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雷达料位计的工作原理及选型指导

      雷达料位计是用于测量料位的非接触式传感器仪表,适用于液体储罐,固体料仓、过程容器或强粉尘易结晶、结露的场合。具有低维护,高性能、高精度、高可靠性,使用寿命长等优点。可以适应高温、高压、蒸汽等恶劣的生产环境。

    雷达料位计具有免维护、无冲击和磨损、不会挂料等现象,无配件更换问题、寿命长,且安装简单、标定简单,也不受料仓内气体成分、粉尘、温度变化等的影响的优点,在实际料位测量领域获得了广泛的应用。

1、雷达料位计的工作原理

  雷达料位计是利用超高频电磁波经天线向被探测容器的料面发射,当电磁波碰到料面后反射回来,传感器检测出发射波及回波的时差,从而计算出料面的高度。被测介质导电性越好或介电常数越大,回波信号的反射效果越好。雷达传感器利用特殊的时间间隔调整技术将每秒的回波信号进行放大、定位,然后进行分析处理。因此雷达料位传感器可以在0.1s内细致地分析处理这些被放大的回波信号,无须花费很多时间来分析频率。

  雷达料位计主要由发射和接收装置、信号处理器、天线、操作面板、显示等几部分组成。发射一反射一接收是雷达料位计工作的基本原理。它分为时差式和频差式。时差式是发射频率固定不变,通过测量发射波和反射波的运行时间,并经过智能化信号处理器,测出被测料位的高度。这类雷达料位计的运行时间与料位距离的关系为:t=2d/c。式中C为电磁波传播速度,C=3×10⁸m/s;d为被测介质料位和探头之间的距离m ; t为探头从发射电磁波至接收到反射电磁波的时间s。频差式是测量发射波与反射波之间的频率差,并将这频率差转换为与被测液位成比例关系的电信号。这种料位计的发射频率不是一个固定频率,而是一等幅可调频率。

2、雷达料位计的特点

  雷达料位计在易燃、易爆、强腐蚀性、高温、粘稠等恶劣的测量条件下,更显示出其的性能,特别适用于大型立罐和球罐等的测量。对其性能的了解,有利于雷达料位计的正确运用。

3、雷达料位计的选型

 3.1 根据被测介质来选择雷达料位计

   •  被测介质为液体, 所有雷达产品均可满足,如小量程储罐,则推荐用80GHz雷达液位计。

   •  被测介质为固体小颗粒/粉末,或者小量程料仓,建议用80GHz雷达料位计。

3.2 根据天线形状来选择雷达料位计

      天线是雷达料位计关键部件,天线的形状决定雷达波的聚焦和灵敏度。

   •   喇叭口天线适用于绝大多数场合,聚焦特性特别好。现场许多液体储罐或固体料仓都选用此类型天线,但不适用于腐蚀性介质的测量。

   •   杆式天线的安装法兰尺寸小,化学稳定性好,易清洗,对冷凝水的粘附不敏感,特别适用于测量腐蚀性介质(如硫磺)及较窄的安装短管里进行高精度测量。

   •   法兰下置型天线适用于高温介质、腐蚀性介质或不能在顶部安装的环境。

   •   抛物面天线聚焦性好,不受加热蒸汽的影响,特别适用于带加热蒸汽的大型容器的罐内测量,如渣油、沥青等的测量,测量范围可达40m。

   •   80G雷达一般采用球形天线,信号收集能力比较强。

4、雷达料位计安装注意事项

   •    尽量避免安装在发射角内有造成假反射的装置,如限位开关、温度传感器等。特别要避免在距离天线最近的1/3锥形发射区内有障碍装置(因为障碍装置越近,虚假反射信号越强)。若实在避免不了,建议用一个折射板将过强的虚假反射信号折射走。这样可以减小假回波的能量密度,使传感器较容易地将虚假信号滤出。

   •   不可安装于入料口的上方,以免产生虚假反射。

   •   传感器不要安装在拱型罐的中心处(否则传感器收到的虚假回波增强),也不能距离罐壁很近安装,由罐的内壁至安装短管的外壁之间的距离应大于罐直径的1/6。

   •   传感器不要安装在有很强涡流的地方。如:由于搅拌或很强的化学反应等,建议采用导波管或旁通管安装方式。

   •   若传感器安装在接管上,天线必须从接管伸出来,喇叭口天线伸出接管至少10mm。如果喇叭口长度小于安装短管时,应使用天线延伸管。杆式天线接管长度及直径应根据不同厂家产品要求进行,杆式天线必须伸出安装短管。

   •   关于导波管:导波管内壁一定要光滑,直径均匀,不得进行焊接,任何过渡段不得产生0.1mm的焊缝;两排导波槽夹角180° (不是90°);导波槽宽度或孔径最大为管直径1/10,去毛刺,其数量和长度不会对测量产生影响;两孔之间的间距为15cm…50cm,下面开口的导波管必须达到需要的最低液位,这样才能在管道中进行测量。

5、雷达料位计应用中存在的问题及解决方法

   仪表的密封:电缆进线口、仪表盖密封不严导致雨水或其他液体、粉尘、潮湿气体等进入仪表内部,引起仪表电路部分出现故障。因此一定要定密封接头,并且要安装好。必要时可定保护盖,把整个仪表包起来不失为一种好方法。

     天线结疤的处理:介电常数很小的挂料在干燥状态下对测量无影响,而介电常数很高的挂料则对测量有影响。可用压缩空气吹扫(或清水冲洗),且冷却的压缩空气可降低法兰和电气元件的温度。还可用酸性清洗液定期清洗结疤,但在清洗期间不能进行测量。

  所以,只有详细了解被测物及其容器的技术参数后,根据现场实际情况选用适合的雷达料位计,雷达料位计才能长期、可靠的运行。