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雷达液位计的原理、安装与故障问题排查

作者:江苏创辉自动化仪表有限公司
雷达液位计是一种物位测量仪表,通过使用微波测量技术来工作,适用于大型立罐和球罐等的测量。它具有非常多的优势,拥有耐老化性能高、耐磨损的特性,可以不受真空、高温、压力或温度的影响,能够抵御各种的易燃、易爆、强腐蚀性等恶劣条件,所以被很多的测量领域。比如很多条件比较恶劣的冶炼厂中,雷达液位计以其优越的性能得到广泛的应用。
雷达液位计具体的特点有以下几个:首先其分辨率可达1mm无测量盲区,精度是非常高的。其次,雷达液位计可应用于各种场所,各部件均不能拆开而且没有机械磨损,无需维修且可靠性强。再次,适用于盛有易爆、易燃、强腐蚀性等介质的容器液位测量,能够进行无位移、非接触式测量。ZUI后,可以测量所有介电常数大于1.5的介质。

从原理上看,雷达液位计采用高频振荡器作为微波发生器,发生器产生微波通过天线向下射出。在这个过程中如果微波遇到障碍物就会将微波返回来,并通过这个过程中的时差计算微波脉冲行程,并推算岀物料面的距离。
目前有两大类雷达液位计,一类是调频连续波方式雷达液位计,这种仪器发射频率是一个等幅可调率而不是一个固定频率,通过测量发射波和反射波之间的频率差,可将频率差转换为与被测液位成比例关系的电信号。一类是脉冲波方式,雷达液位计,这种方式测量线路简单,但是也存在着缺陷,一般当液位量程较高时,精度相应降低。虽然调频连续波方式測量准确度较高,但是干扰回波也较易去除,所以二者互有优劣

雷达液位计的选型和安装也是一个重要的问题,一般说来主要由波导连接器、电子部件、安装法兰及天线等级部分组成。天线的择尤为重要,因为微薄的聚焦和灵敏度都是由天线的外形决定的主要有抛物面天线、法兰下置型天线、杆式天线、喇叭口天线等,不同的场景和用途在使用中各有侧重,杆式天线易于清洗,适用于腐蚀性介质;喇叭口天线特性稳定、耐用牢固适用于绝大多数场合;强腐蚀性介质的测量就需要法兰下置型天线;如果要在带加热蒸汽的大型容器的罐内测量就需要抛物面天线;在一些介质表面波动大或介电常数小的场合可以采用给天线安装套管的方式在选择完天线之后就需要进行雷达液位计的安装了,在安装中待别需要注意避开干扰源,还要尽可能的减少误差,因为雷达液位计的工作原理决定了不宜用于液面扰动大的场合。在具体的安装中需要注意以下几个方面:首先把握好安装位置,雷达液位计一般安装在灌顶,不要安装在中央,因为会产生多重虛假回波导致信号丢失,安装位置要偏离中心。其次,由罐内壁到安装短管的外壁也就是罐内安装距离应ZUI小距离为200mm,并大于罐直径的16。再次要注意雷达天线的下方避免安装其他装置,还要注意避开进料口等干扰源。ZUI后,安装要避开搅拌器,因为有的测量带有搅拌器的容器液位,这样可以防止漩涡及搅拌叶片对信号的干扰。ZUI后,为了减少由于安装接管和设备间焊缝所造成的发射能量损失也需要使天线喇叭口伸入罐内一定距离

在雷达液位计的使用中也难免碰到各种的故障,出现的情况一般有以下几种:显示值不可见,仪表不工作,HART通讯不工作等。这些情况都属于仪表工作故障,可以采用不同的方法进行排查检验。如HART通讯不工作的时候需要查看手操器是否可用,HART连接是否正常等;显示值不可见的故障中需要检查显示模块、对比度、输出电流等是否存在问题,出现故障就需要更换。仪表不工作可以通过检査电源、电压、极性、接线端子是否存在着连接错误。在测量中出现各种误差也是常见的,虽然实际液位和测量值的变化趋势一致,但是数值却是不相等。针对这种情况可以用绳测法测量真实的上空距离,如果与仪表显示上空距离一致,证明仪表本身品质正常。有些情况需要在标定前实地测量真实数据,这样可以防止造成实际液位偏差。有些情况下还需要检査接入计算机系统的仪表是不是与组态数据一致。

在许多测量中我们会发现测量值失真的情况经常发生,这种故障一般是包括以下几个部分。首先是测量值出现波动,从原因上看般都是搅拌或进料等产生的临时性干扰导致的,派出的方法可以是更换其他规格的天线、检查仪表安装位置是否合适、改善应用参数。其次,由于天线容易被冷凝附着物或结疤会对微波产生强烈的反射,进而导致仪表显示的测量值恒为常数,需要经常的清洗天线及天线附近的附着物。ZUI后,由于漩涡、泡沫等对微波的扩散或吸收,使得回波微弱而失波,或者被测液体介电常数较低,反射能力弱,都会出现“失波”错误。针对这种情况都是考虑更换安装位置,改善应用参数或者用大规格的天线进行代替

总之,雷达液位计作为一种测量准确、适用范围广、维护方便的一种液位测量仪表,并随着时代发展而功能也在增强,雷达液位计应用也在越来越广泛。但是也应该看到起设计中存在的局限,如对介质的介电常数有一定要求,不能耐高温、高压,等在选择中就需要根据实际情况,做到经济合理、先进适用,只有这样才能够将雷达液位计可靠准确的特点充分发挥出来。
 
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