首頁>技術(shù)中心>技術(shù)資訊>雷達(dá)液位計(jì)在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用
雷達(dá)液位計(jì)在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用
發(fā)布時(shí)間：2017-09-01
隨著化工生產(chǎn)的自動(dòng)化程度的提高，控制系統(tǒng)現(xiàn)場儀表的應(yīng)用越來越廣泛。儀表進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展時(shí)期，新型儀表不斷出現(xiàn)。雷達(dá)液位計(jì)就是近幾年開始應(yīng)用的新型測量儀表。在石油、化工等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，尤其適用于各種高溫、高壓、強(qiáng)腐蝕的惡劣環(huán)境。雷達(dá)技術(shù)最初應(yīng)用于軍事，后來擴(kuò)展到用于監(jiān)控民用飛機(jī)，將雷達(dá)技術(shù)應(yīng)用到液位測量是近20年的事情。其間大致有三個(gè)發(fā)展階段：射空雷達(dá)(PTOF)，調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)(FMCW)，導(dǎo)波雷達(dá)(TDR)。雷達(dá)是通過發(fā)射―――反射―――接收電磁波來測量液位的。電磁波由雷達(dá)液位變送器天線發(fā)射，通過空間或?qū)Рw向下傳遞，到達(dá)被測介質(zhì)表面反射后，再被變送器天線接收到，電磁波從發(fā)射到接收的時(shí)間與到達(dá)液位的距離成正比，其關(guān)系式如下：
D=CT/2
L=E- D
式中：D―――天線到液位的距離
C―――電磁波傳播速度 C=300000km/s
T―――電磁波運(yùn)行時(shí)間
L―――罐的液位值
E―――測量基準(zhǔn)點(diǎn)至罐底距離
雷達(dá)液位變送器記錄電磁波經(jīng)歷的時(shí)間，而電磁波的傳播速度為常數(shù)，則可計(jì)算出液位到達(dá)雷達(dá)天線的距離，從而可得出被測液位的量值。雷達(dá)液位變送器采用與介質(zhì)非接觸的測量方式，具有準(zhǔn)確度高、無可動(dòng)部件、安裝簡單、使用可靠、受介質(zhì)影響小等優(yōu)點(diǎn)。
雷達(dá)液位變送器發(fā)射的電磁波有調(diào)頻連續(xù)式和脈沖波兩種形式。采用調(diào)頻連續(xù)波技術(shù)的液位計(jì)功耗大，需用四線制，電子電路復(fù)雜，性能好，價(jià)格貴。而采用雷達(dá)脈沖波技術(shù)的液位計(jì)功耗低，可用二線制24VDC供電，容易實(shí)現(xiàn)本質(zhì)安全防爆，準(zhǔn)確度高，適用范圍廣。
1 雷達(dá)液位計(jì)的技術(shù)特點(diǎn)
1) 電磁波能夠穿透真空，不需要傳輸媒介，不受大氣、霧氣、泡沫、掛料影響。2) 雷達(dá)液位計(jì)采用一體化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，無可動(dòng)部件，不存在機(jī)械磨損，運(yùn)行穩(wěn)定，使用壽命長。3) 測量準(zhǔn)確度高，分辯率可達(dá)1mm;測量范圍大，最大測量范圍可達(dá)40m，特別適用于高大貯罐的測量。4) 采用非接觸測量，不受被測介質(zhì)各種物理特性的影響，特別是在溫度較高、壓力較高、腐蝕性和蒸汽較大的場合更能發(fā)揮其優(yōu)越性。5) 導(dǎo)波雷達(dá)與常規(guī)雷達(dá)發(fā)射量相比，約為其10%，同時(shí)通過導(dǎo)波體返回的信號(hào)能量強(qiáng)，基本無干擾。
2 雷達(dá)液位計(jì)安裝的注意事項(xiàng)
1) 雷達(dá)液位計(jì)的軸線須與液面垂直以增強(qiáng)反射波強(qiáng)度。2) 圓形或橢圓形的容器，應(yīng)安裝在離中心1/2R距離的罐頂位置;防止容器壁多重反射后形成強(qiáng)干擾波影響準(zhǔn)確測量。3) 如果液位波動(dòng)較大，可采用旁通管安裝。雷達(dá)液位計(jì)與其它液位計(jì)比較有明顯的優(yōu)勢。雷達(dá)液位計(jì)安裝簡單、維護(hù)量低、價(jià)格較高。但是隨著近幾年價(jià)格的逐年下降，使用范圍逐漸擴(kuò)大。
3 故障分析處理
