雷达料位计范文

雷达料位计范文（精选9篇）

雷达料位计 第1篇

干熄焦是相对于湿熄焦而言, 采用惰性气体熄灭炽热焦炭的一种熄焦方法。我国干熄焦技术应用, 开始于20世纪八十年代, 进入21世纪, 干熄焦技术在我国的研究和应用日臻成熟, 目前, 国内干熄能力位于世界第一位。

干熄炉预存室料位是干熄焦系统中一个不可缺少的重要工艺检测参数, 为保障焦炭生产的连续、安全、稳定, 必须获得真实、准确的预存室料位, 过高或过低都会影响生产的连续性和系统的稳定性。

1 预存室料位检测的发展情况

预存室料位的被测介质为1000℃左右的红焦, 考虑到红焦在干熄过程中的介质特性和工况条件, 对预存室料位的设计一般采用非接触的测量方式, 主要有两种:一种是射线料位计。在干熄焦发展初期, 干熄炉预存室料位检测采用的是射线料位计, 在极端的工况条件下, 这种料位测量的可靠性、灵敏度和精度是比较高的, 使用寿命也很高。但射线料位计经过长时间运行, 辐射源会逐渐衰减, 从而影响测量效果, 加大维护量, 同时存在辐射源泄漏的风险。另一种为雷达料位计。随着干熄焦技术的发展, 雷达料位计逐渐开始应用在预存室料位检测中, 采用高频段, 窄波束角的雷达波, 能够适应干熄炉恶劣的工况条件。雷达料位计具有准确安全、可靠性高、精度高、抗粉尘干扰等优点, 操作简单且安装调试方便。

由于人们心理上对放射线料位计的疑虑和抵触, 已有一些单位通过实施技术改造, 将射线料位计改为雷达料位计。在近几年新设计的项目中, 往往使用雷达料位计取代射线料位计。

2 雷达料位计的工作原理

雷达波是一种电磁波, 可以穿透干熄炉中的粉尘等干扰源, 雷达料位计利用电磁波的物理性能来进行料位测量, 通过位于预存室顶部探头天线发射连续调频的高频雷达波对干熄炉内红焦料位进行连续的检测。当雷达波信号经红焦表面反射后, 回波被天线接收, 分析该反射波与发射波之间的频率差异, 计算出间隔时间, 从而获知空间高度, 进而反映出物位高度。

通过公式:

式中:h物位高度;H安装高度;V雷达波的速度。V=C=300000km/s;T雷达波从发射到接受的间隔时间。

可以精确计算出料位。

雷达料位计的设备组成:

雷达料位计由耐高温材质的锥形雷达天线、天线吹扫装置、雷达头、炉体连接基座、隔温透波装置、导波管、变送处理单元 (发射机、接收机、电源及显示器、还有数据录取设备、抗干扰设备等辅助设备) 、保护箱、安装附件、专用通讯器及电缆、编程工具、调试维护设备等组成。

高温雷达料位计选用220V.AC供电, 在料位计内部通过软件换算, 可以现场显示出当前干熄炉内的红焦物料高度。输出4~20m A标准模拟量信号叠加上HART协议;方便进入控制系统, 使用手操器进行调试。

3 雷达料位计的安装使用

能否获得准确的测量值, 取决于反射波信号的接受效果, 选择的安装位置应能将雷达波准确的反射回雷达天线, 减少干扰物反射干扰波, 使雷达料位计可以正确的反映真实料位。避免在发射角内有造成假反射的物体, 特别要避免在距离天线最近的1/3锥形发射区内有阻碍物体, 障碍越近, 虚假发射信号越强。被测介质为固体物料时, 因介质会有一个堆焦, 雷达安装时要倾斜一定的角度。

对于安装在预存室顶部的雷达料位计, 一般安装在预存室锥顶端, 料位计的安装以干熄炉砌筑县中心为基准点, 安装角度考虑到能够精确测量到上极限料位, 设计专用的测量通道, 避免移动机械碰撞。

正常作业时, 预存室内的温度高达1050℃ (最高1100℃) , 高温介质的热传导和热辐射, 会对料位计发射探头造成损害。设计时一般使用氮气自动吹扫来实现设备的冷却和清扫。也可以通过隔温透波装置将预存室上开的孔密封住, 雷达通过隔温透波装置来测量预存室内料位, 隔温透波装置耐温应能达到1200℃以上, 而且表面需做抗粘附处理, 防止吸附挥发的粉尘。

4 雷达料位计存在的问题

4.1 雷达天线易结焦粉问题

结焦会对测量结果造成影响, 目前的一般在设计应选用表面需做抗粘附处理的隔温透波装置同时采用氮气吹扫的方式加以清扫。

4.2 雷达料位计的死区问题

通常雷达料位计都存在一个死区问题, 在死区空间内, 雷达料位计无法正常工作。在设计时应将安装位置高于上极限料位一定距离, 该距离需大于雷达料位计的死区范围, 以避免雷达料位计工作在死区范围内, 造成料位无法显示。

5 结语

雷达料位计具有适应复杂的工况条件和无污染的优势, 与射线料位计相比对操作和维护人员有更好的安全性。测量精度高, 无移动部件, 与被测物料不接触, 无需经常维修和再标定, 对灰尘不敏感, 适用于干熄炉内高温及多粉尘的工况。

