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固体散料测量的技术突破
低介电常数（ε＜2）粉料测量是行业难题，80GHz雷达传感器通过增强发射功率（＜20mW）和窄波束（＜4°）提升信号反射率。某电厂粉煤灰仓实测显示，传统26GHz雷达回波强度仅-90dBm，而80GHz型号达-65dBm。粉尘环境需配备0.3MPa压缩空气吹扫装置，防止天线积灰。最新多目标识别算法可区分下落物料与料位面，动态测量误差控制在0.5%FS以内。料仓倾斜时，三维建模技术能自动补偿斜面导致的测量偏差。
物位测量的仪表在选型时，与压力或流量测量等仪表有很大不同。这是因为物位测量的现场情况千差万别，而生产商又很难设计出能满足工况应用的物位仪表。只有充分了解仪表特点及现场应用条件，才能正确选择所需要的产品，同时充分发挥仪表的测量性能。
雷达物位计的回波质量主要受以下因素影响:
1.传播介质的介电常数，该常数越稳定越有利于传播。雷达波是电磁波，电磁波在传播过程中不受传播介质稳定程度的影响，只与其介电常数有关。这是雷达技术与超声波技术的重大区别。
2.被测介质表面状况，表面越平整，其介电常数越大，则越有利于回波反射。
所以考虑现场情况时，应注意这两个方面:
1.天线到被测介质间空气介电常数的分布
2.被测介质的表面状态及其介电常数。
雷达物位计的优点是:不受空气波动影响，随距离衰减小，穿透力强。
雷达物位计的种类及应用:
雷达物位计目前已成为市场上的主流产品，主要分为脉冲雷达物位计和导波雷达物位计。低频脉冲雷达物位计尽管具有价格相对低廉的优点，但在主要应用领域中，属于逐渐被淘汰的产品。
与低频脉冲雷达物位计相比，高频脉冲雷达物位计在应用过程中有以下优点:
1.高频雷达物位计(主要指26GHz和24GHz)具有能量高，波束角小，天线尺寸小，精度高等优点。
2.26GHz雷达波长11mm，6GHz雷达波长50mm，雷达物位计在测量散装料位时，雷达波反射主要来自料面的漫反射，漫反射的强度与物料大小成正比，与波长成反比，而大部份散装料直径远远小于50mm，这就是目前26GHz雷达是测量散装料物位*选择的原因。
3.在一些直径小而高度并不是很高的小型罐的应用中，6GHz雷达天线长(300-400mm)无形中增大了盲区(大约600mm)，另外由于6GHz雷达方向性差(开角大)在小罐中会产生多径反射;而26GHz雷达频率高，天线短，方向性好，克服了6GHz雷达的缺点，适用于小罐测量。
4.由于现场环境恶劣，随着时间推移，雷达天线会堆积污物、水汽等，26GHz雷达天线小，附加天线罩可大大改善因污物、水汽造成的影响;6GHz雷达天线大，加天线罩很困难。且仪表较沉重，清理困难。
5.由于26GHz雷达方向性好，很多恶劣工况，可通过简单隔离，将雷达物位计装在容器外进行测量。
雷达物位计原本是叫作微波物位计的，只是大家都惯了它的俗称雷达物位计，雷达是英文Radio Detection and Raging（无线电探测与测距）首字母的缩写。本篇文章小编主要来给大家讲讲雷达物位计的用途以及它的工作原理是怎样的。
首先，我们来看看雷达物位计的用途吧，雷达物位计采用微波脉冲测量方式，在工业频段可以正常使用，波束能量低。可安装在各种金属、非金属容器或管道中，可测量液体、泥浆、颗粒状物料的液位。进行非接触式连续测量。适用于粉尘、温度和压力变化较大，存在惰性气体和蒸汽的场合。雷达液位计对人体和环境无害，不受介质比重的影响，不受介电常数变化的影响，不需要现场校准。不论是对工业需要，还是对顾客经济实惠的考虑，对于这两者而言都是不错的选择。
雷达物位计的工作原理如下:微波物位计工作方式类似雷达，向被测目标发射微波，由目标反射的回波返回发射器被接收，与发射波进行比较，确定目标存在并计算出发射器到目标的距离。
