HDE-909雷达液位计厂
通信协议与系统集成能力
支持4-20mA+HART、PROFIBUS PA/FF等多种协议，无线HART版本采用2.4GHz频段，电池寿命5年。某智能工厂通过OPC UA接口直连MES系统，采样周期缩至100ms。IO-Link 1.1支持远程配置，调试时间从4小时压缩至15分钟。云端数据用于库存预测，精度达0.1m³。
在如今工业发展四处蔓延遍布到很多城市，许多城市都在慢慢变成工业型城市，为了工作效率大都换成了大家伙的机器，街上真的随处可见都是大仪表，现在的工业仪器许多都做的笨重，只讲究实用性而不考究外观，而今天我带来的一个工业仪器外观比较可爱，小小一个仪器作用确是很多大仪器所不能及的。
如下图。
这个长得很像那个一说谎话就变长鼻子的匹诺曹，它有一顶绿的帽子，尖尖的鼻子，深邃的黑眼睛，别看它小，它应用的行业场景很多，水泥、电力、冶金、石油、化工、煤炭、食品等行业。适用于液体、浆液、带蒸汽液体以及低介电常数介质、带搅拌的储罐和过程容器以及固体料仓。
它应用这么多，那么它的原理到底是什么呢？
雷达液位计啊，它是通过一个可以发射能量波（一般为脉冲信号）的装置发射能量波，能量波在波导管中传输，能量波遇到障碍物反射，反射的能量波由波导管传输至接收装置，再由接收装置接收反射信号。
雷达液位计对化工机电有什么用处呢？这就得看它的特点了。
雷达液位计具有以下六点特点:
1、通用性:可测量液位及料位，可满足不同温度、压力、介质的测量要求。
2、免维护:测量过程无可动部件，不存在机械部件损坏问题，不需要过多维护。
3、准确:测量多样化，使测量准确，测量不受环境变化影响，稳定性。
4、不受真空、烟尘、蒸汽、惰雷达液位计是一种微波物位计，它是微波（雷达）定位技术的一种运用。所以能在化工行业常被使用到。
好啦，关于这个可爱的“小人”身上藏了这么多好处就讲到这里啦，导波雷达液位计对工业行业的这些好处，你get了吗？
智能雷达水位计基于时间测量的电磁波测距技术。传感器发射电磁波照射水面并接收其回波，由此获得水面至电磁波发射点的距离、距离变化率（径向速度）、方位、高度等信息。
智能雷达水位计，是工业测距雷达在水位测量领域的应用，实现了水位计向高精度（毫米级），大量程(35米)，高，安装简便，免维护的技术跨越。
智能雷达水位计通过标准信号接口，与计算机、PLC等连接，也可以与相应的显示、记录、控制装置（如RTU）连接，构成水位监测系统。
HDE-909雷达液位计厂
导波雷达液位计
型号:KQ-DLDA
应 用: 液体、固体粉料
测量范围: 30米
过程链接: 螺纹、法兰
过程温度: -40～250℃
过程压力: -0.1～2Mpa
精 度: ±3mm
频率范围: 100MHZ～1.8GHZ
防爆/防护等级: Exib IIC T6/IP67
信号输出: 4～20mA/HART（两线）
本文旨在通过实践来探讨电厂低压给水加热器上液位的测量，并解析了加热器结构及其采用各种不同液位测量仪表的历程和工况特点，论述了导波雷达液位计在低压给水加热器上的使用优势，藉此给电力行业热工人士提供一些有价值的参考。
给水加热器的结构与功能
给水加热器是一种利用汽轮机抽汽加热给水，以提高热效率的加热设备，是电厂回热系统的重要辅机之一。加热器的工作原理是利用汽轮机做过功的乏汽加热凝结水和给水，而不是直接将乏汽排入凝汽器，以充分利用乏汽的焓，降低冷源损失，同时减弱锅炉受热面的热应力。
加热器按汽水传热方式的不同，可分为表面式和混合式。目前，在火力发电厂中除了除氧器采用混合式加热外，其余高低压加热器均采用表面式加热。按照水侧的布置方式和流动方向的不同，表面式加热器又分为立式和卧式。
表面式给水加热器的特点，是加热工质（汽轮机的抽汽）与被加热工质（锅炉给水）相互不混合，通过管壁来传递热量。传热管内是给水，传热管外是蒸汽。蒸汽在加热器里放出热量并凝结成疏水，由疏水口排出。由于加热蒸汽通常都具有一定的过热度，为使给水温度达到所期望的值，同时加热面积尽可能的少，可设置一个过热蒸汽冷却段，以充分利用抽汽的过热度。蒸汽由汽相变为饱和水，同时放出汽化潜热的过程是在凝结段里完成的。凝结段是给水加热器的主要换热区段，管内给水大部分的焓升是由这一区段提供的。因此，具有凝结段的加热器是电厂用给水加热器的基本型式。
加热器中液位测量的重要性
