一、 概述
雷達液位計是一種利用微波而實現的液位測量儀表,用于對儲罐,緩沖罐,穩波管,旁通管中的液體,顆粒,漿料,固體的液位進行液位測量,具有不受溫度,壓力,蒸汽的影響,也不受被測介質物理特性變化等影響的有點。多年來,在電力,石化,冶金,化工等領域得到了廣泛的應用。其特點在于:應用微波實現測量,應用范圍廣,可用于液體,乳狀體,熔融體等形態物體的液位測量;被測介質可以是易燃易爆,腐蝕性強的高溫,高壓狀態物質。采用數字與模擬兩種輸出方式,可以單臺或者多臺按總線式配置,方便與上位監控計算機通訊。具有智能化處理能力,有回波抑制功能,抗干擾能力強。儀表具有防爆功能,可以帶到現場操作。通過對不同天線的選擇,達到抗腐蝕性要求。
二、工作原理及特性
雷達液位計是按“俯視式"時間形成測量原理進行工作的,用于測量探頭安裝處到液位表面的間距。其結構非常簡單,主要由儀表外殼,過程連接和天線組成。
微波脈沖從天線出向被測介質表面發射,發射波在液面處唄反射,反射波被同一天線接收,發射及反射波束均被采樣,經信號處理后得到過程連接處到被測介質表面的距離D,D正比于微波脈沖的時間行程T,即D=C*T2(C為光速)。因過程連接處到測量液位零點的距離E已知,由此可以算出液位高度L=E-D。
通常,雷達液位計采用工作頻率為26GHz的微波脈沖信號,測量范圍可達30M,并在30M范圍內任意設定。其智能話程度很高,輸出4~20mA標準模擬信號并疊甲HART協議數字通信信號。對于電流輸出型,測量液位下限E點和測量液位上線F點分別對應輸出4mA和20Ma。對于數字輸出型,分別對應物位的0%和100%。 通過現場操作顯示器可把E.F等若干參數輸入雷達液位計,并存儲在內部EPROM中,雷達液位計在E和F設定值之間進行測量。
三、測量系統
1.單點測量系統
單點測量系統如下圖所示:
雷達液位計采用兩線制24VDC供電,可以通過現場操作顯示器進行現場組態。或者經過接口卡,將雷達液位計傳出的模擬信號轉變為數字信號,傳送至上位監控PC機上進行遠程組態。
通過PC機可以觀察到測量曲線,看到有哪些干擾,干擾物在何位置及干擾幅度有多大,并可以啟動干擾自動抑制功能,是測量精度更加可靠。
2.多路測量系統
多路測量系統如圖3所示:
多個雷達液位計的模擬輸出信號通過接口模塊和轉換器,進行數字轉換及傳送,然后連接到上位監控總線系統。上位監控PC通過總線,按接口模塊的不同地址位與各個雷達液位計進行組態和數據傳輸。
3.多路數字測量系統
除了上面的4~20MA輸出,雷達液位計也可以選擇帶數字輸出接頭的型號。將雷達液位計輸出連接到現場總線上。采用具有數字輸出的雷達液位計,在數據傳輸中能保證較高的測量精度,利用段耦合器將測量總線與輸出總線進行電氣上隔離,增加了系統的安全性和抗干擾性。
4.雷達液位計的量程選擇
一般情況下可根據下面三種情況選擇雷達液位計的量程
4.1 當儲罐液體表面平穩時:對于介電常數小于1.4的介質,最大量程為5M;對于介電常數大于1.4小于4的介質,最大量程為10M;對于介電常數大于4小于10的介質,最大量程為15M;對于介電常數大于10的液體,最大量程為30M。
4.2 當儲罐液體表面有紋波時:對于介電常數小于1.4的介質,最大量程為3M;對于介電常數大于1.4小于4的介質,最大量程為5M;對于介電常數大于4小于10的介質,最大量程為10M;對于介電常數大于10的液體,最大量程為15M。
4.3 在儲罐內安裝穩波管或者罐外安裝旁通管時,由于雷達液位計發射的微波沿管壁向下傳導,能量損失小,最大量程可以適當擴大。
四.安裝方式
在安裝時應注意:發射天線中心軸線與被測介質表面保持垂直,并與罐壁至少保證20CM的間距。避免安裝在儲罐中心位置,因為這樣會使虛假回波增強。盡量避開進料口,攪拌器等干擾源;盡量避開震動,高壓清洗及橫向負載。雷達液位計可以采用螺紋或者法蘭直接安裝在罐頂部,也可以安裝在導波管或者旁通管頂部。與傳統液位計相比具有以下優點:
安裝簡便,安裝費用低,在煉油廠罐區測量應用是,可以不用清罐,直接西永原油條件安裝,節省時間和費用;
維護費用低,幾乎免維護,要求備品備件少,節省勞動強度,提高生產效率;
智能化,精度高,工作可靠,功能強大。有自檢,干擾抑制,隨時顯示,檢查輸出電流值,人工模擬輸出液位計等功能。輸出數字信號可以進行通訊,保證系統升級。
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