在我公司设计的济钢干熄焦、柳钢干熄焦、河南顺成干熄焦, 四川达钢干熄焦等工程中已经成功投用, 完全能够达到工艺要求, 效果良好。

雷达液位计的基本工作原理 第2篇

雷达液位计具有故障报警及自诊断功能。根据操作显示模块提示的错误代码分析故障，及时确定故障予以排除，使维护校正更加方便、准确，保障仪表的正常运行。

6、适用范围广，几乎可以测量所有介质

从槽罐体的形状来说，雷达液位计可以对球罐、卧罐、柱形罐、圆柱椎体罐等的液位进行测量；从罐体功能来说，可以对储罐、缓冲罐、微波管、旁通管中的液位进行测量；从被测介质来说，可以对液体、颗粒、料浆等进行测量。雷达液位计的应用

1、安装注意事项

（1）天线平行于测量槽壁，利于微波的传播。

（2）安装位置距槽壁距离应大于30cm，以免将槽壁上的虚假信号误做回波信号。

（3）尽量避开下料区、搅拌器等干扰源，使波束范围内无固定物，提高信号的可信度。

雷达料位计 第3篇

【关键词】雷达液位计 原油储罐 外浮顶 导波管 阵列天线

浮顶罐已经成为了储备基地普遍采用的原油储罐，而储罐的液位数据极其重要，不但要防止油罐冒顶、抽真空等事故发生，还要根据液位变化计算出储罐中原油输转、存储的体积量。在保障安全生产的前提下完成贸易交接。目前经常采用的液位计主要有伺服式液位计、钢带式液位计、磁致伸缩液位计及雷达液位计等几类，其中前几种均属于接触式的测量原理，对于原油这种粘稠的介质，其维护量较大，故障率较高，因此不宜采用。而雷达液位计由于采用了非接触式的测量原理，因而具有操作简单、维护方便等优点。

1.雷达液位计的特点

雷达液位计之所以受到诸多油田企业的青睐，主要是因为该测量方法相对于其他方法来说，具有诸多优势。首先，雷达液位计是一体化设计，在具体使用过程中，各个机械之间不会出现磨损的情况，使用寿命较长。其次，雷达液位计在测量过程中其天線所发射出来的电磁波，在传输的过程中不会受到任何介质的阻碍，不但能够及时测量，而且测量的结果精度高。再次，雷达液位计的测量范围很大，最大可以达到35m 左右，可以适用于高温、高压的液位测量。最后，雷达液位计中所涉及到的天线，所采用的都是高质量的材料，具有较强的抗腐蚀性，即使在极其恶劣的环境下，也能够正常使用。

2.非接触式雷达液位计的基本原理

对于非接触式雷达液位测量，目前存在两种主要调制技术，即脉冲雷达技术和调频连续波雷达（FMCW）技术。

（1）非接触式脉冲雷达发送微波信号，信号在产品液面反弹并返回测量仪。变送器对发射信号和接收的回波信号之间的时间差进行测量，然后板载微处理器利用下列公式对液面距离进行计算。

距离=（光速x时间差）/2

只要将应用场合的测量参照高度（通常为储罐或旁通管底部）输入到变送器的程序中，微处理器即可计算出液位。误差一般为5～10mm.

（2）调频连续波（FMCW）雷达也向产品表面传送微波，但传送雷达波不再是固定的工作频率，而是被调制成围绕基本工作频率、以固定速率连续变化的高频率信号（GHz级）。雷达信号被液体表面反射后，天线接收回波由于雷达波频率不断变化，使回波与新发射的雷达波的频率不同而形成频率差Af。Af与雷达头到液面的距离（a）成正比。基于这种频率数字信号的FMCW技术是一种数字化技术，它能够有效地提高信噪比并获得更高的精度，误差低于1mm。

这两种方式的液位计都有其各自的特点，脉动冲式地是在时域中进行信号的分析，而调频连续波是在频域中进行信号的分析。两者相比较而言，前者的测量精度较低，但功耗较低，可采用二线制。后者的测量精度较高但功耗大，电子电路较为复杂，而且必须采用四线制。对于计量级高精度雷达液位计，测量原理可采用调频连续波式（FMCW）。

3.浮顶罐雷达液位计的选型及安装

3.1浮顶罐雷达液位计的选型

由于原油浮顶储罐的构成介质中，涉及到钢制浮盘，我们曾经将带喇叭天线的雷达安装在支架上测量其浮盘，但由于浮顶本身在上下移动过程中的摆动、变形等因素，效果不理想。

因此，如何透过浮盘来对储罐内的液位进行有效测量便成为了液位仪表选择所面临的一项主要问题。一种解决的办法是将雷达安装在浮顶的导向柱上。但是，由于原油是一种粘度较大的介质，当其从高液位下降到低液位时，会在导波管内产生严重的挂壁现象，影响测量效果。目前，可供雷达液位计选择的天线类型主要有锥形天线（喇叭口）、杆形、导波管阵列天线和抛物面型天线几种。如图1：

根据之前对普通储罐天线选择的经验来看，天线发射电磁波信号的能力以及抗干扰能力与其尺寸是有直接关系的，尺寸越大，其发射电磁波的能力就越强，抗干扰能力也随之增强。反之，则越弱。由此可见，在三种可选天线中，效果最好的应该是抛物面型天线，但这种类型的天线只适合普通原油储罐。根据浮顶罐的特点，该选择带有导波管的雷达天线：即锥形（喇叭口）和阵列天线，利用这种类型的天线对液位进行测量，可以用导波管穿过浮盘进行直接检测，轻松的解决了上述问题。事实证明，此种方法不仅能够直接对液位进行测量，而且其测量结果也非常精确。

