SAAB雷达液位计在液化石油气储罐上的应用

　　近年来，大连石化公司新增了许多液化气储罐。在能源紧缺的今天，传统的计量方式达不到需要的精度，且随着罐区的不断增加，巡检和计量的任务不断增大，这就对仪表的精度和可靠性提出了更严格的要求。因此必须找到一种测量精度高，又与石油化工自动化很好地结合的液位测量仪表。而雷达液位计则是一种较好的选择。本文介绍的雷达液位计及其TankMarster系统已经于2000年在大连石化公司投入使用，已经使用了12年，使用过程中没有出现过不可修复的故障，为储罐的正常运行和安全生产提供了保证，取得了很好的经济效益和社会效益。

　　1 雷达液位计

　　1.1 雷达液位计的结构和原理

　　SAAB雷达液位计采用分体式结构，主要由表头与天线两部分组成。

　　1.1.1 雷达表头

　　雷达表头主要由以下几个部件组成：

　　(1)变压器整流卡件TRC：ROSEMOUNT雷达液位计提供交直流自适应式24～240V电源TRC，它主要起到交直流转换的作用。

　　(2)现场通信卡件FCC：负责处理与外部装置的通信，不同的现场通信卡件对应不同的协议

　　(Hart、FF、Modbus等)。

　　(3)信号处理卡件SPC：主要通过远程编程来保存特定监测器数据。

　　(4)模拟处理卡APC：主要用于模拟输人信号的滤波和多路复用传输，通过使模拟电路集中在单独的卡件上，可得到极高的信噪比。

　　(5)变送器接口卡件TIC：本质安全辅助输入需要使用此卡件。

　　(6)温度多路复用卡TMC：用于连接多达6台的温度传感器，包括平均温度传感器和单点温度传感器。

　　(7)主板MB：主要用于连接各功能卡件。

　　1.1.2 雷达分类

　　根据波发射种类的不同，将其分为脉冲一时域和调频连续波这2类雷达。

　　(1)脉冲—时域：雷达发射装置发射一个固定频率的雷达脉冲波。该雷达波以固定速度C向下传播，并检测发射和接收之间所消耗的时间(发射—反射—接收之间的时间)，从而计算出空高和液位。

　　式中：

　　L为储油罐中介质的高度;

　　H为罐的高度;

　　c为光速(即雷达波的速度);

　　T为雷达波发射—反射—接收所用时间。

　　这种测量不适合近距离的高精度测量。因为随着罐中液位的增加，空高不断减少，雷达波发射到接收的时间就会变短，计时困难，随之测量精度也会降低。因此，用测时间的办法达到高精度准确计算变得十分困难。

　　(2)调频连续波FMCW：应用频差原理如图1所示。

　　雷达头发射雷达波不再是固定的工作频率，而是被调制成围绕基本工作频率、以固定速率连续变化的高频率信号(GHz级)。雷达信号被液体表面反射后，天线接收回波，由于雷达波频率不断变化，使回波与新发射的雷达波的频率不同而形成频率差Af。Af与雷达头到液面的距离(a)成正比。基于这种频率数字信号的FMCW技术是一种数字化技术，它能够有效地提高信噪比并获得更高的精度。