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智能雷达物位计详细资料:
KK/RL106智能雷达物位计适用于各种过程条件复杂的容器、储罐、料仓等，且不受被测介质物理特性变化影响，外部测量，两线制技术，适用于防爆场合，非接触式与连续测量的脉冲型物位计大测量距离35m。科控致力于打的智能雷达物位计生产厂家，美安特仪表生产智能雷达物位计，科控自动化汇聚的智能雷达物位计生产研发团队，每款智能雷达物位计都是精益求精，只为给您的产品与服务，科控自动化致力于打造的智能雷达物位计生产厂家。
智能雷达物位计订货需知:
为了能的为您提供服务，请您根据您的实际情况，参照选型指南（未尽事项，请咨询），慎重选择适合您具体需求的产品。当您了解您的需求和我们产品的基本属性后，可根据设计要求和现场情况正确选用仪表并按完整的产品规格代码定货。按设计和使用要求未能选出适当的仪表时，请提出问题和要求，我们的人员将协助您选型或为您设计制造的产品，请至少提供下列资料:工作压力、工作温度、介质名称、量程等。
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雷达物位计工作原理:微波物位计工作方式类似雷达:向被测目标发射微波，由目标反射的回波返回发射器被接收，与发射波进行比较，确定目标存在并计算出发射器到目标的距离。
相关参数:工作电源:AC220V±10% 或 DC24V功耗: 5W 显示方式:光柱显示测量:≤±1% F·S传感器防护等级:IP65仪表工作环境温度: -40～45℃探工作（介质）温度: 普通型: -20～60℃中温型: -40～200℃ 高温型: -40～800℃介质压力: 压力型≤3MPa（其余型号为常压）传感器与二次仪表的连线及距离:距离 <200m，用直径1.5mm 以上的导线（是双绞线）连接，每条导线电阻应小于3 欧姆检测范围: ≤11000p报警输出方式:两组继电器常开、常闭触点，对应高、低两点输出，分别可选物位的 90%、80%、70% 和 30%、20%、10% ，出厂是置于80%和20%处。（触点容量AC250V，0.3A；DC28V,0.5A；电阻负载）变送输出:4～20mA二次仪表外型尺寸: 48（宽）× 96（高）× 112（深）二次仪表开孔尺寸: 43+1（宽）× 91+1（高）
导波雷达液位计主要由雷达变送器、过程密封件和导波杆三部分组成。表头内部安装雷达变送器，采用一次压铸成型的双室结构，带LCD显示，大多数情况下可以向任意方向旋转，便于现场观察。根据不同的环境条件选择相应表头材质，常规条件下可以选择聚氨酯涂层，沿海地区可以考虑316ss等耐腐蚀性不锈钢。导波杆共分为两 类五种，即硬杆类，包括同轴、单杆和双杆三种;软缆类，包括单缆和双缆两种。
导波雷达液位计配备不同的探头，以满足各种应用要求。硬杆类导波雷达液位计测量范围较小，制造商推荐可选范围一般在0~6m，而软缆类导波雷达液位计测量范围较大，制造商推荐可选范围通常在0~50m内，甚至可以达到80m，所以导波杆长度可根据测量要求，自由定制选择。
硬杆类中的单杆式探头能量传输效率较低，外界干扰敏感，是受物体接近程度影响较大的探头，应避免靠近干扰物安装，如设备内壁或容器内构件等。适合测量小量程的液体和粉末状或小颗粒固体料位。
同轴式探头能量集中在小口径的金属管内，能量传输效率高，不受液面湍动的影响，抗干扰能力强，安装空间要求低，可以近容器内金属构件安装或者与其他物位仪表装在同一旁通管内，且不会相互影响。其结构特点决定了其更适用于低黏度的清洁介质，介电常数液体或界位测量，而在挂料和结晶的应用场合容易产生测量误差，因此不适用高黏度的、易挂料、易结垢的场合的物位测量，如重油型加工处理装置中的原料罐、地下污油罐等。