在原油外浮顶罐中， 图2 所示为喇叭天线雷达在有挂壁现象的导波管内所测得的回波曲线。图中实际液位在距离罐顶15.5米 左右，但由于挂壁的影响，雷达指示值经常在某高位（距离罐顶4.17米））与实际液位之间跳动。究其原因，是传统的喇叭天线或杆式天线的电磁波的能量分布特性。图3所示为喇叭天线所发射电磁波在导波管中的能量分布。图中深色部分为能量密度大的部分，浅色部分为能量密度小的部分。从中可以看出，电磁波与导波管的管壁有较大面积的接触，因此，当导波管内壁不平整（例如焊缝、粘附等）时，会影响测量的效果。

为了克服导波管内壁不平整对测量的影响，我们采用阵列天线这种特殊的天线，它能够动态平衡电磁波能量的方向，使其不触及管壁。这种阵列天线实际上是一个由若干个小天线组成的天线阵，其电磁波在导波管内的能量分布如图4所示。所发射的电磁波的能量集中在导波管的中心，与管壁接触部分能量很小，因此其受不平整的管壁的影响也较小。采用阵列天线测量原油浮顶罐液位，在导波管存在挂壁现象是得到的回波曲线如图5所示。从图5中可以看出，与喇叭天线相比，阵列天线的回波曲线中原油挂壁的影响很小，雷达可以很清楚地识别出液位回波。

3.2导波阵列天线在外浮顶原油罐的安装

外浮顶原油罐上，导波阵列天线一般推荐安装于储罐的导向柱上，导向柱要求为DN150、DN200、DN250或DN300固定内径的金属管。用过的旧导波管必须进行内部清洗，而且要求导波管无变形、无生锈或无过多开口。

罗斯蒙特5900S导波管阵列天线有两种不同的安装形式，固定型和铰接盖型，可满足多种要求：（1）带有一片法兰的固定性导波管阵列天线适用于无需打开储罐进行人工投尺的场合，易于安装，如图

（2）铰接盖型的导波管阵列天线适用于需要利用导波管进行人工投尺或抽样的场合。无需在短管上侧开口。但安装时需流出一定间距用于开口。如图

4.结语

雷达最初只作为军事用途，现在它已被广泛应用于交通和仪表行业，并起着举足轻重的作用。特别是雷达液位计在罐区液位的测量，它与石油化工自动化相结合，不仅实现了精确计量，而且也简化了整个工艺的流程，提高了生产效率，同时也保证了安全生产。对于大型原油外浮顶罐的液位测量，采用导波阵列天线雷达液位计，可以有效地克服原油挂壁的影响，得到理想的测量结果。

参考文献：

[1]中石油《油气储运项目设计规定》中《输油管道工程雷达液位计技术规格书》

[2]刘晓丽，邓展飞，郭勇.雷达液位计在长庆原油储罐上的应用[J]，中国石油和化工标准与质量，2011（04）.

[3]张琦. 雷达液位计在外浮顶原油储罐中的设计与应用[J]，中国化工贸易，2014（2）.

雷达料位计 第4篇

关键词：运焦系统,雷达料位计,焦炭粒度

1、贮焦楼的焦仓结构和现场情况

贮焦仓共分6个大仓,每道分别有3个,每个大仓的结构为:长32000mm宽7000mm高10600mm。每个焦仓顶部都有5个料位测量口,合计30个料位测量口。如下图所示:从点600到614和从点700到714。灌焦仓时,炼焦车间利用可逆带式输送机从每道的标准焦仓灌料(如图黑色位置代表标准仓,其中单月标准仓分别是601、605、610、701、705、710;双月分别是604、609、614、704、709、714。通过单双月标准仓的切换,达到整个大仓焦炭的置换和漏嘴的交替使用)。装车时运输作业部由焦仓下的漏嘴,通过切断阀控制漏嘴的闭合,均匀漏装。标准仓对应的漏嘴一般不允许漏料装车的,要从相邻的漏嘴漏装。焦仓下部装车岗位合计26个漏嘴。

2、贮焦仓灌仓和装车现状:

没有安装料位计之前,操作人员利用绳子测量30个测量孔的上空高度,通过观察各焦仓储焦亮的变化情况,调整移动小车的位置,从标准仓灌料。因为没有现场仪表监控设备,操作工需要随时到现场观察,然后再操作可逆输送机灌仓,重复工作多,劳动强度增加,易形成疲劳,会出现怠工随意灌仓的可能,焦炭高度摔打后粒度必然受到影响。

同时贮焦仓下部的火运装车工装车时看不到标准仓的高度,只是通过炼焦车间提供的焦仓高度数据估算产量,通过使用对讲机与焦仓顶部的操作工不断练习确定标准仓的高度。这种操作一是影响了装车速度,二是联系不及时,标准仓高度从规定的两米降低到四米甚至更深,灌仓时摔打焦炭影响粒度。

3、雷达料位计介绍

德尔塔雷达料位计是一款调频连续波、高频雷达,工作频率为24-26GHz,能量很

大;雷达的发射装置为球形天线,因此不怕粉尘,抗干扰。电源为二线制,24DC,输出

4-20mA信号(hart)。有中文界面,液晶触摸屏幕,显示距离,物位,体积等参数可现

场调试,十分方便。

4、焦仓改造安装雷达料位计的用途和意义

贮焦仓共有12个标准焦仓,每个标准焦仓可安装一台雷达料位计,只要不断电,就可以24小时不间断地监控每个焦仓的变化;雷达料位计本身测量误差为±5mm,精度高,避免人为测量和观察误差;雷达料位计的防护等级为IP67,可以在震动,粉尘、蒸汽等恶劣环境正常工作,使得生产更安全,更有效,从而可实时、准确、安全地监控焦仓料位,避免人为判断失误。

