雷達液位計的原理及應用

雷達料位計的原理及應用

一、概述
料位是工業生產中的一個重要參數。料位測量的方法很多，針對不同的工況和介質可以使用不同測量原理的料位計，吹氣法、靜壓式、浮球式、重錘式、超聲波等幾種常用的料位測量儀表，都有各自的特點和應用范圍。雷達料位計運用*的雷達測量技術，以其優良的性能，尤其是在槽罐中有攪拌、溫度高、蒸汽大、介質腐蝕性強、易結疤等惡劣的測量條件下，顯示出其的性能，在工業生產中發揮著越來越重要的作用。
 

二、原理及技術性能
雷達波是一種特殊形式的電磁波，雷達料位計利用了電磁波的特殊性能來進行料位檢測。電磁波的物理特性與可見光相似，傳播速度相當于光速。其頻率為300MHz-3000GHz。電磁波可以穿透空間蒸汽、粉塵等干擾源，遇到障礙物易于被反射，被測介質導電性越好或介電常數越大，回波信號的反射效果越好。
雷達波的頻率越高，發射角越小，單位面積上能量（磁通量或場強）越大，波的衰減越小，雷達料位計的測量效果越好。
１.雷達料位計的基本原理
雷達式料位計組成：它主要由發射和接收裝置、信號處理器、天線、操作面板、顯示、故障報警等幾部分組成。
發射－反射－接收是雷達式料位計工作的基本原理。雷達傳感器的天線以波束的形式發射zui小5.8GHz的雷達信號。反射回來的信號仍由天線接收，雷達脈沖信號從發射到接收的運行時間與傳感器到介質表面的距離以及物位成比例。
即：h= H–vt/2
式中 h為料位；H為槽高； v為雷達波速度；t為雷達波發射到接收的間隔時間；
２.雷達料位計測量料位的*技術：
(１)回波處理新技術的應用
從雷達料位計的測量原理可以知道，雷達料位計是通過處理雷達波從探頭發射到介質表面然后返回到探頭的時間來測量料位的，在反射信號中混合有許多干擾信號，所以，對真實回波的處理和對各種虛假回波的識別技術就成為雷達料位計能夠準確測量的關鍵因素。
(２)測量數據處理：
由于液面波動和隨機噪聲等因素的影響，檢測信號中必然混有大量噪聲。為了提高檢測的準確度，必須對檢測信號進行處理，盡可能消除噪聲。
經過大量的實驗驗證，采用數據平滑方法可以達到滿意的效果。此方法也可有效的克服罐內攪拌器對測量的影響。
(３)雷達料位計的特點：
　　由于雷達料位計采用了上述*的回波處理和數據處理技術，加上雷達波本身頻率高，穿透性能好的特點，所以，雷達料位計具有比接觸式料位計和同類非接觸料位計更加優良的性能。
①可在惡劣條件下連續準確地測量。
②操作簡單，調試方便。
③準確安全且節省能源。
④無需維修且可靠性強。
⑤幾乎可以測量所有介質。
 

三、安裝應注意的問題
（１）當測量液態物料時，傳感器的軸線和介質表面保持垂直；當測量固態物料時，由于固體介質會有一個堆角，傳感器要傾斜一定的角度。
（２）盡量避免在發射角內有造成假反射的裝置。特別要避免在距離天線zui近的1/3錐形發射區內有障礙裝置（因為障礙裝置越近，虛假反射信號越強）。若實在避免不了，建議用一個折射板將過強的虛假反射信號折射走。這樣可以減小假回波的能量密度，使傳感器較容易地將虛假信號濾出。
（３）要避開進料口，以免產生虛假反射。
（４）傳感器不要安裝在拱形罐的中心處（否則傳感器收到的虛假回波會增強），也不能距離罐壁很近安裝，安裝位置在容器半徑的１／２處。
（５）要避免安裝在有很強渦流的地方。如：由于攪拌或很強的化學反應等，建議采用導波管或旁通管測量。
（６）若傳感器安裝在接管上，天線必須從接管伸出來。喇叭口天線伸出接管至少１０mm。棒式天線接管長度zui大100或250mm。接管直徑zui小250mm。可以采取加大接管直徑的方法，以減少由于接管產生的干擾回波。
（７）關于導波管天線：導波管內壁一定要光滑，下面開口的導波管必須達到需要的zui低液位，這樣才能在管道中進行測量。傳感器的類型牌要對準導波管開孔的軸線。若被測介電常數小于４，需在導波管末端安裝反射板，或將導波管末端彎成一個彎度，將容器底的反射回波折射走。

四、應用中存在的問題及解決方法
有些工況下所使用的雷達料位計，因為傳感器安裝位置不當及條件所致，出現了一些問題，下面將對一些使用中的問題提出解決方案,供大家參考。
1．探頭結疤和頻繁故障的解決方法
*個辦法是將探頭安裝位置提高，但是有時候安裝條件限制，不能提高的情況下，就應采用將料位測量值與該槽的泵聯鎖的辦法，解決這一難題：將zui高料位設定值減小0.5m左右，當料位達到該zui高值時，即可停進料泵或開啟出料泵。
2．雷達料位計被淹相應的改進辦法
解決這種問題的辦法是將雷達料位計改為導波管式測量。仍在原開孔處安裝導波管式雷達料位計，導波管高于排汽管0.2m左右， 這樣一來，即使出現料漿從排汽管溢出的惡劣工況，也不會使料位計天線被料漿淹沒，而且避免了攪拌器渦流的干擾及大量蒸汽從探頭處冒出，減少了對探頭的損害，同時由于導波管聚焦效果好，接收的雷達波信號更強，取得了很好的測量效果。使用導波管測量方式，可以改善表計測量條件，提高儀表測量性能,具有很高的推廣應用價值。
3．關于泡沫對測量的影響：
干泡沫和濕泡沫能將雷達波反射回來，對測量無影響；中性泡沫則會吸收和擴散雷達波，因而嚴重影響回波的反射甚至沒有回波。當介質表面為稠而厚的泡沫時，測量誤差較大或無法測量，在這種工況下，雷達料位計不具有優勢，這是其應用的局限性。
4．對于天線結疤的處理：
介電常數很小的掛料在干燥狀態下對測量無影響，而介電常數很高的掛料則對測量有影響。可用壓縮空氣吹掃（或清水沖洗），且冷卻的壓縮空氣可降低法蘭和電器元件的溫度。還可用酸性清洗液清洗堿性結疤，但在清洗期間不能進行料位測量。
 

五、結束語
雷達料位計是目前各類料位測量儀表中適用范圍zui廣、測量zui、維護zui方便的料位測量儀表。隨著其價格的進一步降低，性價比的提高，應用將會越來越廣泛，在料位測量中發揮越來越重要的作用。本文對其進行系統的闡述，旨在為廣大維護人員更好地使用和掌握它，希望能對大家提供一些借鑒和幫助。