導(dǎo)波雷達(dá)液位計的原理及應(yīng)用

1、導(dǎo)波雷達(dá)料位計的原理及應(yīng)用導(dǎo)波雷達(dá)料位計的原理及應(yīng)用一、導(dǎo)波雷達(dá)料位計概述料位是工業(yè)生產(chǎn)中的一個重要參數(shù)。料位測量的方法很多，針對不同的工況和介質(zhì)可以使用不同測量原理的料位計，吹氣法、靜壓式、浮球式、重錘式、超聲波等幾種常用的料位測量儀表，都有各自的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍。導(dǎo)波雷達(dá)料位計運(yùn)用先進(jìn)的雷達(dá)測量技術(shù)，以其優(yōu)良的性能，尤其是在梢罐中有攪拌、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)料位計利用了電磁波的特殊性能來進(jìn)行料位檢測。電磁波的物理特性與可見光相似，傳播速度相當(dāng)于光

2、速。其頻率為300MHz-3000GHz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，被測介質(zhì)導(dǎo)電性越好或介電常數(shù)越大，回波信號的反射效果越好。雷達(dá)波的頻率越高，發(fā)射角越小，單位面積上能量（磁通量或場強(qiáng)）越大，波的衰減越小，導(dǎo)波雷達(dá)料位計的測量效果越好。1 .導(dǎo)波雷達(dá)料位計的基本原理導(dǎo)波雷達(dá)料位計組成：它主要由發(fā)射和接收裝置、信號處理器、天線、操作面板、顯示、故障報警等幾部分組成。發(fā)射-反射-接收是導(dǎo)波雷達(dá)料位計工作的基本原理。雷達(dá)傳感器的天線以波束的形式發(fā)射最小5.8GHz的雷達(dá)信號。反射回來的信號仍由天線接收，雷達(dá)脈沖信號從發(fā)射到接收的運(yùn)行時間與傳感器到介質(zhì)表面的距離以及物位

3、成比例。即：h=?H-vt/2?式中？h為料位；H為梢高；？丫為雷達(dá)波速度；t為雷達(dá)波發(fā)射到接收的間隔時間;2 .導(dǎo)波雷達(dá)料位計測量料位的先進(jìn)技術(shù)：(1)回波處理新技術(shù)的應(yīng)用從導(dǎo)波雷達(dá)料位計的測量原理可以知道，導(dǎo)波雷達(dá)料位計是通過處理雷達(dá)波從探頭發(fā)射到介質(zhì)表面然后返回到探頭的時間來測量料位的，在反射信號中混合有許多干擾信號，所以，對真實(shí)回波的處理和對各種虛假回波的識別技術(shù)就成為導(dǎo)波雷達(dá)料位計能夠準(zhǔn)確測量的關(guān)鍵因素。(2)測量數(shù)據(jù)處理：由于液面波動和隨機(jī)噪聲等因素的影響，檢測信號中必然混有大量噪聲。為了提高檢測的準(zhǔn)確度，必須對檢測信號進(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)據(jù)平滑方法

4、可以達(dá)到滿意的效果。此方法也可有效的克服罐內(nèi)攪拌器對測量的影響。(3)導(dǎo)波雷達(dá)料位計的特點(diǎn)：由于導(dǎo)波雷達(dá)料位計采用了上述先進(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)料位計具有比接觸式料位計和同類非接觸料位計更加優(yōu)良的性能?？稍趷毫訔l件下連續(xù)準(zhǔn)確地測量。操作簡單，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)。幾乎可以測量所有介質(zhì)。三、安裝應(yīng)注意的問題(1)當(dāng)測量液態(tài)物料時，傳感器的軸線和介質(zhì)表面保持垂直；當(dāng)測量固態(tài)物料時，由于固體介質(zhì)會有一個堆角，傳感器要傾斜一定的角度。(2)盡量避免在發(fā)射角內(nèi)有造成假反射的裝置。特別要避免在距離天線最近的1/3錐形發(fā)

5、射區(qū)內(nèi)有障礙裝置(因?yàn)檎系K裝置越近，虛假反射信號越強(qiáng))。若實(shí)在避免不了，建議用一個折射板將過強(qiáng)的虛假反射信號折射走。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濾出。(3)要避開進(jìn)料口，以免產(chǎn)生虛假反射。(4)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1/2處。(5)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)波管或旁通管測量。(6)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10mm棒式天線接管長度最大100或250mm接管直徑最小250mm可以采取加大接管直

6、徑的方法，以減少由于接管產(chǎn)生的干擾回波。(7)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)行測量。傳感器的類型牌要對準(zhǔn)導(dǎo)波管開孔的軸線。若被測介電常數(shù)小于4,需在導(dǎo)波管末端安裝反射板，或?qū)?dǎo)波管末端彎成一個彎度，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，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辦法是將探頭安裝位置提高，但是有時候安裝條件限制，不能提高的情況下，就應(yīng)采用將料位測量值與該梢的泵聯(lián)鎖的辦

