連續(xù)測(cè)量 ，適用于溫度、壓力變化大、有惰性氣體或蒸汽存在的場(chǎng)合。具有以下 特點(diǎn) 1 、通用性強(qiáng)：可測(cè)量液位及料位，可滿足不同溫度、壓力、介質(zhì)的測(cè)量要 求，最高測(cè)量溫度可達(dá) 800，最大壓力可達(dá) 5MPa，并可應(yīng)用于腐蝕、沖擊等惡 劣場(chǎng)合。 2 、防掛料：獨(dú)特的電路設(shè)計(jì)和傳感器結(jié)構(gòu)，使其測(cè)量可以不受傳感器 掛料影響，

11、無需定期清潔，避免誤測(cè)量。 3 、免維護(hù)：測(cè)量過程無可動(dòng)部件，不 存在機(jī)械部件損壞問題，無須維護(hù)。 4 、抗干擾：接觸式測(cè)量，抗干擾能力強(qiáng)， 可克服蒸汽、泡沫及攪拌對(duì)測(cè)量的影響。 5 、準(zhǔn)確可靠：測(cè)量量多樣化，使測(cè)量 更加準(zhǔn)確，測(cè)量不受環(huán)境變化影響，穩(wěn)定性高，使用壽命長。主要技術(shù)參數(shù)： 正 常工作條件：環(huán)境溫度： -20 50；相對(duì)濕度： 5% 100%（包括直接濕）；環(huán)境 壓力：86kPa108 kPa；測(cè)量范圍： 06 米，纜式最大可達(dá) 35米；過程連接： 螺 紋 或者法蘭；過程溫度： -40 -250 ；過程壓力： 6Mpa；工作頻率： ；響 應(yīng)速度： （根據(jù)具體情況而定）重 復(fù) 性： ± 3mm ；分 辨 率： 1mm ；電 流信號(hào)： 4 20mA/HAR；T精度： <% ；通訊接口： HART 通訊協(xié)議 ；電 源： 24V DC（+/-10%） / 波紋電壓： 1Vpp；耗 電 量： ；防爆認(rèn)證： Exia II CT6 ； 外殼保護(hù)等級(jí)： IP68 ；兩線制接線： 供電和信號(hào)輸出公用一根兩芯線；電纜入 口： 兩個(gè) M20（電纜直徑 5 9mm）。 型號(hào)及說明： TQ-DLUL 廠家代號(hào) C1 8 纜式探頭 / 不銹鋼（最大量程 35m、 -40250） 探頭型式及材料 C2 10 桿式 探頭/