软缆类中的单缆式探头底部配有重锤，主要用于测量大量程的液体和固体料位。硬杆类型中的双杆、软缆类型中的双缆与单杆、单缆相比，增加为平行双探头，导波雷达液位计能量集中在两个探头之间，测量能力，抗干扰、抗黏附能力高于单探头，灵敏度低于同轴探头。
工业现场复杂多变，液位测量设备的选择。一款性能稳定的雷达液位计，不仅能提升工作效率，还能减少维护成本。
市面上的液位计种类繁多，但真正适合自己的并不多。KHONBEI科北防爆80G雷达液位计，专为严苛环境设计，无论是水泥厂、煤粉尘车间还是河道水池，轻松应对。
高频导波技术让信号传输更稳定，测量结果更准确。防爆设计更是为加了一层保障，不用担心恶劣环境带来的隐患。
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导波雷达液位计在检测液位时采用的是时域反射（TDR）原理，信号的传输介质是同轴电缆和导波杆，可以认为导波雷达液位计进行液位检测是基于传输线的特性的。以下简要介绍 TDR 的原理。
同轴电缆和导波杆是比较常用的信号传输线，我们可以把它等效为理想的双导线传输线，由相同的很多小的部分组成，每个小的部分又由很多的电阻 R、电容C、电感 L 和电导 G 等元件一起组成，并且同轴电缆和同轴导波杆的特性阻抗在每处都是一样的。
同轴电缆等效传输线原理图如图 2-1 所示。
图 2-1 同轴电缆等效传输线原理图
由上图知道，如果同轴电缆与其他介质相接触，由于介电常数（这里用rε 来表示）是不同的，会使相接触部分的等效阻抗发生一定变化。当同轴电缆的某一端发射出脉冲信号时，脉冲信号会沿电缆进行传输。如果传输中没有与其他介质的接触时，那么对应的负载阻抗和电缆的特征阻抗相等，那么脉冲会被吸收因此没有回波信号产生；如果发生与其他介质的接触时，那么对应的负载阻抗就会发生变化，使之和特征阻抗不相等，就会产生回波信号。
这里定义一个反射系数为 ρ ，它是反射信号与发射信号的幅度的比值，我们用它来用来表示负载阻抗和特性阻抗的关系。
其中:tZ 表示任意一点的阻抗，cZ 表示特性阻抗。因此，在各种情况时阻抗和反射系数的不同如下所示:1．当同轴电缆传输正常时，那么t cZ =Z
， ρ =0 ，发射脉冲会被吸收，没有回其中:tZ 表示任意一点的阻抗，cZ 表示特性阻抗。因此，在各种情况时阻抗和反射系数的不同如下所示:
1．当同轴电缆传输正常时，那么t cZ =Z ， ρ =0 ，发射脉冲会被吸收，没有回
图 2-2 断路回波信号示意图
3．当同轴电缆传输短路（即为与其他介质接触时）时，那么tZ =0 ， ρ = −1，同样产生全反射，但是短路回波信号和发射信号具有相反的性，短路回波示意图如图 2-3 所示。
图 2-3 短路回波信号示意图
当脉冲信号在导波杆上传输时，如果碰上其他介质就会使该点的阻抗变化，从而反射系数也会发生变化，会产生回波信号。我们可以进一步计算发射脉冲和回波脉冲的时间差就能计算出发射电路到该介质接触点的距离。
导波雷达测量系统原理:
导波雷达液位计就是时域反射原理来进行测量的，测量过程我们分为信号传播和整个测量系统来作介绍。
导波雷达信号传播示意图如图2-4所示。
在机械机构上，仪表的表头内部的收发电路会通过同轴射频接插件和同轴电缆相连。同轴电缆的另一端将会在法兰的位置与同轴导波杆连接。导波杆则是直接插入到罐体的介质内，导波杆的末端与罐底底部则是有一段距离的。
根据左图可以看到，电路板输出的脉冲信号会通过同轴电缆，再在同轴导波杆上进行传播。由2.1节的介绍，在同轴电缆和导波杆的连接处会首先发生断路，进而一部分信号会产生一个顶部回波信号，但是仍有一部分信号还会继续沿导波杆传播。当信号与被测液体表面接触时，其阻抗特性会发生变化，其一部分也会被反射，会再产生一个真正的液位回波信号。也会有另外一部分信号仍然会继续向下传播，***终会损耗在不断发射中。液位计可以判断出液位回波和顶部回波之间的时间差，根据这个时间差，我们用单片机进行计算就可以得到液位的高度。
