雷达料位计的选型及应用

　　1　引　言

　　料位是工业生产中的一个重要参数。料位测量的方法很多,针对不同的工况和介质可以使用不同的料位计,静压式、浮球式、重锤式、超声波等几种常用的料位测量仪表,都有各自的特点和应用范围。

　　而雷达料位计在槽罐中有搅拌、温度高、蒸汽大、介质腐蚀性强、易结疤等恶劣的测量条件下,更显示出其卓越的性能。本文简介了雷达料位计的测量原理、性能特点、选型以及应用情况,分析了它在应用中存在的问题及解决办法。

　　2　雷达料位计的基本原理

　　雷达波是一种特殊形式的电磁波,雷达料位计利用了电磁波的特殊性能来进行料位检测。电磁波的物理特性与可见光相似,传播速度相当于光速。其频率为300 MHz~3 000 GHz。电磁波可以穿透空间蒸汽、粉尘等干扰源,遇到障碍物易于被反射,被测介质导电性越好或介电常数越大,回波信号的反射效果越好。

　　雷达式料位计主要由发射和接收装置、信号处理器、天线、操作面板、显示、故障报警等几部分组成。发射-反射-接收是雷达式料位计工作的基本原理。它又分为时差式和频差式。时差式是发射频率固定不变,通过测量发射波和反射波的运行时间,并经过智能化信号处理器,测出被测液位的高度。这类雷达液位计的运行时间与液位距离的关系为:

　　t =2d/c

　　式中:c———电磁波传播速度,c=300 000 km/s;d———被测介质液位和探头之间的距离,m;t———探头从发射电磁波至接收到反射电磁波的时间,s。频差式是测量发射波与反射波之间的频率差,并将这频率差转换为与被测液位成比例关系的电信号。这种液位计的发射频率不是一个固定频率,而是一等幅可调频率。

　　3　雷达料位计的选型

　　天线是雷达料位计的眼睛,天线的形状必须适合电磁波的物理特性。天线的外形决定雷达波的聚焦和灵敏度,就如同麦克风的灵敏度一样。

       (1)喇叭口天线适用于绝大多数场合,聚焦特性特别好。工作压力可达64 bar(1 bar=100 kPa)。如果采用相应的冷却措施,被测介质的温度可达1 000℃。在现场许多存储罐和反应槽选用此类型天线。但不适用于腐蚀性介质的测量。

　　(2)棒式天线的安装法兰尺寸小,化学稳定性很好,易清洗对冷凝水的粘附不敏感,特别适合于测量腐蚀性介质,工作压力可达16 bar,被测介质的温度可达200℃。其发射角较大,信噪比小,常用测量条件较好的槽罐及用于腐蚀性介质的测量。

　　(3)法兰下置型天线适用于高温介质、腐蚀性介质或不能在顶部安装的测量环境。