雷达物位计在模块钻机中的应用

　　石油平台模块钻机中，为满足钻井需求，对泥浆储罐系统的检测显得尤为重要。由于泥浆介质的成分和状态比较复杂，含颗粒、粘度大、含危险气体、有腐蚀性等，这就对泥浆液位测量仪表提出了严格的要求。传统的直接接触式液位仪表已不能满足工况要求，这时雷达物位计以高精度、不用接触介质等优点在泥浆液位测量中得到了广泛应用。

　　1、原理结构

　　1.1 测量原理

　　雷达物位计是利用超高频电磁波经天线向被探测容器的液面发射，当电磁波碰到液面后反射回来，仪表检测出发射波和回波的时差，从而计算出液面高度。原理公式，如下：

　　L=H-c×T/2

　　式中，L为储罐中介质的液面高度，H为罐的高度(雷达波发射接收点和储罐底部内壁的垂直距离);c 为光速(即雷达波的速度);T为雷达波发射接收所用的时间

　　1.2 雷达物位计的结构

　　雷达物位计结构分为两部分，一次仪表和二次仪表。一次仪表安装在设备的顶部，由电子部件、波导连接器、安装法兰及天线组成。二次仪表为盘装型，由A/D转换、计算单元、显示单元及电源部分组成。

　　2 、分类

　　根据雷达物位计与介质的接触状况，可分为接触式和非接触式两种。

　　非接触式雷达物位计有脉冲雷达物位计和调频连续波雷达物位计两种。其区别在于雷达波的不同。脉冲雷达物位计发射的雷达波束为固定频率的高频波束，而调频连续波雷达物位计发射的是频率波线性调制的连续波。雷达波信号通过天线发射与接收。天线的类型有很多，如绝缘棒、圆锥喇叭、平面阵列、抛物面等。绝缘棒天线通常用聚四氟乙烯、聚丙烯等高分子材料组成，耐腐蚀性能较好，可用于强酸、碱等介质。但雷达波发射角较大，对于罐内结构较为复杂的情况，干扰回波会较多。

　　接触式雷达物位计也叫导波雷达液位计，其发射的雷达波不直接在空间传播，而是通过一个波导体(探头)传播电磁能量，石油行业中波导体通常采用不锈钢材质。它具有常规通过空间传播电磁波的雷达物位计的全部性能，并具有一些独特的优点。(1)波导体为雷达信号提供了一条高效快捷的传输通道，信号衰减和能耗非常低。(2)信号不受罐内液面波动和障碍物等的影响，干扰杂散信号极小。(3)介质的密度变化对测量无影响。(4)泡沫、雾气等不会造成信号衰减，对测量无影响。

　　3、适用范围

　　(1)雷达物位计可用于易燃、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。在高温、高压、腐蚀、带搅拌等复杂工况的石油化工行业中有一定的应用技术优势。(2)雷达的传播与反射不受温度影响，可用于高炉炉料位，高温熔融金属液位的测量。(3)介质的操作压力从真空到≤4.0Mpa，温度从-200~+230℃都能正常工作。(4)由于仪表可有多种信号，并可配相应通讯接口，仪表信号的链接灵活，可实现不同的参数测量和管理要求。(5)仪表的精度分为工业测量级精度和计量级精度，可满足不同测量和计量的要求。(6)雷达物位计安装方式多样，可满足球罐、拱顶罐、内浮顶和外浮顶等不同储罐的测量要求。