案例一：一臺(tái)雷達(dá)液位計(jì)，正在使用的時(shí)候忽然液位在一直快速上升，之后超過范圍就不動(dòng)了。開始，按照說明書上的介紹調(diào)整參數(shù)，進(jìn)行空罐檢測，可是都沒有用，后來工藝催得緊，干脆換掉。換下來后，在下面用水試沒有問題，問題到底出在哪兒呢?經(jīng)過認(rèn)真分析和后來的多次問題的處理發(fā)現(xiàn)，之所以使用中出現(xiàn)不能檢測，主要是天線本身掛上了介質(zhì)。
這臺(tái)雷達(dá)液位計(jì)用來檢測苯罐液位，苯在溫度低于6攝氏度的時(shí)候會(huì)結(jié)晶，其實(shí)也就是上凍。同時(shí)苯又是一種容易揮發(fā)的液體，為了防止苯在冬季的結(jié)冰，工藝在儲(chǔ)罐上設(shè)計(jì)有環(huán)管蒸汽加熱，這就造成了冬季的時(shí)候苯依舊在儲(chǔ)罐內(nèi)揮發(fā)。雷達(dá)液位計(jì)沒有保溫和伴熱，并且有時(shí)安裝在管的頂部的管口上，溫度要遠(yuǎn)低于儲(chǔ)罐內(nèi)溫度，這樣冬季的時(shí)候，苯蒸汽碰到液位計(jì)的天線會(huì)受冷凝結(jié)最終結(jié)冰，影響雷達(dá)液位計(jì)的使用。后來再出現(xiàn)這樣的問題，采取的辦法是把儀表拆下，對(duì)天線進(jìn)行清理，做過這樣的工作之后問題通常都能消除。因此在這提醒大家，如果是冬季出現(xiàn)的問題，首先考慮一下保溫和伴熱。要想從根本上解決這個(gè)問題，可考慮換型。如果要測量有凝結(jié)現(xiàn)象的液體時(shí)可以考慮使用帶吹掃裝置的雷達(dá)物位計(jì)，風(fēng)可以由內(nèi)部直接吹著發(fā)射天線，這樣可以解決這種現(xiàn)象。或者在喇叭口處包層塑料布透明膠密封，以減輕天線處結(jié)晶。減少維護(hù)頻率。
案例二：2006年5月，某大型化工企業(yè)儀表工作人員巡檢時(shí)發(fā)現(xiàn)三聚氰胺裝置的雷達(dá)液位計(jì)儀表輸出老是在最大值。應(yīng)該是有障礙物造成發(fā)射波受阻，使液位計(jì)測得距離最小。經(jīng)細(xì)心檢查發(fā)現(xiàn)石英窗下面有水柱，通常用水沖洗后便會(huì)正常工作。但是，石英晶體沾上了物料或臟污物質(zhì)，則需要及時(shí)清洗，具體方法是：關(guān)掉球閥，拆下罩子法蘭和石英實(shí)體窗法蘭，用綢布蘸酒精、汽油等溶劑擦拭石英表面，不可用堿性溶劑擦洗，最后將石英玻璃擦干靜，儀表指示恢復(fù)正常。注意：在清洗過程中，不要拆開石英固定螺釘，不要用金屬鉗子，以免損傷石英表面的噴涂層。重裝石英窗法蘭時(shí)，石墨不銹鋼纏繞墊要按工廠要求更換新的。
案例三：某鋁業(yè)公司用雷達(dá)液位計(jì)測量預(yù)脫硅槽液位，是帶攪拌器的漿料罐，有伴熱管。罐高 20 米，直徑 10 米。安裝位置在罐頂1/6D 處，躲開攪拌漿葉并且做了回波干擾抑制。現(xiàn)象：剛安裝上是好的，生產(chǎn)一段時(shí)間后就死機(jī)，操作沒有反應(yīng)液晶顯示不變。更換液位計(jì)后還是這樣，開始是好的，一段時(shí)間后也是死機(jī)。查回波曲線、干擾抑制都正常。經(jīng)過多次反復(fù)、歸納總結(jié)。最后確定原因是溫度過高，表頭電子元件部分溫度超過65°造成的。生產(chǎn)過程中要保持漿料溫度，溫度傳導(dǎo)至雷達(dá)液位計(jì)表頭，溫度散不出去超出電子部分的使用溫度。解決方法是加散熱片，或者改為高溫型。改裝后儀表回波曲線正常，工作正常。
案例四：工況介紹：測量距離為10~11m 的金屬錐形底倉，測量介質(zhì)為漿料。故障：空倉時(shí)，無法正常顯示零位。雷達(dá)液位計(jì)在有料的情況下，測量值基本準(zhǔn)確。故障分析：檢查現(xiàn)場，發(fā)現(xiàn)安裝位置比較靠近進(jìn)料口，且基本接近在中心位置，不是很理想。在無液位時(shí)，雷達(dá)波會(huì)進(jìn)入錐型底倉而使反射回波失真。建議更正方案：將安裝位置移到遠(yuǎn)離進(jìn)料口的位置，且稍靠近倉壁(離倉壁約1.0m 處)，且喇叭口“射”向下料口位置。改進(jìn)后效果良好。
案例五：某化工廠用雷達(dá)液位計(jì)測量距離為2米的過程罐，測量介質(zhì)為氯甲烷，溫度為130℃。故障現(xiàn)象：在生產(chǎn)過程中，加壓后，儀表測量數(shù)據(jù)失常。無法讀取液位值。故障分析：通過測量效果及所表現(xiàn)的現(xiàn)象來看，估計(jì)氯甲烷在高溫下介電常數(shù)下降(大多數(shù)介質(zhì)都有這樣的特性)，這臺(tái)雷達(dá)液位計(jì)在正常情況下只能測量介電常數(shù)大于3的介質(zhì)。解決方案是加裝導(dǎo)波管，增強(qiáng)反射波強(qiáng)度，改裝后效果良好。
摘自：中國計(jì)量測控網(wǎng)