根据右图所示，在罐体为空的时候，没有液位就不会发生液位回波信号，但是仍然会有顶部回波信号，而且在导波杆的底部会断路而产生一个的底部回波信号‘。
假如罐体内有两种不同的介质，由于密度不同这两种介质会分别存在于液体的上部和下部。如果这两种介质的介电常数大不相同，那么就可以通过回波的不同来判断两种介质的分界面，进而也可以得出这两种介质的不同高度。由于脉冲信号是通过导波杆传播，导波杆上的空气、气态的凝结不会影响性能，因此可以长时间测量低介电常数的产品。一般情况下被测液体的介电常数越大回波信号也就越强，也就更容易检测出液位，比如水比丁烷更容易测量。
假设电磁信号在介质中传输无损耗，则信号在其中的传播速度可以表示为:
其中:c为电磁波在真空中的传播速度(3×10八立方米m/s）。
Y为介质的相对介电常数，
从为同轴电缆的相对磁导率(大多数液体其近似等于l}o
我们可以得到:
若电磁波在同轴导波杆上的传播距离为L，那么回波信号的传播时间为:根据这个实际传播速度结合时间就可以计算出液位[[19]。因此，的深度:
L可以表示为液位因罐体高度为H，***后得到的液位高度为:
h=H一L导波雷达测量系统示意图如图2-5所示。
图中为整个导波雷达测量系统，导波雷达液位计发送的是窄脉冲信号，对刚性杆***大测量范围为6.1 m，柔性杆为***大范围则为30m。在实际测量中，在量程的上部和下部都会存在一段死区，分别为上部死区和下部死区，其长度分别为Lz和L,，这两个死区的特性是非线性的，所以造成测量误差会偏大。我们把上部死区的较低点定义为上参考点，用它来代表液位的满点(***高可测点)和20mA输出电流。下部死区的***高点则定义为下参考点，用它来代表液位的零点(较低可测。
点)和4mA输出电流。在导波杆末端到罐底的距离为L。
由此，在实际应用时，液位的计算需要考虑到上部死区和下部死区的因素。在液位显示时需要加上杆末端距离罐底的距离L。和下部死区的高度L1 [21] o
一般液位测量时只需要测量一定范围内的高度，即有效量程为两个死区之间的高度，也叫线性区。
在罐体内实际显示的液位高度(即以下参考点作为零点)为:
hD = h一L。一L, 这里L+L、是液位的整体迁移量。
本章主要是对导波雷达液位计进行了理论分析，首先介绍了导波雷达液位计测量所需要的时域反射原理，接着详细讲述了导波雷达测量系统的原理，***后则概括了本课题所设计的导波雷达液位计所要实现的功能和特点。
文章结合导波雷达液位计在环己烷罐液位测量应用及故障处理实例，总结了导波雷达液位计维护经验工仪表供参考和借鉴。
设备简介及工艺生产状况
1、设备简介
昌晖导波雷达液位计由雷达变送器和导波探杆两部分构成，为两线制仪表。导波雷达变送器匹配的探杆形式有同轴杆式、防腐蚀护套杆式和单缆式三种。
导波雷达液位计的高频振荡器周期性发射低功率毫微秒级微波脉冲，通过浸入工艺介质的探杆引导雷达波脉冲向下传导，当雷达脉冲抵达具有不同介电常数的介质接触界面时，部分能量被反射回变送器。反射强度取决于被测产品的介电常数。介电常数越高，反射强度越大。根据发射脉冲(参考脉冲)与接受到反射脉冲之间的时间差被换算成距离，由此计算出总体液位或界面位置。计算公式为:L=C×t/2，公式中L为基准面到液面间的距离，单位为m；C为雷达波传递速度，单位为300000km/s；t为雷达波从发射到接收反射回波的时间间距，单位为s。
传感器接收到微波有固定回波、界面反射波及其他杂波。一般通过设置阈值参数、介电常数、灵敏度来屏蔽掉固定回波及杂波，从而测量的准确。导波雷达液位计为智能型仪表，带有HART通讯功能、回路测试功能及自诊断功能。
2、工艺生产状况
