浅析雷达液位计在液位测量中的应用
前言
雷达液位计是20世纪60年代中期国外开始生产使用的新技术产品。在初期,它主要用于海船油槽液位测量。它克服了以前使用机械式接触型液位仪表的诸多缺点,比如清洗的困难和维修的不便等。随后,雷达液位计被用于在岸上储罐液位的测量以及炼油装置中液位的测量。自上个世纪九十年代以来,雷达液位计大量进入过程检测仪表的市场,由于测量精度高、超群的耐高温高压的能力以及采用了非接触的测量方式使安装使用简易方便,其较高的可靠性成为近十年来罐区液位过程监测的首选仪表。
一、原理
雷达液位计采用发射-反射-接收的工作模式。雷达液位计的天线发射出电磁波,这些波经被测对象表面反射后,再被天线接收,电磁波从发射到接收的时间与到液面的距离成正比,关系式如下:
D=CT/2
式中 D--雷达液位计到液面的距离
C--光速
T--电磁波运行时间
雷达液位计记录脉冲波经历的时间,而电磁波的传输速度为常数,则可算出液面到雷达天线的距离,从而知道液面的液位。
在脉冲发射暂停期间,天线系统将作为接收器,接收反射波,同时进行回波图像数据处理,给出指示和电信号。
二、特点
1. 雷达液位计采用一体化设计,无可动部件,不存在机械磨损,与机械部件的液位测量仪表相比使用寿命较长。
2.雷达液位计能用于大部分液位的液位测量,其发出的微波能穿过真空,不需要传输媒介,受大气、蒸汽、罐内挥发雾的影响小。
3.采用非接触式测量,不受罐内液位密度、浓度等物理特性影响。测量范围大、抗腐蚀能力强。
4.安装方便、故障率低、维护容易、精度高、可靠性高。
5.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。
6.仪表辐射率低,对周围环境及人员基本上没有伤害。
三、安装应注意的问题
雷达液位计能否正确测量,依赖于反射波的信号。如果在所选择安装的位置,液面不能将电磁波反射回雷达天线,或在信号波的范围内有干扰物反射干扰波给雷达液位计,雷达液位计都不能正确反映实际液位。因此,合理选择安装位置对雷达液位计十分重要,在安装时应注意以下几点:
1. 雷达液位计天线的轴线应与液位的反射表面垂直。
2.尽量避免在发射角内有造成虚假反射的装置。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,使雷达液位计较容易地将虚假信号滤出。
3.要避开槽罐液体入口,以免产生虚假反射。
4.不要安装在拱形罐的中心处,否则会产生多重虚假回波,干扰回波会导致信号丢失。也不能距离罐壁很近安装,如果安装的雷达液位计离管壁过近就可能得到的是管壁的介电常数,直接导致了被测参数的不准确。最佳安装位置在容器半片式电感器径的1/2处。
5.要避免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测量。
6.若安装在接管上,天线必须从接管伸出来。喇叭口天线伸出接管至少10mm。棒式天线接管长度最大100或250mm。接管直径最小250mm。可以采取加大接管直径的方法,以减少由于接管产生的干扰回波。
7.关于导波管天线:导波管内壁一定要光滑,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。雷达液位计的类型牌要对准导波管开孔的轴线。若被测介电常数小于4,需在导波管末端安装反射板,或将导波管末端弯成一个弯度,将容器底的反射回波折射走。
四、关于测量应注意的问题
雷达液位计要实现正确测量,除了选择合理的安装位置外,还要注意以下几个问题:
1.测量范围从波束触及罐低的那一点开始计算,但在特殊情况下,若罐底为凹型或锥形,当物位低于此点时无法进行测量。
2.理论上测量达到天线尖端的位置是可能的,但是考虑到腐蚀及粘附的影响,测量范围的终值应距离天线的尖端至少