雷達(dá)液位計及其構(gòu)成的測量系統(tǒng)概述

一、 概述

雷達(dá)液位計是一種利用微波而實現(xiàn)的液位測量儀表，用于對儲罐，緩沖罐，穩(wěn)波管，旁通管中的液體，顆粒，漿料，固體的液位進(jìn)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(zhì)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(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。其特點在于：應(yīng)用微波實現(xiàn)測量，應(yīng)用范圍廣，可用于液體，乳狀體，熔融體等形態(tài)物體的液位測量；被測介質(zhì)可以是易燃易爆，腐蝕性強(qiáng)的高溫，高壓狀態(tài)物質(zhì)。采用數(shù)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(jiān)控計算機(jī)通訊。具有智能化處理能力，有回波抑制功能，抗gan擾能力強(qiáng)。儀表具有防爆功能，可以帶到現(xiàn)場操作。通過對不同天線的選擇，達(dá)到抗腐蝕性要求。

二、工作原理及特性

雷達(dá)液位計是按“俯視式”時間形成測量原理進(jìn)行工作的，用于測量探頭安裝處到液位表面的間距。其結(jié)構(gòu)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(zhì)表面發(fā)射，發(fā)射波在液面處唄反射，反射波被同一天線接收，發(fā)射及反射波束均被采樣，經(jīng)信號處理后得到過程連接處到被測介質(zhì)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(dá)液位計采用工作頻率為26GHz的微波脈沖信號，測量范圍可達(dá)30M，并在30M范圍內(nèi)任意設(shè)定。其智能話程度很高，輸出4~20mA標(biāo)準(zhǔn)模擬信號并疊甲HART協(xié)議數(shù)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(yīng)輸出4mA和20Ma。對于數(shù)字輸出型，分別對應(yīng)物位的0%和100%。 通過現(xiàn)場操作顯示器可把E.F等若干參數(shù)輸入雷達(dá)液位計，并存儲在內(nèi)部EPROM中，雷達(dá)液位計在E和F設(shè)定值之間進(jìn)行測量。

三、測量系統(tǒng)

1.單點測量系統(tǒng)

雷達(dá)液位計采用兩線制24VDC供電，可以通過現(xiàn)場操作顯示器進(jìn)行現(xiàn)場組態(tài)。或者經(jīng)過接口卡，將雷達(dá)液位計傳出的模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號，傳送至上位監(jiān)控PC機(jī)上進(jìn)行遠(yuǎn)程組態(tài)。

通過PC機(jī)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。

  單點測量系統(tǒng)如下圖2所示:

2.多路測量系統(tǒng)

多個雷達(dá)液位計的模擬輸出信號通過接口模塊和轉(zhuǎn)換器，進(jìn)行數(shù)字轉(zhuǎn)換及傳送，然后連接到上位監(jiān)控總線系統(tǒng)。上位監(jiān)控PC通過總線，按接口模塊的不同地址位與各個雷達(dá)液位計進(jìn)行組態(tài)和數(shù)據(jù)傳輸。

多路測量系統(tǒng)如圖3所示：

3.多路數(shù)字測量系統(tǒng)

除了上面的4~20MA輸出，雷達(dá)液位計也可以選擇帶數(shù)字輸出接頭的型號。將雷達(dá)液位計輸出連接到現(xiàn)場總線上。采用具有數(shù)字輸出的雷達(dá)液位計，在數(shù)據(jù)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(jìn)行電氣上隔離，增加了系統(tǒng)的安全性和抗干擾性。

4.雷達(dá)液位計的量程選擇

一般情況下可根據(jù)下面三種情況選擇雷達(dá)液位計的量程

4.1 當(dāng)儲罐液體表面平穩(wěn)時：對于介電常數(shù)小于1.4的介質(zhì)，最大量程為5M；對于介電常數(shù)大于1.4小于4的介質(zhì)，最大量程為10M；對于介電常數(shù)大于4小于10的介質(zhì)，最大量程為15M；對于介電常數(shù)大于10的液體，最大量程為30M。

4.2 當(dāng)儲罐液體表面有紋波時：對于介電常數(shù)小于1.4的介質(zhì)，最大量程為3M；對于介電常數(shù)大于1.4小于4的介質(zhì)，最大量程為5M；對于介電常數(shù)大于4小于10的介質(zhì)，最大量程為10M；對于介電常數(shù)大于10的液體，最大量程為15M。

4.3 在儲罐內(nèi)安裝穩(wěn)波管或者罐外安裝旁通管時，由于雷達(dá)液位計發(fā)射的微波沿管壁向下傳導(dǎo)，能量損失小，最大量程可以適當(dāng)擴(kuò)大。

四.安裝方式

在安裝時應(yīng)注意：發(fā)射天線中心軸線與被測介質(zhì)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(qiáng)。盡量避開進(jìn)料口，攪拌器等干擾源；盡量避開震動，高壓清洗及橫向負(fù)載。雷達(dá)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(dǎo)波管或者旁通管頂部。與傳統(tǒng)液位計相比具有以下優(yōu)點：

安裝簡便，安裝費用低，在煉油廠罐區(qū)測量應(yīng)用是，可以不用清罐，直接西永原油條件安裝，節(jié)省時間和費用；

維護(hù)費用低，幾乎免維護(hù)，要求備品備件少，節(jié)省勞動強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率；

智能化，精度高，工作可靠，功能強(qiáng)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(shù)字信號可以進(jìn)行通訊，保證系統(tǒng)升級。

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