5、改造后分析

(1)焦仓俯视图中,圆圈代表测量孔,中间是可逆皮带。改造前,每个仓口每隔20cm焊接一根钢筋棍,用来支撑覆盖仓口的皮带,单仓宽度7米,设置灌仓点两处。钢筋棍设置较多导致可逆皮带走形过程摔打碰击焦炭,而且灌仓点上空高度不能保证两米,实践看有些点的上空高度达到了6米,严重摔碎焦炭。现场改造后,适当割去部分钢筋棍,灌仓时从一个制高点往前赶着灌,保证了上空高度永远在两米以内;雷达料位计现场表提供的数据便于操作工及时掌握标准仓的高度,及时向仓内补充或者停止进料;为了监督操作,在可逆皮带上安装了摄像头,保证灌仓质量。

(2)将雷达料位计信号通过安装二次表引到装车现场,每个漏嘴处都能看到标准仓高度变化情况,装车工很方便的通过标准仓的变化情况合理安排装车,避免了焦炭因上空高度悬殊大造成摔打破碎。

(3)雷达料位计安装后,出台了《旭河生发[2011】2号:贮焦仓焦炭灌仓和装车管理办法(试行)》,指出各相关单位的职责,规范操作。(表一所示)

项目2011年6月底完成,7月5日调试投入使用。改造前汽运与火运焦炭25-40筛分比例平均差值在9.51,7月份改造后平均差值为7.18,焦炭粒度提高,焦炭质量得到改善。(表二所示)

项目7月份投入后,焦末比例越来越小,焦炭粒度提高。

6、结论

雷达液位计的测量原理与应用 第5篇

1 测量原理

雷达液位计是利用超高频电磁波经天线向被测容器的液面发射,当电磁波到达液面后反射回来,被同一天线接收并检测出发射波及回波的时差,从而计算出液面高度[2]。

雷达液位计有2种工作模式,分别对应两种测量原理。

1.1 脉冲微波方式(PTOF)

这种方式是一种“俯视式”时间行程测量系统,测量系统经过天线以固定的带宽周期地发射某一固定频率的微波脉冲,在被测物料表面产生反射后由雷达系统所接收。天线接收反射的微波脉冲并将其传给电子线路,微处理器对此信号进行处理,识别出微波脉冲在物料表面所产生的回波,并据此计算液位(如图1 所示),将被测液位距离成正比关系的时间再转换为电信号。

注: F-空罐距离; D-满罐距离

图1 中,此类雷达液位计的发射频率是固定的,雷达液位计与物料表面的距离H(以雷达液位计的过程连接处作为测量参考点) 与天线发射的微波脉冲的时间行程t 成正比,则

H=ct/2

式中:c——微波传播速度,即光速

液位L为: L=F-H

一般,雷达液位计的输出为4～20 mA模拟量输出,那么F和D分别对应4 mA和20 mA。

1.2 调频连续波方式(FMCW)

这种方式的雷达液位计的微波源是X波段的压控振荡器,天线发射的微波是频率被线形调制的连续波,当回波被天线接收到时,微波发射频率已经改变。发射波与回波的频率差正比于天线到液面的距离,以此计算出液位高度。

如图2所示,发射频率随时间线性改变,当发射出去的连续波到达液面反射,反射回来的信号频率比发射信号滞后了△t。

发射波与回波的差频信号经过信号放大器和数字信号处理器后,再经A/D转换和傅立叶变换后,得到差频信号的频谱特性,再由仪表微处理器进行计算,最后转换为与被测液面成比例关系的电信号[3]。

2 PTOF法与FMCW法的比较

对于PTOF方法,脉冲的时间行程可以直接返回到不受温度影响的石英振荡器 。对于FMCW方法,必须采用昂贵的振荡器温度稳定装置,或安装内部的参考源,通常需要不断地进行校准。

采用PTOF方法测量的雷达仅在很少的工作时间内向振荡系统供电,采用FMCW方法的雷达液位计在整个工作过程期间,约有一半的时间需向振荡系统供电。

PTOF 法的雷达液位计制造成本相对较低,FMCW 法的雷达液位计制造成本相对较高。

从雷达液位计的制造商来看,德国的Endress+Hauser公司和VEGA等公司制造的雷达液位计采用的是高精度的微波脉冲测量原理。瑞典的SAAB公司和荷兰的ENRAF公司生产的雷达液位计采用的是调频连续波测量原理。

关于用哪种方法可以得到更高的精度在雷达液位计制造商中一直存在着争论。事实上,目前根据两种测量原理制造的雷达液位计均可在相当宽的温度范围内保证1 mm甚至更高的精度。各雷达液位计制造商在产品类型方面均可提供工业控制级雷达和贸易计量级雷达。

3 雷达液位计的特点

(1)雷达液位计主要由电子控制单元和天线构成,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。真正免维护。

(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、可靠性高等优点。

(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。

4 雷达液位计的选型与应用

各类物位仪表都有各自的特点,我们在测量物位时要选择适合工况的仪表类型,选型的目的就是在众多品种中扬长避短,选择最适宜的仪表。选型原则主要从以下几方面考虑,具体遵循相应的仪表选型规范:

(1)仪表性能;

(2)介质特性;

(3)安装条件;

(4)环境条件;

(5)经济因素。

雷达液位计由电子控制单元和天线组成,雷达液位计的精度在实际应用中与理论环境下略有差异。主要原因是罐体及其内部的障碍物对微波的干扰决定了所能得到的精度。主要因素有:

(1)仪表内部及天线连接处的阻抗跃变;

(2)罐内的障碍物的干扰反射;

(3)由罐壁、罐顶、及罐底引起的多次反射;

(4)液位表面的波纹造成的反射干扰。

此外,液位介质特性对测量范围有一定影响,介电常数较小的液体,对雷达液位计的测量距离影响大,使测量范围缩小;介电常数较大的液体,对雷达液位计的测量距离影响小,使测量范围增大。

