① 調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)物位計原理 調(diào)頻連續(xù)波物位雷達(dá)采用FMCW(頻率調(diào)制/連續(xù)波)體制,安裝在罐頂物位計通過天線向物面發(fā)射經(jīng)頻率調(diào)制的電磁波信號,被測表面返回的信號被發(fā)射天線接收,并與天線發(fā)射的瞬時頻率信號比較。由于信號的頻率按照一定規(guī)律不斷變化,因此比較信號頻率與天線到物面的直線距離成比例。綜合測量信號與油罐形狀參數(shù),進行幾何處理,就可以得到精確的物位高度和剩余量信息。主要用于高精度的高端產(chǎn)品,測量精度可以達(dá)0.1%FS,甚至更高。 ② 脈沖波雷達(dá)物位計原理 雷達(dá)物位計天線發(fā)射極窄的微波脈沖(例如:26G頻率雷達(dá),即:發(fā)送一個△t時間(一般為1ns)的脈沖,疊加26GHZ的正弦波信號),這個脈沖以光速在空間傳播,碰到被測介質(zhì)表面,其部分能量被反射回來,被同一天線接收。發(fā)射脈沖與接收脈沖的時間間隔與天線到被測介質(zhì)表面的距離成正比。由于其發(fā)射脈沖與接收脈沖的時間間隔非常小,一般都采用時間拓展技術(shù),并采用多次測量求平均的方法獲得最終結(jié)果。這種測量技術(shù)決定了其精度為0.2%-0.3%。
雷達(dá)物位計應(yīng)用領(lǐng)域 ① 化工與石化儲存容器及工藝儲罐; ② 制藥業(yè)反應(yīng)器; ③ 食品與飲料制造業(yè); ④ 煉油工藝容器; ⑤ 水及污水處理; ⑥ 水電力發(fā)電及水壩; ⑦ 水泥、粉末、木片屑及其它固料測量應(yīng)用。
3、雷達(dá)物位計的選型和安裝使用 3.1 雷達(dá)物位計選型注意事項 ① 接收天線掛料問題蒸汽帶料和大多數(shù)料漿都具備很強的粘貼性,雷達(dá)物位計會碰到接收天線掛料的問題。掛料對介電常數(shù)小的介質(zhì)沒有影響,對介電常數(shù)大的介質(zhì)會有影響。在接收天線近旁引入高壓風(fēng)對接收天線吹掃,可以避免掛料。也可選用帶PTFE的防塵罩,常溫狀況下,只需用分子化合物塑料薄膜罩在接收天線上,定期徹底整理掛料即可。
② 固態(tài)料位的檢測固態(tài)料面不平整,反射信號復(fù)雜,尤其是氣動輸送的粉狀料位。固然理論上粉塵對雷達(dá)物位計沒有影響,但數(shù)量較多的粉塵也能萌生散射,影響回波。這里可選用導(dǎo)波雷達(dá)物位計解決這一問題,導(dǎo)波雷達(dá)物位計已成功應(yīng)用在成品倉的料位檢測中。但導(dǎo)波雷達(dá)的導(dǎo)波纜索又容易被結(jié)實又硬的物料毀壞,在石灰?guī)r倉料位檢測中就碰到這樣的問題,可選用昌暉儀表制造有限公司的高頻雷達(dá)物位計,因為其發(fā)射角小,回波信號好,抗干擾性能大大增長,固態(tài)甚至于氣動輸送的粉料也能獲得正確檢測。
③ 帶有蒸汽的物位檢測實際應(yīng)用中經(jīng)常碰到蒸汽非常大的物位檢測,如雷達(dá)物位計開始時監(jiān)測正常,運行一段時間后會出現(xiàn)指示失真(失波)現(xiàn)象,查找不出任何問題,拆卸檢查重新安裝后又恢復(fù)正常。理論上說蒸汽對雷達(dá)物位計不會有什么干擾,這正是它的長處。但通過分析認(rèn)為形成干擾的并不是蒸汽,而是凝結(jié)在發(fā)射接收天線上的蒸汽冷凝水。這時在選型時就要注意選擇棒式接收天線,這樣冷凝水順著接收天線流掉,問題就得以解決。
