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雷達液位計的原理、安裝及其構成的液位测量系

作者:江蘇苹果为什么上不了AG视讯自動化儀表有限公司
  現代化的工業生産複雜程度不斷提高,對于傳統的液位測量儀表來說,傳統的液位測量裝置由于其固有的缺點已不能適用現代工業生産的需求,許多情況下的測量效裏大打折扣,甚至有的無法滿足現場的測量要求。新的需求促求更新的儀表,雷達液位計就是其中具有代表性的産品,目前雷達液位計作爲一種新型的液位測量裝置受到普遍關注,市場需求非常旺盛,在許多大型的工業采購項目中成爲重要的液位測量儀表品種。爲了幫助朋友們了解這種性能卓越的儀表,小編撰此文詳盡地介紹了雷達液位計的工作原理及特性,測量系統的組成,選型要求和安裝要點等。  
 一、引 言
雷達液位計是一种利用微波而实现的液位测量仪,用于对储罐、缓冲罐、稳波管、旁通管中的液体、颗粒、浆料的物位进行非接触式测量,具有不受温度、压力、惰性气体和蒸汽的影响,也不受被测介质物理特性变化等影响等优点,近年来在电力、石化、冶金、化工等领域得到了广泛应用。其特点在于:应用微波实现非接触式测量,应用范围广,可用于液体、乳状体、熔融体等形态物体的液位测量;被测介质可以是易燃、易爆、腐蚀性强的高温、高压状态物质。采用数字与模拟两种输出方式,可以单台或多台按总线式配置,能方便地与上位监控计算机相连接。具有智能化数据处理能力,雷達液位計有一干扰回波抑制功能。该仪表辐射率低,仅为1LW,对周围环境及人员没有危害。具有保安防爆功能,可带到现场操作。通过对不同天线的匹配选择,从而具有抗腐蚀功能。性能可靠、价格合理。
 
  二、工作原理及其特性
雷達液位計是按“俯视式”时间行程测量原理进行工作的,用于测量探头安装处到液位表面的间距。其结构非常简单,主要由仪表外壳、过程连接和短杆天线组成。天线起始处有一将脉冲延迟发射100mm或250mm的屏蔽管,以确保测量不受安装接管处冷凝或粘附的影响。其测试原理见图1。
雷達液位計
微波脉冲从天线处向被测介质表面发射,发射波在液面处被反射,反射波被同一天线接收,发射技术交流技术TECHNOLOGY及反射波束中的每一点都采用超声采样方法来采集,发射及反射波束均被采样,经信号处理后得到过程连接处到被测介质表面的距离D,D正比于微波脉冲的时间行程T,即:D=C×T2(C是波束传播速度,为常数)。因过程连接处到测量液位零点的距离E已知由此可算出液位高度L=E-D。通过本机显示或外部系统接口可手工或半自动地输入表格进行线性化处理,以便测量球罐、柱形罐、卧罐和圆柱锥底罐等容器的物位。通常,雷達液位計采用工作频率为5.8GHz的微波脉冲信号,测量范围可达20m,并在20m范围内任意设定。其智能化程度较高,输出4~20mA标准模拟信号并叠加HART协议数字通信信号,对于电流输出型,测量液位下限E点和测量液位上限F点分别对应输出4mA和20mA。对于数字输出型,则分别对应物位的0%和100%。通过现场操作显示器可把E、F等若干参数输入雷達液位計,并存储在内部EPROM中,雷達液位計在E与F设定值之间进行测量。
三、測量系統
  1.單點測量系統
单点测量系统如图2所示。雷達液位計采用两线制24VDC供电,可以通过现场操作显示器进行现场组态。或经过接口卡FXA191,将雷達液位計传送出的模拟信号转变为数字信号,传送至上位监控PC机上进行远程组态组态时将液位下限E及液位上限F等参数输入雷達液位計,利用现场操作显示器时以菜单形式显示,可显示复位、零点、满量程、容器映图、锁定、解锁等功能。通过PC机可以观察到测量曲线,看到有哪些干扰,干扰物在何位置及干扰幅度有多大,并可启动干扰自动抑制功能,使测量精度更加可靠。
  2.多路測量系統
四、安裝方式
多个雷達液位計的模拟输出信号通过FXN672接口模块和ZA转换器,进行数字转换及传送,然后连接到上位监控总线系统,总线可选用MODBUS、PROFIBUS、FIP、INTERBUS等总线。上位监控计算机通过总线按接口模块的不同地址位与各个雷達液位計进行组态与数据传输。