随着石油化工行业的不断发展,雷达液位计也在不断的改进。为了适应各种使用环境的特殊要求,各型雷达液位计都实行了系列化设计。根据不同的测量精度要求,可以选用工业控制级雷达液位计或者贸易计量级雷达液位计。根据雷达液位计的特点,则可以得出雷达液位计适合应用于安装使用方便、工作环境恶劣、一般机械仪表难以适用、精度要求高的场所的结论。其适用范围包括以下场合:

(1)雷达液位计可用于易燃、易爆、强腐蚀性等介质的液位测量,特别适用于大型立罐和球罐等测量。

(2)雷达液位计适用于从真空到几兆帕的压力,从零下到200 ℃的过程温度到采用高温天线时可达400 ℃。

(3)仪表的精度分为工业测量级和计量级精度,可满足不同测量要求和计量的要求。

(4)采用不同的安装方式来满足球罐、拱顶罐、内浮顶罐和外浮顶罐的测量要求。

各种型号的雷达液位计的性能各有特色,应根据使用要求、被测介质的温度、压力、腐蚀特性和使用空间尺寸等具体工况来分析确定适合选用的型号。如配备不同的天线可以满足各种测量要求,最常用的锥体天线可用于安装在缓冲罐和储罐的罐顶或其导波管上,适用大测量范围的测量场所,而抛物面天线适用于液相与固相料位的测量场所,并可用于极长距离的测量,小的喇叭天线则适用于小型容器,平面天线则适用于多种工况。

另外,由于雷达液位计是采用测空高的方法来得到液位高度的,就是说测量自罐顶测量参考点到液面的距离。用参照高度(计量零点至参照点到液面的距离)减去空高可以得到罐内液位高度的实际值。储罐内液体静压力、温度的改变都会引起参照高度的随机变化,导致测量误差。所以在实际使用需要精确计量的场合,雷达液位计与多点温度计以及压力变送器共同组成大罐液位计量系统。

5 雷达液位计的安装

按照石油化工仪表安装设计规范(SH/T 3104-2000)中的6.0.7,对于超声波及微波(雷达)液(料)位计的安装要求如下:

(1)测量液位的场合,宜垂直向下检测安装;

(2)测量料位的场合,微波的波束宜指向料仓底部的出料口;

(3)微波的波束中心距容器壁的距离应大于由束射角、测量范围计算出来的最低液(料)位处的波束半径;

(4)微波的波束途径应避开容器进料流束的喷射范围;

(5)微波的波束途径应避开搅拌器及其它障碍物。

微波液(料)位计的安装,还应符合制造厂的要求。

根据规范要求,在实际安装中需要注意以下内容:

(1)如图3,由罐内壁到法兰短管间的最小距离需根据所选的雷达液位计来确定,雷达液位计制造商一般会提出最小安装距离的要求;

(2)可以采用法兰连接直接安装在罐顶部;

(3)不可安装于入料口的上方;

(4)发射天线中心轴线与被测物料表面保持垂直,并与被测物料表面保持垂直;

(5)建议安装遮阳盖以防日晒或雨淋。

此外,浮顶式罐体和具有观测管的球型罐体,通常使用导波管,主要是为了消除有可能因容器形状而导致多重回波产生的干扰影响,或是在测量相对介电常数较小的介质时用来提高反射回波能量。安装时应使液位计位于导波管中心,导波管的焊缝应处理成光滑无毛刺,并且清除铁锈或杂质,以确保测量精度。

6 结 语

液位测量仪表种类繁多,每种测量方式均有其特点和针对性。雷达液位计在液位测量中可以满足一定的测量要求,其工作性能稳定可靠,操作方便安全,抗干扰能力强,可测介质多,可以达到较高的测量精度,所以雷达液位计必然会以其特点和优势在石化行业中得到广泛的应用。但雷达液位计同样具有其局限性,如过高的价格,对介质的相对介电常数有一定要求等。因此在选用时,应按照实际应用场合的需求、工程项目特点、设计条件和费用等方面来综合考虑,保证经济适用、安全可靠。

摘要：雷达液位计是一种非接触式无可动部件、真正免维护的液位测量仪表。该仪表经过多年的应用及技术改进,目前广泛应用于石化行业,并得到了用户的认可。本文简要介绍了雷达液位计的2种不同的测量原理,根据其特点与优点,指出了适合应用的场合及安装要求。

关键词：雷达液位计,脉冲微波,调频连续波

参考文献

[1]姬哓波,涂亚庆,任开春,张海涛.雷达液位计测量原理的分析及应用探讨[J].石油化工自动化,2005(1):68-70.

[2]陆德民,张振基,黄步余.石油化工自动控制设计手册(第三版)[M].北京:化学工业出版社,2001:140-143.