3.2 雷達(dá)物位計的安裝使用 ① 雷達(dá)物位計的標(biāo)準(zhǔn)安裝 標(biāo)記應(yīng)指向罐壁,安裝標(biāo)記應(yīng)位于法蘭的2個螺釘孔的正當(dāng)半中腰;法蘭的定位方向,為了準(zhǔn)確認(rèn)位,在法蘭或螺絲扣上均有標(biāo)記。 在安裝時,此標(biāo)記務(wù)必合乎: a、法蘭的指使標(biāo)記應(yīng)指向罐壁或罐的核心; b、如運用導(dǎo)波管安裝,法蘭標(biāo)記應(yīng)指向開孔的一側(cè); c、如運用旁通管安裝,法蘭標(biāo)記應(yīng)與指向連通管的一側(cè)。
② 安裝注意事項 a、天線平行于測量槽壁,利于微波的傳播。 b、安裝位置距槽壁距離應(yīng)>30cm,以免將槽壁上的虛假信號誤做回波信號。 c、盡量避開下料區(qū)、攪拌器等干擾源,使波束范圍內(nèi)無固定物,提高信號的可信度。 d、接管直徑應(yīng)≤屏蔽管長度(100mm或250mm)。
4、雷達(dá)物位計在測量時常見問題及處理方法
如今雷達(dá)物位計已成為一種常用的測量工具,這是由于它具有測量精度高、不接觸介質(zhì)、維護方便、安裝簡單等優(yōu)良的性能特征,因此也越來越多地應(yīng)用于: ① 物面波動劇烈的動態(tài)罐介質(zhì)的物位; ② 溫度高,壓力高介質(zhì)的物位; ③ 罐內(nèi)高粘度介質(zhì)(如瀝青,原油等)的物位; ④ 有毒、有害、易揮發(fā)的不穩(wěn)定介質(zhì)的物位。
但雷達(dá)物位計在測量以上介質(zhì)物位時會遇到精度不準(zhǔn)的問題,下面來了解一下影響精度的因素及解決方法。 ① 雷達(dá)物位計接收反射波能的數(shù)量依賴于被測介質(zhì)的反射特性,反射率取決于被測介質(zhì)的傳導(dǎo)率和介電常數(shù)兩特性,介電常數(shù)低,傳導(dǎo)率低的液體反射信號弱,信號衰減嚴(yán)重,因此,雷達(dá)物位計測量物位時,一定要考慮發(fā)射電磁波信號源的功率強弱。 ② 被測介質(zhì)的液位波動或泡沫散射會引起信號減弱,因此要提高信號源的功率或加導(dǎo)波管。 ③ 被測介質(zhì)的罐內(nèi)有障礙物時,會產(chǎn)生虛假信號,影響雷達(dá)物位計的正常工作,為此要采用功能強的微處理器進行復(fù)雜的信號處理。同時,在安裝時盡量避免罐內(nèi)的障礙物。 ④ 雷達(dá)物位計的安裝應(yīng)盡量使天線發(fā)射的電磁波垂直于被測介質(zhì)的液面,同時要使天線盡可能多接收到液面反射波。 ⑤ 雷達(dá)物位計在測量罐頂時,應(yīng)使液面與天線保持一段距離,這是為了防止被測介質(zhì)對天線會有腐蝕性。同時在測量罐底液位時,發(fā)射波可能穿透罐底液面,打到罐底,這樣反射回來的波就是干擾波?;蛘弋?dāng)罐底為凹形或錐形時,當(dāng)液面低于此點時,雷達(dá)物位計也無法測量。所以在信號處理的問題上,要注意限值的選定。 ⑥ 雷達(dá)物位計在不同的工況中應(yīng)選擇不同形狀的天線。為避免罐壁、罐內(nèi)干擾物產(chǎn)生干擾,建議選用導(dǎo)波管來避免干擾回波。 ⑦ 使用故障集中在以下幾方面: a、探頭或喇叭口結(jié)晶,尤其在冬季環(huán)境溫度低時易發(fā)生。 處理方法:去除結(jié)晶,用酸性清洗液清洗;采用合適的伴熱或吹掃氣吹掃延長結(jié)晶時間。 b、干擾大,產(chǎn)生假液(物)位。 處理方法:改變介電常數(shù)設(shè)置,減少干擾回波;加強屏蔽處理及接地,減少干擾源的存在。 c、雷達(dá)液位計的空高值雖然是一個測量固定值,但如果原輸入的數(shù)據(jù)測量有誤也會造成最終DCS系統(tǒng)界面顯示不準(zhǔn)。如果條件允許,建議對罐體進行1次雷達(dá)空高值的準(zhǔn)確測定。