GDRD58-PXNGGPFX2BXMA雷达液位计便宜的
液体测量的特殊应用方案
对于易结晶介质,传感器配备PTFE天线罩防止结垢,同时保持ε>1.4的介电常数要求。强腐蚀性液体测量采用全密封316L不锈钢外壳,耐98%浓硫酸腐蚀。某化工厂测量发烟硫酸(ε=110)时,通过调整回波阈值使信号强度稳定在-70dBm以上。最新导波雷达技术利用探杆引导电磁波,可穿透泡沫层检测真实液位。小型储罐(<3m)推荐使用5°窄波束天线,避免罐壁反射干扰。
导波雷达液位计是接触式物位测量,采用时域反射技术(TDR)电子单元发射微波脉冲沿着导波杆(缆)传播,当接触被测介质时,产生反射信号由电子部件接收,计算发射到接收的间隔时间,转换为被测介质的距离。导波雷达液位计测量原理如图1所示。通过测量发射脉冲与反射脉冲的时间差,并通过以下公式即可计算出被测物质到仪表法兰的距离:2D=Ct (1)
式中:C为光速;T为发射脉冲与反射脉冲时间差;D为空间距离。
根据设定的满罐和空罐位置,通过以下公式即可计算出物料高度并输出4~20mA电流:
物料高度:L=E-D (2)
输出电流:Io=4+L×16/E (3)
式中:L为物料高度;E为量程。
导波雷达液位计适合测量液/液界面,如油水界面,油与水、油与酸、低介电的有机溶剂(甲苯、苯、环己烷、己烷、松节油和二甲苯)和水或酸。测量液/液界面应注意以下几点:
(1)介电常数较低的介质位于上部。
(2)两种液体的介电差异不低于10。
(3)上层介质的介电常数是已知的,该参数可在现场确定。
(4)上层介质的大厚度取决于其介电常数。
(5)上层介电常数下限<3,下层介电常数上限>20。
(6)可同时进行液位测量和界面测量。
导波雷达液位计可用在几何尺寸小的容器,也可用在旁通管和各种尺寸的储罐,适用于测量多种粉尘和谷物等。导波雷达液位计测量特性:
(1)无可活动机械部件,维护成本低。
(2)安装方便,支持罐顶安装或旁路管顶部安装。
(3)适用于液面、界面和粉末状或小颗粒状固料的物位测量。
(4)不受介质密度和pH值等物理参数变化的影响且无需进行补偿。
(5)适用于高温、低温、蒸汽和高压场合。
导波雷达液位计使用过程中微波沿导波管向下传导,尽量避免导波杆周围出现金属干扰或物料堆积的情况发生。导波雷达有的诊断功能,具有检测导波杆聚积物的能力。导波雷达液位计的结构由3个部件组成,即雷达变送器、过程密封件和导波杆。过程密封件和导波杆使得低能脉冲微波以光速沿其向下发送,在导波杆与物位(气/物、气/液或液/液界面)的交点通过导波杆被反射回雷达变送器。雷达变送器接收导波杆的测量信号,然后对这些信号进行处理并提供稳定的输出信号。
嘉可仪表JK系列雷达液位计种类,主要有缆绳式导波雷达液位计、杆式导波雷达液位计、喇叭口天线型雷达液位计、防腐四氟型雷达液位计、水滴型天线雷达液位计、卫生型平板雷达液位计、PFA桶天线雷达液位计、水利雷达液位计、高温型雷达液位计、高频雷达液位计、调频波FMCW型雷达液位计等。
介质测量的定制方案
高温熔体(>400℃)测量采用水冷法兰(流量2m³/h)保护传感器,波导延伸管耐温达800℃。强粘附性介质使用自清洁天线,每秒1次的微振动挂料。某沥青储罐应用案例中,带刮刀装置的传感器使维护周期从1周延长至6个月。卫生型设计满足3A标准,Tri-Clamp快装接口表面粗糙度Ra<0.8μm。研发的透波窗口材料(如蓝宝石)可测量ε<1.4的介电常数介质。
在现代工业生产中,的测量和控制是的。无论是储存罐中的液体高度,还是固体物质的位置,都需要准确无误的数据来指导操作。这就是雷达物位计和雷达液位计发挥作用的地方。这两种的测量设备,以其、的性能,正在逐渐改变工业生产的现状。
在化工、油气、食品等行业中,经常需要测量不同液体之间的分界面的高度,从而控制反应过程、原料储量等。
MTS传感器部门生产的Level Plus系列液位计采用MTS的Temposonics®磁致伸缩传感技术,配合特定密度的磁性浮子,可对不同液体的分界面高度进行测量。
市场上测量液体分界面高度的产品群雄逐,招式各有千秋,小编将一一细数,看看哪种测量原理能拔得头筹!
