脉冲时域反射物位计在电厂中的应用

　　1前言

　　随着火电厂自动化程度的不断提高，需要对各个环节的物料或液体进行准确的物位测量和限位报警，例如输煤、除灰、脱硫系统中的原煤、煤粉、煤灰、石灰、助燃剂等的料位，化水、脱硫、除灰渣、凝汽器系统中的原水、汽水、凝结水、酸碱液、油类等介质的掖位和界面。

　　脉冲时域反射物位计采用TDR(时域反射)原理，脉冲波沿导波缆传播，能量集中，功耗低，测量不受介质密度、介质粘度、介质、液面波动、液面泡沫的影响，几乎可用于所有液体、粉末、小颗粒物料物位的测量，在火力发电厂物位测量方面有广阔的应用前景，不仅可以测量原水、汽水、凝结水、酸碱液、油类的液位和界面, 而且可以测量煤粉、灰粉等固体料位，尤其在煤灰等低介电常数的介质测量方面具有无可代替的地位。

　　2 脉冲时域反射物位计的测量原理

　　脉冲时域反射物位计采用时域反射(TDR，TimeDomain Ref lection)原理实现对普通物位(介质的介电常数大于1.4)和界面(上层介质的介电常数远小于下层介质，且下层介质的介电常数大于1.4)的测量，采用罐底反射(TBF，Tank Bottom Reflection)原理，实现对低介电常数物料物位的测量(介电常数小于2)。

　　时域反射(TDR，Time Domain Reflection)波形如图1所示，超窄脉冲信号沿刚性或柔性导波杆传播，电磁波与被测物体表面相遇，一部分被反射，通过计算发射和接收的时间差，即可计算得到物位值。如果容器中有两种分层介质，而且上层介质的介电常数远小于下层介质，通过透射波的反射可测量两种介质的分界面(Interface)，如图2所示。

　　罐底反射原理的波形如图3所示，由于介质的介电常数较小，电磁波在介质表面没有明显的反射，电磁波继续沿导波管传播，由于环境的变化，电磁波的传播速度会发生改变。由于导波管的长度和电磁波在介质中的传播速度已知，通过测量回波时延值可以算出物料的物位值。

　　3 脉冲时域反射物位计在电厂测量中的应用

　　火电厂中，需要进行物位测量和限位报警的介质有原煤、煤粉、煤灰、石灰、助燃剂、原水、汽水、凝结水、酸碱液、油类等。其中煤粉、煤灰、凝结水的物位测量一直是个难题。

　　煤粉、煤灰由于粉尘干扰大、介质本身介电常数较小、仓内电磁环境复杂等原因，普通的物位仪表无法进行有效测量。电容式或射频导纳采用电容技术，检测杆上物料的粘连及浓重尘质对测量结果影响严重;超声波采用机械波反射原理，粉尘会对波产生漫射波，导致无法准确测量;重锤式物位计采用机械传动结构，在尘质较重的场合极易出现卡涩，影响测量的准确性，而且容易出现断链现象。