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了解雷达液位计的结构、原理及使用注意事项

作者:江苏创辉自动化仪表有限公司
1、雷达液位计的组成
雷达液位计是由发射器头(TH)与天线组成。发射器头一般是通用的,同系列雷达液位计间可以互换。天线有多种形式,从而形成多种型号的雷达液位计。发射器头由表体和电子单元(THE)组成。电子单元由微波单元、信号处理、数据通信、电源及瞬变保护电路板等构成。
雷达液位计发射能量很低的极短的微波脉冲通过天线系统发射并接收。雷达波以光速运行。运行时间可以通过电子部件被转换成物位信号。一种特殊的时间延伸方法可以确保极短时间内稳定和准确的测量。即使工况比较复杂的情况下,存在虚假回波,用先进的微处理技术和调试软件也可以准确的分析出物位的回波输入天线接收反射的微波脉冲并将其传输给电子线路,微处理器对此信号进行处理,识别出微脉冲在物料表面所产生的回波正确的回波信号识别由智能软件完成,精度可达到毫米级。距离物料表面的距离D与脉冲的时间行程T成正比:
D=CxT2其中C为光速因空罐的距离E已知,则物位L=ED输出通过输入空罐高度E(=零点),满罐高度F(=满量程)及一些应用参数来设定,应用参数将自动使仪表适应测量环境。对应于4-20mA输出
智能雷达物位计适用于对液体、浆料及颗粒料的物位进行非接触式连续测量,适用于温度、压力变化大;有惰性气体及挥发存在的场合。
采用微波脉冲的测量方法,并可在工业频率波段范围内正常工作。波東能量较低,可安装于各种金属、非金属容器或管道内,对人体及环境均无害。即使工况比较复杂的情况下,存在虚假回波,用先进的微处理技术和调试软件也可以准确的分析出物位的回波。举例说明1、SAAB雷达液位计测量系统是由RTG液位计、FCU现场通讯单元、RTL/2现场总线、DAU现场数据采集单元、多点温度计MST(RTD测温元件Pt100等组成,如图1所示,通过FCU与DCS通讯。


2、雷达液位计工作原理
调频连续波(FMCW测量原理。如图2所示,雷达液位计向液体表面发射微波,而约为10GH带宽的微波信号连续地改变频率。在雷达信号被液面反射后,回波被天线接收。由于信号频率不断变化,与此时发射的信号相比,回波的频率稍微有所不同。频率的差异与到达液面的距离成比例,因此可得到空高。罐高减去空高,即为液位值。该方法称为调频连续波方法。并用于所有高性能雷达液位计。(另一种为微波脉冲时间行程(PTOF)测量原理:D=c/2


3、雷达液位计的标定
液位测量值与手检尺值有偏差时,需要对液位计进行修正,即液位计的标定
如果工艺反应仪表液位指示与实际液位有偏差需要进行液位标定时,应首先由工艺人员对罐液位进行手工检尺,为保证检尺数据的准确性,应在静罐情况下进行三次独立的测量,三次检尺数据的平均值作为液位修正的参考值
举例说明,对于PRO和REX系列的雷达液位计进行液位标定,首先需要将安装了 Tank Master调试软件的电脑通过FBM和FCU相连,开机进入调试软件界面,标定方法有三种。
雷达液位计投用前应对罐的参考高度依据实际情况进行准确量值的偏差有规律可循,即总是偏高或偏低相同数值,则应考虑罐的参考高度设置有误,如果总是偏高△L,则新的罐参考高度值=原参考高度值-△L,如果总是偏低△L,则新的罐参考高度值=原参考高度值+△L,修改罐参考高度的方法:选中雷达液位计右键,选择 Tank Distance进入,可以看到 Tank Preference Hight项,输入新的罐参考高度值,在确认罐高设置正确的情况下,利用 WinSetup的 Calibrate功能进行标定,选中要标定的雷达液位计右键,选择 Calibrate进入,在打开的窗口中点击 Calibration data选项,弹出如下窗口,进行多点标定:在 Hand Dipped Level栏输入手检尺液位值,在 SAAB Level栏输入雷达测量值,点击 Refresh按钮,然后点击 Save calibrationdata in PCdatabase,在之后打开的窗口中点击 Write newcalibration data to rtg

4、雷达液位计安装要求及注意事项
1)荐距离(1)墙至安装短管的外壁
(2)离罐壁为罐直径1/6处,ZUI小距离为200mm。
(3)不能安装在入料口的上方。
(4)如果不能保持仪表与罐壁的距离,罐壁上的介质会黏附造成虚假回波,在调试仪表的时候应该进行虚假回波存储。
(5)测量范围从波束触及罐底的那一点开始计算,但在特殊情况下,若罐底为凹型或锥形,当物位低于此点时无法进行测量若介质为低介电常数当其处于低液位时,罐底可见,此时为保证测量精度,建议将零点定在低高度为C的位置。理论上测量达到天线顶端的位置是可能的,但是考虑到腐蚀及粘附的影响,测量范围的终值应距离天线的顶端至少100mm。对于过溢保护,可定义一段安全距离附加在盲区上。ZUI小测量范围与天线有关。随浓度不同,泡沫既可以吸收微波,又可以将其反射,但在一定的条件下是可以进行测量的。
(6)测量范围从波束触及罐低的那一点开始计算,但在特殊情
(7)理论上测量达到天线顶端的位置是可能的,但是考虑到腐蚀及粘附的影响,测量范围的终值应距离天线的尖顶端至少100
(8)对于过溢保护,可定义一段安全距离附加在盲区上,ZUI小测量范围与天线有关。
(9随浓度不同,泡沫既可以吸收微波,又可以将其反射,但在一定的条件下是可以进行测量的。

5、雷达液位计的故障处理
(1)查检供电是否正常。
(2)查检通讯是否正常。通过安装了雷达调试软件的手提电脑、FBM(双向调制/解调器)接入FCU2160现场通讯单元),可以在操作界面上读取雷达的所有数据,发射波、反射波强度,雷达问题,还可以拿着这些到雷达头处接入信号线,以判断故障所在,这样处理可以排除信号线的故障。
(3)如果罐底部有管道、支架,会对雷达波开甩漫反射,所以在无液位或液位较低时,显示不正常时,待工艺液位正常后,重启一下会有显示。在工艺进油时,如果产生了蒸汽,也会形成漫反射而使液位失灵,温度正常后会自动恢复
(4)对轻污油罐优先考虑天线结晶、沾污可能。处理必须二人以上,拆下雷达前必颁佩戴合适的防护器具;在罐顶拆下的螺栓妥善放好,勿使滑落伤人;断电后抬起雷达倾斜放下,注意轻拿轻放,不使天线受损;用抹布擦去结晶或油污,不要让天线弯曲切忌铁器刮擦,以免破坏天线表皮
(5)如仍不能恢复正常,可以用好的雷达板卡甚至是底板、天线与之调换。调换前要做好记号并且要断电,上电并进行必要的组态后,即可进行测试,以判定哪一块板卡出了问题。
(6)查看诊断信息。若出现故障,可通过检查其故障代码,进行诊断和处理。如果仍不能解决问题,则要联系或咨询生产厂家专业技术维修人员作进一步检查。
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