加热蒸汽和被加热的水之间是通过金属表面来传递热量的。由于传热热阻的存在，给水不可能被加热到蒸汽压力下的饱和温度，不可避免地存在着一个端差。因此，给水端差（TTD = Terminal Temperature Difference）和疏水端差（DCA = Drain Cooler Approach temperature difference）是加热器的两个主要。给水端差和疏水端差的设置，直接影响到机组的率和运行的性。给水端差又称为上端差，是加压器蒸汽压力下的饱和温度与出口给水温度之差。疏水端差又称下端差，是离开加热器汽侧的疏水温度与进入水侧的给水温度之差。
图1 卧式表面式给水加热器结构实物
合理的给水端差的设置，能够有效提高热交换效率，是成本控制及盈利能力的重要组成部分。在实际运行中，给水端差增大的原因有:加热器的抽汽压力和抽汽量不稳定；加热器受热面结垢使传热恶化，增大了传热管内外温差；加热器内积聚了空气，不凝结的空气附在传热管表面形成空气层，妨碍了蒸汽的凝结放热，增大了传热热阻；凝结水或给水的部分或不经过加热器，而是从加热器旁路通过；凝结水位过高，淹没了一部分传热管，使传热面积减少。而给水端差过小，纵然可以提高热交换效率，但加热器长期处于过热状态，会大缩短使用寿命。由此可见，在日常操作中，维持合理的加热器凝结水位高度，从而找到热交换效率和设备寿命之间的平衡点，成为热工控制的首要任务。
加热器中液位测量的发展历程
给水加热器中存在高温、高压及大量蒸汽，恶劣条件使之成为测量的难点。给水加热器的水位检测历经了几个发展阶段，从初的磁翻板液位计、浮筒液位计、直到今天比较常用的差压变送器和导波雷达液位计。
磁翻板液位计又称就地水位计，是为传统的一种水位测量方式，至今仍然是加热器的标准配置。磁翻板液位计利用浮力原理，根据加热器的设计温度、压力及水的密度，制造出满足工况条件的浮子。浮子装在和加热器相连的筒体中，筒体中的水位和加热器中的水位等高，而筒体内浮子漂浮在水面上，即代表水位的高度。浮子内的永磁铁通过磁耦合作用引起筒体外的小磁板翻转，通过小磁板两面颜的不同，来就地读取加热器中的水位高度。磁翻板液位计是一种稳定的测量技术，但它存在两大缺陷。一是测量精度不高。因为加热器中的温度和压力的变化，凝结水的密度也发生变化，根据阿基米德浮力定律f浮=ρgV，当凝结水密度变化时，浮子浸没在水中的体积也发生变化，因此浮子淹没高度的变化会影响到测量精度。二是就地水位计在初的时候没有远传信号。
浮筒液位计是上世纪80年代至本世纪初常用的加热器水位测量方式。因为浮筒液位计集成有信号转换器，所以能够提供远传信号。但是浮筒液位计也是基于浮力的原理，因此同样面临着测量精度差的问题。此外，浮筒液位计多数采用扭力管式测量原理，表头笨重且需要周期性的标定，给使用和维护带来了诸多不便。
图2 导波雷达液位计工作原理
随着差压变送器技术的发展和产品性价比的提升，差压变送器配合平衡容器成为本世纪以来较为常用的加热器水位测量方式。但无论是采用双室平衡容器，还是采用单室平衡容器，对于测点位置的选取和安装都有较高的要求。因为，低加汽测可能工作在负压工况下，所以测量值波动大，影响到生产人员的正确操。此外，差压变送器的测量原理是:ΔP=ρgh,为达到地测量，需要对密度、温度及压力进行补偿。
导波雷达液位计采用的是时域反射原理（TDR原理，Time Domain Reflectometry）。导波雷达的工作原理，是由表头高频脉冲发生器产生电磁脉冲波信号，该信号沿着导波杆（探杆）向下传送，当遇到比此前传导介质（如空气或蒸汽）介电常数大的液体表面时产生反射信号，用超高速计时电路测量出脉冲波信号从发射到接收的传导时间。传导时间与电磁脉冲波速度乘积的一半，即代表被测介质表面到导波雷达液位计过程连接处的距离；通过给定的容器高度减去距离，计算得出液位的高度，从而达到对液位的测量。
导波雷达液位计的测量原理及优点
时域反射理论模型早在1939年就已建立，初用于电信业查找电缆断点。上世纪90年代中后期，部分液位计厂家致力于将TDR技术应用于工业仪表，称之为导波雷达液位计。导波雷达液位计问世后，随即成为物位测量的一大利器。导波雷达液位计的测量结果和被测介质的温度、压力、密度、粘度、电导率和介电常数无关，可以用于测量液体、浆料和固体，也可以测出物位或某些工况下的液体界面。因此，当导波雷达液位计满足设计温度、压力、量程、精度、材质及安装位置的要求时，是一种理想的物位测量仪表，几乎可以取代大多数物位计。当然，导波雷达液位计也同样面临着一些使用的限性，如其典型精度为±3mm、对温度和压力耐受的限、当介质粘度高时在探杆上形成挂料、固体介质容易磨损并拉断探杆，以及容器内的搅拌影响探杆的安装等。