一、射频导纳液位计(电容液位计)
射频导纳液位计的传感器是一根带特氟龙涂层的金属杆或者柔性金属缆,需要插入被测液体内。这样金属杆(缆)和容纳被测液体的金属罐壁之间就会产生电容,这个电容在射频电路(频率达到300Ghz)下被放大到测量的电导纳值。如果被测液体分层后形成上层油下称水的分层,那么会形成C1、C2和C3三个电容值。因为水的导电性能使C3的值大,则射频导纳液位计测量得到的电容值主要取决于C3的值。因此水位的高度就和C3的值几乎成正比例关系。
根据以上测量原理,射频导纳测量分界面的必要条件和限性:
1、 上层液体不能导电,如苯、碳氢化合物等;下层被测液体是导电液体,如普通水或者水溶液。
2、 对分界面测量精度要求不高。因为上层油的高度和被测罐体的形状等都会被测精度影响。
二、导波雷达液位计
导波雷达液位计的传感器也是金属杆或者金属缆插入被测液体内。液位计的电子头发射雷达波脉冲。雷达波脉冲会沿着金属杆或者金属缆朝向被测液体传播,当到达介电常数发生变化位置时会产生反射。液位计电子头计算发射雷达波脉冲和接受雷达波脉冲的时间差来确定被测液位的高度。如下图,如果被测液体上层油下称水,则雷达波分别在从空气进入油的时候、以及从油进入水的时候分别发生反射。
从导波雷达的测量原理可知其测量分界面的必要条件:
1、 雷达波发生反射的必要条件是介电常数发生变化。如果介电常数的变化很小的话,雷达波的反射信号也很小以至于无法测量。因此导波雷达测量分界面要求下层液体的介电常数比上层液体的要大得多。而介电常数的大小一般无法通过常规手段测量,而且介电常数大小很容易受到环境温度、电磁频率、罐内的化学反应等影响。这就决定了无法轻易判断导波雷达能否和应用环境相适应。
2、 为了保持雷达波穿过上层液体后还有的能量在分界面上还能产生反射,一般要求传感器是一个同轴结构。上图是导波雷达测量分界面的安装要求,左边是导波雷达的测量杆和测量筒是一个同轴结构,右图中导波雷达的测量杆安装在一个布满倒液孔的测量管内。同轴结构内外的分界面变化有时无法真正同步会导致测量误差。而且粘性较大的液体会粘连在同轴结构内干扰测量。
3、 如果要测量被测液体分界面知道上层液体的具体介电常数。因为雷达波穿过空气的速度是光速,而穿过上层液体的速度小于光速且和其介电常数成反比。因为介电常数不容易测量且善变,因此导波雷达很难测量分界面高度。
三、浮筒液位计
浮筒液位计测量分界面一般安装在罐体的侧面,把被测液体通过两个法兰口从被测罐引入测量筒内,同时测量通内还有一个浮子通过一些机械结构和电子头相连。通过测量浮子受到浮力的变化来感应测量筒内液体的平均密度,从而评估出被测分界面的高度(假定测量筒内只有两种液体)。浮筒液位计不要求被测液体的导电性和介电常数。
根据浮筒液位计的原理和内部结构,其测量分界面的必要条件和限:
1、 只能安装在被测罐体侧面,且测量筒内没有空气。
2、 为了测量的精度定期进行校准,因为浮子到电子头之间的力传输结构会随着时间而偏移设定。
3、 因为测量筒的狭小结构,被测液体中的固体或者粘性物质会使浮子卡在测量筒内,无法真正反映分界面高度。
四、双法兰液位计
双法兰液位计通过测量两个固定位置的压力差来反映两个位置之间的液体的平均密度从而间接测量分界面高度。双法兰液位计也是安装在罐体的侧面,但是不需要测量筒,因此解决了上面浮筒液位计内浮子容易卡死的问题。
双法兰液位计通过充油的毛细管把罐内的两个压力值传输到电子头部分。因此双法兰液位计的界面测量受到以下因素的影响:
1、 环境温度变化对毛细管内油压有明显影响,因此长的测量范围要长的毛细管,从而导致温度变化对测量精度也影响很大。
2、 两个法兰之间充满液体。
3、 毛细管充油需要的生产技术,因此测量范围对仪表价格影响很大。
4、 安装过程要毛细管不要受到外部机械冲击,毛细管受损或者油路堵塞。
五、终篇 - 磁致伸缩液位计
磁致伸缩液位计通过测量浮在分界面上的磁性浮子的位置来测量分界面的高度。MTS生产的Level Plus系列液位计可以实现测量误差控制在1毫米以内,大的测量范围可以达到22米。磁致伸缩液位计的测量不依赖于液体的导电性、介电常数等物理参数,只是基于不同液体的密度差。密度差和相互不溶解是形成分界面的必要条件。
Level Plus系列
磁致伸缩液位计只要选择好特定浮子的密度,安装后不需要定期的维护和标定就能液位计的长期性和性。
磁致伸缩液位计的应用限性在于不能用于操作粘度很高的液体(建议粘度小于400厘泊)。高粘度液体容易把浮子粘在一个位置不变,导致磁致伸缩液位计测量到的浮子位置不能准确反映分界面高度。
Level Plus磁致伸缩液位计应用实例
1、 二硝基甲苯(DNT)和水的分界面
因为二硝基甲苯(DNT)相对于水的比重是1.52,因此在罐内是下层液体,因此无法使用射频导纳、导波雷达。而且因为现场的测量范围超过4米,因此无法使用浮筒液位计和双法兰液位计。通过使用Level Plus系列磁致伸缩液位计可以同时测量反应罐内的液位和分界面高度,从而对化学反应过程控制。
2、 液体白磷和水的分界面
白磷是生产磷酸类物质的基本原料。但是因为白磷在空气容易自然,而且有毒,因此一般都储存在具有水封的储存槽内。Level Plus液位计可以对水封下的白磷存量进行实时监控,同时水封的厚度白磷和空气接触。
3、 大型成品油罐
炼化工厂、燃料输送系统等都有一些成品油储罐、转运罐等,这些罐子高度都有15~20米高。因为有些成品燃油会吸收空气中的水分,导致很多罐底都有积水。MTS传感器生产的Level Plus液位计可以同时测量罐内成品油液位和油水分界面的高度,同时还可以根据液位计内部的罐容表来计算罐内容量,并且输出罐内的成品油温度。Level Plus液位计只通过罐上的一个测量孔,就可以同时输出液位、分界面高度、罐内容量和温度的测量结果,满足石油组织对成品燃油的交接计量要求。