7、法，解決這一難題：將最高料位設(shè)定值減小0.5m左右，當(dāng)料位達(dá)到該最高值時，即可停進(jìn)料泵或開啟出料泵。2 .導(dǎo)波雷達(dá)料位計被淹相應(yīng)的改進(jìn)辦法？解決這種問題的辦法是將導(dǎo)波雷達(dá)料位計改為導(dǎo)波管式測量。仍在原開孔處安裝導(dǎo)波管式導(dǎo)波雷達(dá)料位計，導(dǎo)波管高于排汽管0.2m左右，？這樣一來，即使出現(xiàn)料漿從排汽管溢出的惡劣工況，也不會使料位計天線被料漿淹沒，而且避免了攪拌器渦流的干擾及大量蒸汽從探頭處冒出，減少了對探頭的損害，同時由于導(dǎo)波管聚焦效果好，接收的雷達(dá)波信號更強(qiáng)，取得了很好的測量效果。使用導(dǎo)波管測量方式，可以改善表計測量條件，提高儀表測量性能，具有很高的推廣應(yīng)用價值。3 .關(guān)于泡沫對測量的影響：干泡沫

8、和濕泡沫能將雷達(dá)波反射回來，對測量無影響；中性泡沫則會吸收和擴(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，測量誤差較大或無法測量，在這種工況下，導(dǎo)波雷達(dá)料位計不具有優(yōu)勢，這是其應(yīng)用的局限性。4 .對于天線結(jié)疤的處理：介電常數(shù)很小的掛料在干燥狀態(tài)下對測量無影響，而介電常數(shù)很高的掛料則對測量有影響?？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)行料位測量。五、結(jié)束語導(dǎo)波雷達(dá)料位計是目前各類料位測量儀表計中適用范圍最廣、測量最精確、維護(hù)最方便的料位測量儀表。隨著其價格的進(jìn)一步降低，性價比的提高

9、，應(yīng)用將會越來越廣泛，在料位測量中發(fā)揮越來越重要的作用。本文對其進(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，希望能對大家提供一些借鑒和幫助。導(dǎo)波雷達(dá)物位計工作原理：導(dǎo)波雷達(dá)物位計是一種微波物位計，它是微波（雷達(dá)）定位技術(shù)的一種運(yùn)用。它是通過一個可以發(fā)射能量波（一般為脈沖信號）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。根據(jù)測量能量波運(yùn)動過程的時間差來確定物位變化情況。由電子裝置對微波信號進(jìn)行處理，最終轉(zhuǎn)化成與物位相關(guān)的電信號。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)物位計低）。一

10、般脈沖能量波的最大脈沖能量為1mW左右（平均功率為1pW左右），不會對其他設(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)測量，適用于溫度、壓力變化大、有惰性氣體或蒸汽存在的場合。具有以下特點(diǎn)1、通用性強(qiáng)：可測量液位及料位，可滿足不同溫度、壓力、介質(zhì)的測量要求，最高測量溫度可達(dá)800C,最大壓力可達(dá)5MPa,并可應(yīng)用于腐蝕、沖擊等惡劣場合。2、防掛料：獨(dú)特的電路設(shè)計和傳感器結(jié)構(gòu)，使其測量可以不受傳感器掛料影響，無需定期清潔，避免誤測量。3、免維護(hù)：測量過程無可動部件，不存在機(jī)械部件損壞問題，無須維護(hù)。4、抗干擾：接觸式測量，

11、抗干擾能力強(qiáng)，可克服蒸汽、泡沫及攪拌對測量的影響。5、準(zhǔn)確可靠：測量量多樣化，使測量更加準(zhǔn)確，測量不受環(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：-2050C;相對濕度：5%100%（包括直接濕）；環(huán)境壓力：86kPa108kPa;測量范圍：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：-40-250C；過程壓力：0.16Mpa;工作頻率：1.8GHz;響應(yīng)速度：n0.2S根據(jù)具體情況而定）重復(fù)性：士3mm;分辨率：1mm;電流信號：420mA/HART;精度：0.1%;通訊接口：HART通訊協(xié)議；電源：24VDC（+/-10%）/波紋電壓：1Vpp;耗電量：max22.5mA;防爆認(rèn)證：ExiaIICT6;外殼保護(hù)等級：IP68;兩線制接線：供電和信號輸出公用一根兩芯線；電纜入口:兩個M20x1.5（電纜直徑59mm）。型號及說明：TQ-DLUL廠家代號C18mm纜式探頭/不銹鋼（最