做为一种探杆和被测介质相接触的接触式物位测量仪表，导波雷达液位计的选型重点集中于探杆形式。为此，各导波雷达液位计厂家研发生产出不同的探杆形式，以满足各种工况的要求。如笔者所使用过的美国Magnetrol品牌的导波雷达液位计，就有多达22种探杆形式可供选择。
图3 单杆探杆信号轨迹图、通州探杆信号轨迹图、同轴探杆实物图、通州探杆实物剖面图
那么，如何选用合适的探杆形式呢？首先，需要考虑探杆对温度和压力的耐受。其次，需要考虑电磁脉冲信号在探杆上传播的轨迹。
单式探杆（单杆、单缆）上信号轨迹呈逐步发散的状态。在信号的轨迹范围内，可能会产生干扰信号影响到液位的测量。典型的干扰信号有安装管嘴，以及容器内的焊缝、焊渣和结构件等。同轴探杆的信号则集中在同轴探杆内。同轴探杆的结构是中间有一根实心金属杆（通常直径为8mm），电磁脉冲信号在金属杆上传播；其外侧是一根金属套管（通常直径为22mm），金属套管作为金属杆的屏蔽层，起到屏蔽外部的干扰信号及集中信号的作用，以提高信号的灵敏度，便于测量介电常数较低的介质。因此，采用同轴探杆可以不用考虑安装位置及容器内结构对测量带来的影响，是理想的一种探杆形式。同轴探杆的限在于，其量程受限，通常为6m左右，以及高粘度介质所形成的“搭桥”现象。
那么是不是说使用导波雷达液位计测量低压加热器液位，只需考虑到以上两点就了呢？实际上，还需要结合电厂低压加热器实际工况中存在大量蒸汽的特点。一是要考虑蒸汽的侵蚀作用对于探杆和表头之间密封部分的材质选择和制作工艺的考验。见图3红圆圈部分。依据笔者经验，选择应用业绩多、历经实践考验的品牌是产品的有效保障。二是需要考虑蒸汽工况下，电磁脉冲信号的传播在蒸汽中被衰减的情况。通常，导波雷达的测量原理可用以下公式来表示:
L=D – C0.t/2
L=液位高度
D=容器高度
C0=真空中的光速
t=发射信号和反射信号的时间间隔
在蒸气工况中，实际的液位以 L真来表示，实际的信号传播速度用C真来表示；仪表测量出的液位以L测来表示，那么:
L真=D – C真.t/2
L测=D – C0.t/2
因为C真L测。依据导波雷达液位测量值来控制凝结水的高度，所造成的实际影响是凝结水位过高，致使低压加热器内部分传热管被淹没在凝结水下，热交换效率下降，给水端差增大。
图4 7×S蒸汽探杆结构剖面图
通过实际的观察数据和相关的文献资料信息，在低压加热器的工况条件下，C真和C0之间的差异在2%~5%之间。因为C真受到蒸汽温度、压力的影响而不断变化，所以仅从改变仪表系数的方面来进行C真的修正，还是不能很好满足对测量准确度的要求。
对于C真进行实时的补偿，是导波雷达在蒸汽工况下能完成准确测量的先决条件。笔者所使用的Mangetrol导波雷达液位计采用了专利的蒸汽探杆，用于实时的C真补偿，其补偿的工作原理如下:
在蒸气探杆中，距离表头下方125mm处安装有一个蒸汽目标(Steam Target)，表头每秒会发送一个询问信号，该询问信号到蒸汽目标后被发射回表头的时间t问询被测量。此时，电磁脉冲信号在当前工况下的速度C真可以用以下公式准确计算出来:
C真=d/t问询，其中，d=125mm
获得C真后，导波雷达将以此值来进行真实液位值的计算，从而达到实时补偿的目的。
小结
综上所述，Magnetrol专利的蒸汽探杆，集成了同轴式、良好的蒸汽隔密封及实时蒸汽补偿的优势。同时，Magnetrol致力于同轴探杆的大规模推广，具有同轴探杆生产的规模优势，给电力行业用户带来了高性价比的产品。此外，Magnetrol专利的AURORA系列液位计，将磁翻板和导波雷达液位计集成为一体，提供了重要应用场合的现场和远传测量，减少了过程接口数量，避免了潜在泄露点，提高了使用维护的便利性。
1、应用:液体、固体颗粒2.测量范围:20米3.过程连接:螺纹、法兰4.介质温度:-40~250℃5.过程压力“-0.1~2MPa6.精度:±3mm7.频率范围:100MHz-1.8GHz8.防爆登记:Exia Ⅱ CT6 Ga Exd ia Ⅱ CT6 Gb9.防护登记:IP6710.信号输出:4…20mA/HART(两线）
导波雷达液位计是基于时间行程原理的测量仪表，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。探头发出高频脉冲并沿缆式探头传播，当脉冲遇到物料表面时反射回来被仪表内的接收器接收，并将距离信号转化为物位信号。