西门子雷达液位计应用及维护 第6篇

中煤陕西榆林能源化工有限公司气化装置研磨水槽由低压灰水、真空过滤机滤液、研磨水池渣水、MTO净化水、酸性凝液、低压冷凝液作为工艺补水, 用新鲜水来调节研磨水槽的液位。研磨水槽内液体经研磨水槽搅拌器搅拌均匀, 再经研磨水泵加压, 作为磨煤机给水。由于介质较脏, 易沉淀, 罐体小且有搅拌器, 单法兰、静压、导波雷达、浮球等液位计在此工况下无法使用, 只能采用非接触式测量仪表, 因此该罐采用了西门子公司SITRANS LR400雷达液位计, 但装置开工后液位计经常性指示不准, 几乎每天都要处理1-2次, 给生产装置运行造成很大影响, 为了解决雷达液位计故障频率高的问题, 通过理论和现场试验的方法, 分析故障产生的原因, 并提出相应的对策。

1 西门子雷达液位计SITRANS LR400介绍

1.1 工作原理

SITRANS LR400是一种应用于固体和液体物位测量的范围广范的FMCW雷达物位仪表, 天线发射的微波到被测介质表面, 微波频率被连续调制, 接收器记录被测介质表面的反射信息, 当发射信号在接收信号时, 已经改变了它的发射频率, 由相关联的信号得到一个频率差, 该频率差和表面反射距离成正比。信号处理部分将发射信号和回波信号进行混合处理, 得到混合信号频谱, 再由软件, 计算出天线到介质表面的距离, 通过设定的罐体参数, 即可算得实际的物位。

1.2 产品特点

(1) 参数设定方便, 用HART通讯器或pc加软件都可进行组态, 便于维护。

(2) 雷达物位计采用了高达24GHz的发射频率, 天线尺寸小, 便于安装。

(3) 雷达液位计采用四线制设计, 保证了仪表有足够的发射功率。

(4) 波长更短, 对在倾斜的固体表面有更好的反射。

(5) 波束角小, 能量集中, 增强了回波能力的同时, 又有利于避开干扰物。

(6) 几乎不受大气中水蒸汽、温度和压力变化影响。

(7) 高信噪比, 即使在波动的情况下也能获得更优的性能。

2 故障判断处理

2.1 液位计指示不准

现象:故障表现为测量值与实际液位变化趋势一致, 但是数值存在固定误差。

原因:仪表指示跟随测量变化, 可以说明仪表工作正常, 其测量偏差固定, 可以断定为雷达液位计参数设定不当所造成。

对策:在标定参数前, 明白仪表的管口高度、容器高度、量程上下限参数的测量方法, 并进行实地测量, 以取得最真实的数据。输入参数时, 还应注意仪表选用的长度单位。

2.2 液位计指示不变

现象:故障表现为测量值与现场实际液位明显不符, 且维持不变。原因:由于研磨水槽内工况负责, 时常存在高温水汽, 虽然蒸汽对雷达测量几乎没有干扰, 但是这些水汽在天线头冷凝成大量密布的水珠, 造成错误的雷达回波, 从而导致仪表输出保持不变;使用中也曾遇到发射天线清理后, 指示仍然保持满量程, 通过对雷达液位计解体检查, 发现雷达内部发射头存在水珠, 主要原因是雷达天线与法兰之间的密封不好, 存在间隙, 从而造成了水汽进入雷达发射头并冷凝, 形成水珠, 反射了雷达波, 因而影响了测量。雷达液位计失波也是造成指示不变的原因, 由于研磨水槽罐顶中间位置安装有搅拌器, 运行时管内液面剧烈起伏变化, 使得雷达波扩散或被吸收, 因而回波甚微甚至没有。

对策:雷达天线凝结水汽时, 需要将仪表拆卸, 对天线擦拭干净, 恢复安装后可以恢复正常, 也可以在现场对液位计增加反吹风措施, 防止水汽的集结。针对密封不好的问题, 拆卸雷达喇叭口, 在天线和法兰连接处涂抹密封脂或在天线上缠绕四氟带, 再用雷达喇叭口压紧固定, 该问题即可到解决。在测量介质的反射回波丢失或者较弱时, 我们可在这里通过设置表面结构 (Surface) 选项来改善测量结果, 如果测量介质波浪形状高度超过1cm, 应选择波纹设置, 紊乱设置建议在波浪高度超过10cm时使用。通过设定液位计参数中的液面类型, 由波纹改为紊乱后, 回波有很大改观, 信噪比恢复到40左右。

2.3 液位计指示波动

现象:故障表现为测量值存在剧烈的起伏变化, 没有特定的规律, 完全不追随实际液位变化。

原因:安装在研磨水槽罐顶的搅拌器, 运行时, 液面波动大, 偶尔还会引起介质飞溅。另一方面工艺水和新鲜水补水管线出口正对搅拌器转轴, 虽然下料口没有正对雷达液位计测量口, 但当调节阀开大时, 流体碰到搅拌器转轴后向四周飞溅, 在雷达液位计下方形成假液面, 假液面高度也随阀门开度变化而变化, 故使用时经常出现液位波动情况。

对策:首先, 在保证工艺安全的情况下, 适当增加液位计输出阻尼和传感器采样阻尼, 减少虚假回波造成的液位指示数值的波动。其次, 修改液位计盲区 (Dead band) 选项, 这个盲区定义了一个从障碍物到液位计法兰的距离, 该抑制的干扰由管口、密闭容器内的障碍物及天线等产生, 以使仪表获得有效测量值。虽然修改盲区可以避开下料口形成的假液面, 但是还应注意当实际液位高于盲区所定义的液位高度时, 正确的回波被否定, 液位计把耗时更长的回波作为测量值, 造成液位指示偏低。使用这些方法后, 雷达液位计的处理频次明显降低, 但是造成影响液位计测量的工况原因仍然存在, 最终与工艺人员沟通, 对雷达液位计进行移位实验, 暂时选取避开假液面的人孔位置安装, 实验取得了很好的结果, 液位计工作稳定可靠, 为进一步的技术改进奠定了基础。

3 结束语

通过以上现场经验的总结, 处理雷达液位计故障时, 首先应从液位计的安装、现场工况等根源处着手, 再在使用中采取相应的消除干扰措施, 这样才能最大限度地降低仪表的故障机率, 真正体现其连续可靠、高精度的优点。

参考文献

[1]朱炳兴, 王森.仪表工试题集:现场仪表分册[M].北京:化学工业出版社, 2003.