以醇酮装置罐体04LT2102导波雷达液位计为例 。04LT2102用于测量原料罐罐体液位，其测量值传递到DCS系统后，系统里的自动调节回路根据工艺条件的变化对罐体原料液位进行调节，目前大部分石化装置的罐体液位测量都采用导波雷达液位。
导波雷达液位计典型故障分析处理
故障一:参数设置错误，仪表出现问题
由于导波雷达液位计安装后不具备调试条件，售后服务人员采用“盲设定”方法(即不需要实际介质、根据仪表设计数据表的介质物理参数直接标定的方法)设置仪表参数，到醇酮装置水联运时，发现部分导波雷达液位计指示不准。
分析处理:按照经验，先检查导波雷达液位计参数设置。通过HART475与变送器通讯后查看参数设置情况，经过检查导波雷达液位计常用参数设置，发现该仪表参数设置错误，修正参数后观察一段时间后指示正常无误。
故障二:导波管上部憋压，导致管内页面不能上升
在现场共有5台导波雷达液位计在液位升到一定值后变化缓慢直到液位无变化，而现场确认容器内连续进料，现场磁翻板液位计液面仍在上升。
分析处理:首先检查确认导波雷达液位计的参数设置正常，排除仪表参数设置的故障问题。然后，检查仪表安装现场，仔细观察发现，导波雷达液位计为顶部安装，容器为常压，为了达到较好的使用效果，在容器内设计了DN80的导波管。在打开连接法兰时，发现液位计导波管内带压，此时液位变化正常。由此判断导波管上部憋压，导致液位上升到一定位置后不能再上升了。在水联运后确认判断正确，开气相补偿孔处理后液位计工作正常。
故障三:导波雷达液位计钢缆碰壁
在装置开工投料过程中，发现导波雷达液位计波动较大，在20%-65%之间跳变。再次确认导波雷达液位计参数设置正确。通过对一次表及传感器进行联校，参数指示正常，排除一次表及传感器的故障。
分析原因:
①出料泵P41105设计功率较大，在投料过程或装置进入状态时，出料泵回流量达到240m3/h左右，而导波雷达液位计为单缆式，造成导波缆绳摆动过大而碰壁。同时有导波缆绳下挂重锤配重太轻的可能。
②固定在容器内的DN80导波管过长，达9米，可能存在受力后弯曲，导致导波缆绳离管壁距离过近，容易碰壁。
处理措施:由于容器无现场液位计，装置生产需要，决定采用临时测量手段解决过程液位测量问题，采取在容器及所附设备上取静压的方式满足生产，如图1所示。考虑容器内密封氮气压力恒定，停车退料泵P41103在生产时不使用，在其出口处采用现场差压变送器表取压力，在DCS系统上显示液位，同时在现场YR-ER101差压变送器面板上交替显示液位与压力。等到装置停车改造时校正导波管，并增加导波管支撑，增加重锤配重后。再次开车确认导波雷达液位计工作正常。
图1 环己烷罐进出料工艺流程图
导波雷达液位计是一种适应性强，安装调试方便，维护工作量小的优秀智能仪表。可以广泛应用与石油化工生产的容器液位测量，其测量效果也是比较显著。在实际应用中，应该注重过程的维护，严格按照 《导波雷达液位计使用说明书》进行安装操作，以免引起重大事故的发生。
点击图片进入导波雷达液位计选型页面
导波雷达液位计维护经验
下面昌晖仪表总结几点维护经验仅供技术人员的参考:
1、反复了解工艺流程，联系DCS控制系统，准确设置导波雷达液位计参数。
2、熟悉导波雷达液位计本身的性能，了解其结构特征及现场使用的环境。
3、充分分析导波雷达液位计安装的实际工艺情况，区分是工艺的原因还是仪表本身的原因。
4、在现场处理时，将导波雷达液位计与同一罐体其他液位仪表进行分析比对，增加故障判断的依据，可以有效提高导波雷达液位计故障处理的速度和准确度。在没有其它液位仪表时，建议增设，比较重要的地方除了要求采取现场指示外还应该同时增加远传功能，如采用双法兰液位计或磁翻板液位计。
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