特点
1、对蒸汽和泡沫有很强的抑制能力，测量不受影响；
2、不受液体密度，固体物料的疏松程度、温度、加料时的粉尘的影响；
3、低维护，高性能、高精度、高性，使用寿命长。
RF2000系列导波雷达物位变送器是我公司与美国FOX仪表有限公司合作设计、制造的具有自主知识产权的导波雷达物位计，该产品经多年两地雷达液位专家的联合研究和开发。电 源:24VDC (12～30V)
输出信号:4～20mADC带HART通讯协议
负载电阻:≤650Ω
环境温度:-40～65℃
相对湿度:0～99%
大粘度:8000CP介电常数:εr≥1.4
重 复 性:≤2mm
诊断报警:低报3.6mA 高报:22mA
电气接口:标准1/2”NPT内螺纹
防护等级:IP67
阻尼时间: 0～30s可调
用户界面:3按键+LCD液晶显示
介质温度:常温≤120℃ 中温≤200℃ 高温≤520℃
公称压力:普通≤2.5MPa 中压≤10.0MPa 高压≤32.0MPa测量范围:同轴、杆式≤6.1m 缆式≤21m
精 度:同轴、杆式≤±0.1%FS 缆式≤±0.3%F
防爆等级:本安型:ExiaIICT1～T6 隔爆型:ExdIICT1～T6
HDE-909雷达液位计厂
罗斯蒙特 5300 系列
性能的导波雷达液位与界面变送器
n 直接切换技术提供的测量能力与性
n 引入的诊断和 PlantWeb™ 功能，使工厂的可用性提高
n 经认，符合 IEC 61508，是 SIL2 应用的理想选择
n 坚固耐用的模块化设计降低成本并提高性
n 的性能与精度可以提高生产能力与产品质量
n MultiVariable™ 变送器减少了仪表和过程开孔的数量
n 智能电流接口改善了 EMC 性能，并提高了性
n 预测性维护以及轻松的故障检修可降低运行成本
n 功能强大、易于使用的组态工具和无缝工厂设备集成可降低启动成本
5300 系列的特
性能更优，适用于更多应用
n 适用于大多数液体和固体的液位/物位应用，以及液体界面位置测量应用
n 实现多方面，其中包括过程容器、控制和，是Zui具挑战性的应用场合也能妥善处理，十分
n 可广泛选择材料、过程连接件、导波杆类型和配件
n 通过多种选项，您可以找到Zui适合现有旁通管的产品或带有罗斯蒙特 9901 高品质旁通管的完整组件
n 动态蒸汽补偿选项自动对蒸汽空间介电常数的变化进行补偿
RADAR LEVEL INSTRUMENTS LEVEL TRANSMITTER5301FA1C1N4AE00208BCI5M1P1C1 (C/O. SWEDEN)
RADAR LEVEL INSTRUMENTS LEVEL TRANSMITTER5301HA1C1N4AEXBBE5M1P1C1 (C/O. SWEDEN)
RADAR LEVEL INSTRUMENTS LEVEL TRANSMITTER5301HA1C1N4AE00309BBE5M1P1C1 (C/O. SWEDEN)
RADAR LEVEL INSTRUMENTS LEVEL TRANSMITTER5301FA1C1N4AE00704BBI5M1P1C1 (C/O. SWEDEN)
RADAR LEVEL INSTRUMENTS LEVEL TRANSMITTER5301HA1P1N4AE00309BBE5M1P1C1 (C/O. SWEDEN)
RADAR LEVEL INSTRUMENTS LEVEL TRANSMITTER5302FA1S1V4AE00208BBI5M1P1C1 (C/O. SWEDEN)
RADAR LEVEL INSTRUMENTS LEVEL TRANSMITTER5302FA1P1N4AE00300BCI5M1P1C1 (C/O. SWEDEN)
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RADAR LEVEL INSTRUMENTS LEVEL TRANSMITTER5302HA1S1V4AE00208BBE5M1P1C1 (C/O. SWEDEN)
RADAR LEVEL INSTRUMENTS LEVEL TRANSMITTER5302HA1P1N4AE00300BCE5M1P1C1 (C/O. SWEDEN)