雷达物位计在粉料罐上的应用 第7篇

物位测量仪表种类繁多,原理各不相同,其作用是为企业生产提供可信的数据。但受使用场合温度、压力、腐蚀性等因素的影响,需要选择合适的物位计方能满足要求。厦化实业有限公司的粉料罐受扬尘大、料面存在堆角等因素的影响,在物位测量中碰到许多问题,使用雷达物位计后得到了良好效果。

1 雷达物位计的原理及优点

雷达物位计采用的是线性调频连续波测距原理:天线发射的微波是频率波线性调制的连续波,当回波被天线接收到时,天线发射频率已经改变,根据回波与发射波的频率差可以计算出物料面的距离。其与其它物位计比较存在以下优点:测量精度高、应用范围广、运行稳定、、抗干扰能力强。

2 雷达物位计的选型

雷达物位计根据发射频率可分为高频(24~26GHz)和低频(6.8GHz以下)两类。高频雷达波长11mm,低频雷达波长50mm。雷达物位计在测量散装料位时,雷达波反射主要来自料面的漫反射,漫反射的强度与物料大小成正比,与波长成反比,而大部分散装料直径远远小于50mm,所以高频雷达在大部分情况下优于低频型。

雷达物位计按发射天线结构大致可分为棒型、喇叭型和导波型。棒型天线衬有防腐材料,主要应用在腐蚀性液体介质;喇叭型则适合一般物位测量;导波型是在发射端增加了缆或杆,适合测量容器内有干扰物或液面有厚泡沫等工况,杆式受长度影响,一般量程为6m,缆式能达到60m。导波型微波由杆或缆传播,不受外界干扰,所以发射频率不需太高(100M~1.8GHz)。

除此之外还可以通过增加选配件来适应更多的复杂工况,如通过万向节可以改变微波的发射方向,测量有堆角的物料面;从气源接口可引入压缩气,对探头表面进行吹扫,防结垢;越大口径喇叭天线发射角度越小,更适合大量程测量。

3 在粉料罐上的应用

该公司有一个16.5m高的圆柱型粉料罐,结构如图1所示。用抽风机将各工段含有物料粉尘的空气引入罐顶,罐内气流经筛口被抽出。物料颗粒小,加上罐内气流较大,造成扬尘极大且物料面不平整。以前使用过射频导纳连续物位计,安装在罐体底部,但测量误差大、故障率高、拆装不便;改用重锤物位计后又时常断锤、埋锤,日常维护工作量大,使用效果均不理想。最后尝试使用雷达物位计,针对现场的复杂工况选用了带万向节的高频喇叭天线型。

安装在进料管与罐壁中间位置,朝可能产生堆角的方向倾斜,角度小于10°,并设置操作菜单为快速变化的强粉尘工况。根据检查仪表液晶屏显示的回波曲线仅有一个高峰,可以确认仪表工作正常,无干扰回波。表头显示料高4.3m,皮尺测量空高12.1m,证实测量数值可信。在近两年的使用时间里无维护工作量,运行非常稳定。

可以从以下几个方面入手使用好雷达物位计:

(1)安装位置的选择。

必须安装在罐半径的1/2处,且要距离罐壁200mm。雷达波发射范围内不可有阻碍物,如进料口、搅拌浆、支架等;反射面必须平整,对于波动剧烈的液面和厚泡沫可加装导波管;底部有加热盘管也要避开,或可在加热盘上固定一块反射板解决。

(2)菜单中物料的设定。

为获得较好的测量效果,需要根据物料的性质在菜单里进行相应的选择,如液体、固体、粉尘、堆角、泡沫等,根据实际情况设置。

(3)量程的计算。

因雷达物位计是通过计算量程减去测量到的空高得出料高,所以量程要直实反映物料的有效高度,且要增加盲区距离,避免最高物位进入测量死区产生故障。

(4)回波曲线学习。

雷达物位计上电后,可通过表头菜单查看雷达波的反射情况,即通过分析回波曲线上的峰值来检查测量是否准确。如有过多的干扰,可进行标定来使物位计自动学习放弃干扰回波而获得真实值。另还可查看dB值来检查雷达波的反射强度,数值在12以上为佳。

摘要：介绍雷达物位计在工况较复杂的粉料罐中的应用情况。

关键词：雷达物位计,选型,粉料罐

参考文献

[1]解晓宁.性能卓越的雷达式物位计[J].中国仪器仪表,2001,(2):6-7

[2]杨峰,龙玉汉.雷达物位计在煤仓料位测量中的应用[J].中国仪器仪表,2005,(11):105-108

雷达液位计在炼厂罐区的应用与维护 第8篇

什么是雷达液位计?雷达液位计是通过天线向被测介质物位发射微波, 然后测出微波发射和反射回来时间或频率差而得出容器内实际液位值的一种液位测量仪表。

雷达液位计是一种可靠性能较高的非接触式液位测量仪表。综合解决了原先大多数标准插入式仪表检测元件容易被介质污染和腐蚀等诸多难题;技术先进的雷达液位计发出的雷达波, 能可靠地测量其它液位测量仪表所达不到的液位测量精度, 无论被测介质的密度介电常数和导电率发生变化, 雷达液位计的测量都将不会受到影响, 此外, 它的雷达波还能穿透许多泡沫或烟雾、蒸汽介质, 而不受变化的环境影响, 而能可靠地测量其液位的精确值。所以, 在炼厂罐区测量特殊化学液位时选用了Saab公司生产的型号为RTG 3600的雷达液位计来进行测量, 如图1所示。