在安装时应注意: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。避免安装在储罐中心位置,因为这样会使虚假回波增强。尽量避开下料区,搅拌器等干扰源;尽量避开震动,高压清洗及横向负载。雷達液位計可以采用螺纹或法兰直接安装在罐顶部,也可安装在导波管或旁通管顶部。与传统接触式液位计相比具有以下优点:安装简便,安装费用低。在炼油厂罐区测量应用时,可以不用清罐和倒罐,直接利用原有条件安装,节省时间和费用;维护费用低,几乎免维护,要求备品备件量少,节约资金。降低了仪表工的劳动强度,提高了生产效率;智能化,精度高,工作可靠,功能强大。有自检、干扰抑制、随时显示、检查输出电流值、人工模拟输出液位值和电流值等功能,并可将罐内液位转换成体积显示和输出。输出数字信号可以进行通信,保证将来系统升级。
雷达波是一种特殊形式的电磁波,电磁波的物理特性与可见光相似,传播速度相当于光速。其频率为300MHz-3000GHz,雷達物位計利用了电磁波的特殊性能来进行料位检测。发射—反射—接收是雷達液位計的基本工作原理,
       雷達物位計发射的电磁波可以穿透空间蒸汽、粉尘等干扰源,遇到障碍物易于被反射,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。用于液体或固体的非接触液位變送器 不受电导常数,温度,压力和密度变化影响, 雷達物位計的精度可达±1mm 测量范围可达100m ,罐底跟踪(TBF)方式用于测量低电导常数,介质法兰温度可达250°C 介质温度-60°C—600°C 压力可达64bar,雷達物位計适用于酸碱储罐、浆料储罐、固体颗粒、小型储油罐。各类导电、非导电介质、腐蚀性介质。如煤仓、灰仓、油罐、酸罐等。其以测量压力容器内液位,可以疏忽高温、高压、结垢和冷凝物的影响优势,以及精度较高、与介质无直触摸摸、耐腐蚀性强、可在真空环境中运用,雷達物位計因其设备简洁等特点得到了广泛应用,在液位测量中得到广泛的应用,正在过程测量领域发挥越来越重要的作用。
一、雷達物位計订货选型需要知道的数据:
    1、被测量的介质类型,液体还是固体。如果是液体:液面是否有蒸汽、雾气、泡沫、波浪、搅拌、漂浮物;如果是固体:是否有粉尘。
   2、介質的低~高溫度,低~大壓力。
   3、介质的腐蚀性,如果是放在罐子内的,雷達物位計需要知道罐子的材质,有没有防腐的衬里。
   4、高频雷達液位計是否需要防爆、防腐。
   5、測量範圍是幾米,要求盲區是多少。
   6、連接方式:法蘭連接、螺紋連接。
   7、工作環境:例如敞口的池子、有蓋板的池子、臥罐、立罐、球罐,罐子是否同大氣壓等。
   8、工作電壓:24VDC。
   9、輸出信號:4~20mA電流。
二、雷達物位計使用注意事项:
  1、本仪表在室外使用,好安装遮阳篷或者保护箱,以免时间长了,液晶屏受阳光照射而老化。如果在有腐蚀性气体的环境中使用,需要加装防腐外套,并且拧紧仪表的外表壳和进出线端子。雷達物位計在有腐蚀性气体或液体的场合使用,或者在海边、海上使用,需要选用防腐型的。
  2、電線、電纜保護管,要注意密封防止積水,防止被老鼠等齧齒類動物撕咬。
   3、仪表虽然自身带有防雷器件,但雷達物位計在多雷地区使用时,建议在仪表的进出线端另外安装专用的防雷装置。
  4、儀表在特別炎熱、寒冷的地方使用,即周圍環境溫度有可能超出儀表的工作要求時,建議在液位儀周圍加設防高、低溫裝置。
  5、雷達要和被測的液面垂直,在雷達的電磁波發射的錐形的範圍內不能有其它障礙物。
   6、如果在<-20℃或>+60℃的溫度下使用,請事先聯系本公司的技術服務部門。
   7、雷達物位計使用环境有粉尘、蒸汽、雾气,液面有泡沫、漂浮物,液体有搅拌,波浪等情况请事先联系本公司技术服务部门,需要区别对待。
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