2 雷达液位计的构成

雷达液位计主要由雷达探测器 (一次表) 和雷达显示仪二次表即常说的也就是数据采集单元) 组成。雷达探测器主要由主体、连接法兰和天线三部分组成。雷达探测器的主体中包括微波信号源、信号处理部分;天线分为喇叭型和直接与波导管连接两种形式。雷达显示仪提供连接上位计算机的RS-485接口, 可以传递液位等参数及报警信号, 亦可通过上位计算机对智能雷达显示仪进行控制, 如图2所示。

3 测量原理

雷达探测器采用的是线性调频连续波测距原理:

天线发射的微波是频率波线性调制的连续波, 当回波被天线接收到时, 天线发射频率已经改变。根据回波与发射波的频率差可以计算出物料面的距离。

雷达物位仪表的天线系统发射仅INS长的极短的微波脉冲, 发射和接收系统一样。通过特殊的方法, 精确地测量脉冲微波的运行时间, 并计算出物位。微波是一种电磁波, 它不需要传播介质, 雷达液位计即可用来测量液体的液位, 也可用来测量固体料位。

雷达探测器的主体中包括微波信号源、信号处理部分。工作过程中, 微波信号源输出一个波幅恒定的线性调频的微波信号, 其产生的频率输出, 如图3所示。

4 雷达液位计测量的影响因素

温度对雷达液位计准确测量的影响:雷达液位计在传播发射微波时, 不需要空气作为传播介质, 所以介质温度变化对微波的传播速度几乎没有影响。

但是雷达液位计的传感器和天线部分却不耐高温, 这部分温度太高则会影响正常工作。在测量高温介质时, 需要采用空气或水强制冷却等措施来降温, 或使天线喇叭口和最高液位之间留有一段距离, 以免天线受高温影响。

压力对雷达液位计准确测量的影响:雷达液位计在传播微波信号时也不受空气密度的影响, 所以雷达液位计在真空和受压状态下都能正常工作。但是由于雷达探测器的结构原因, 当容器内的操作压力高到某一范围时, 雷达液位计便会产生较大的测量误差, 所以不能超过厂家出厂时允许的压力值。

5 日常维护需注意的问题及常见故障的处理方法

雷达液位计的日常检查维护主要是看电源电压和输出电流是否正常。仪表通电后, 大约需要30～60min仪表才能正常工作。如果投用后仪表没有输出, 则应检查电源是否真正接上, 并检查保险丝是否烧坏。对于不超过2个月的短期停运, 仪表电源不必切断。

雷达液位计雷达头内部的使用温度为65℃, 一般使用情况下是不会超过这个温度的, 但若被测介质温度很高, 则雷达头内部的使用温度可能超过65℃。这时, 可以用Υ6紫铜管使仪表风通过雨水帽吹入雷达头, 达到雷达头内部的降温的目的, 绝对不要用水或其他液体进行冷却。雷达液位计使用是和设备连成一体的, 整个系统是密封的, 所以平时还应该检查各部件连接处的密封状况是否良好。

雷达液位计在使用时, 如果仪表输出总在最大值, 这很可能检测返回信号的石英窗下面有水珠, 用水冲洗后便会正常工作。但是石英晶体沾上物料或赃物时, 则需要及时清洗。方法是:关掉球阀, 拆下罩子法兰和石英窗法兰, 用棉布蘸酒精、汽油等溶剂擦拭石英表面, 不可用碱性溶剂擦洗, 最后要将石英玻璃擦干。在清洗过程中, 不要拆开石英窗固定螺钉, 不要用金属钳子, 以免损伤石英窗表面的喷涂层。重装石英窗法兰时, 不锈钢缠绕垫圈要按要求更换新的避免发生泄露

摘要：主要介绍了炼厂罐区使用的Saab雷达液位计的测量原理及其测量的影响因素, 并对其日常维护需注意的问题和常见故障的处理方法做了分析。

关键词：雷达液位计,测量原理,日常维护

参考文献

[1]左国庆, 明赐东.自动化仪表故障处理实例[M].北京.化学工业出版社, 2003:65.

雷达料位计 第9篇

赛科公司的苯乙烯装置采用美国先进的专利技术, 年生产能力为5105t, 该装置是国内最大的苯乙烯生产装置之一。在该苯乙烯装置中有一卧罐, 需要测量烃类化合物和水的界面位置, 曾使用过其他公司的界面测量产品, 但效果不是很理想, 加之测量介质的毒性, 为工业生产和人身安全都带来了安全隐患。

苯乙烯装置的现场工艺条件:

◆介质温度150℃;◆操作压力0.2MPa;

◆上层介质烃类化合物, 密度900g/cm 3;◆下层介质水, 密度1000g/cm 3。

解决方案:

2007年, 西门子推出了两线制供电的导波雷达物位计SITRANSLG 200, 它是一款基于时域反射和等效时间采样原理, 用于液体和固体的中短量程物位界面和体积测量的导波雷达物位计它不受过程条件改变高温和高压以及蒸汽的影响。

SITRANSLG 200具有以下的特点:

(1) 多达16种形式的测量探杆/缆; (2) 精度为2.5mm; (3) 低至1.4的介电常数; (4) 高达427℃温度和431Bar压力; (5) 同轴管型可测量界面 (上层DK 1.5～5;下层DK>10) ; (6) 按键操作以及SIMATICPDM两种方式设置参数。应用效果:

在卧罐上安装SITRANSLG 200使用手动按键设置基本的测量参数, 菜单内指定输出量为烃类化合物和水的界面位置信号, 经过几个月的观察, 测量信号很稳定, 仪表的精度符合用户现场的要求, 保证生产的顺利进行!