DLM514雷达水位计制造厂家
导波雷达物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。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。根据测量能量波运动过程的时间差来确定物位变化情况。导波雷达物位计 由电子装置对微波信号进行处理，***终转化成与物位相关的电信号。能量辐射水平低，该设备使用能量波的是脉冲能量波（频率一般比智能雷达物位计低）。一般脉冲能量波的***大脉冲能量为1mW左右（平均功率为1μW左右），不会对其他设备以及人员造成辐射伤害。
适用范围及特点
导波雷达物位计仪表用于对液体、浆料及颗粒料等介电常数比较小的介质的进行接触连续测量，适用于温度、压力变化大、有惰性气体或蒸汽存在的场合。
导波雷达物位计具有以下特点
1、通用性强:可测量液位及料位，可满足不同温度、压力、介质的测量要求，***高测量温度可达800℃，***大压力可达5MPa，并可应用于腐蚀、冲击等恶劣场合。
2、防挂料:的电路设计和传感器结构，使其测量可以不受传感器挂料影响，无需定期清洁，避免误测量。
3、免维护:测量过程无可动部件，不存在机械部件损坏问题，无须维护。
4、抗干扰:接触式测量，抗干扰能力强，可克服蒸汽、泡沫及搅拌对测量的影响。
5、准确:测量量多样化，使测量更加准确，测量不受环境变化影响，稳定性高，使用寿命长。
主要技术参数
测量范围: 0---6米，缆式***大可达35米；
过程连接: 螺纹 或者法兰；
过程温度: -40 -250℃；
过程压力: -1.0- 60 bar；
工作频率: 1.8GHz；
响应速度: ≥0.2s（根据具体情况而定）
重 复 性: ± 3mm ；
分 辨 率: 1mm ；
电流信号: 4～20mA/HART；
精度:
通讯接口: HART 通讯协议 ；
电源: 24V DC(+/-10%) /波纹电压:1Vpp；
耗 电 量: max22.5mA ；
防爆认: Exia II CT6 ；
外壳保护等级: IP68；
两线制接线: 供电和信号输出公用一根两芯线；
电缆入口: 两个M20ⅹ1.5（电缆直径5 … 9mm）。
型号规格
DCRD
代号
C1
8㎜缆式探头/不锈钢（***大量程35m、-40~250℃）
探头型式及材料
C2
10㎜杆式探头/不锈钢（***大量程6m、-40~250℃）
C3
同轴管式探头/不锈钢（***大量程6m、-40~350℃）
0
螺纹连接
过程连接
1
标准法兰
0
一体化（普通型）
电子部件相关
1
分离型（3m电缆）
2
其他
P
普通型
防爆选项
I
本安型
1
现场显示
显示及编程器
2
编程器
3
现场显示+编程器
4
无
X
客户的要求:如防爆外壳、量程等
其他选项
导波雷达液位计单缆或单杆产品概述
导波雷达物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。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。根据测量能量波运动过程的时间差来确定物位变化情况。由电子装置对微波信号进行处理，转化成与物位相关的电信号。
导波雷达液位计单缆或单杆适用范围及特点:
导波雷达物位计用于对液体、浆料及颗粒料等介电常数比较小的介质的进行接触连续测量，适用于温度、压力变化大、有惰性气体或蒸汽存在的场合。
1、通用性强:可测量液位及料位，可满足不同温度、压力、介质的测量要求，高测量温度可达800℃，大压力可达5MPa，并可应用于腐蚀、冲击等恶劣场合。
2、防挂料:电路设计和传感器结构，使其测量可以不受传感器挂料影响，无需定期清洁，避免误测量。
3、免维护:测量过程无可动部件，不存在机械部件损坏问题，无须维护。
4、抗干扰:接触式测量，抗干扰能力强，可克服蒸汽、泡沫及搅拌对测量的影响。
5、准确:测量量多样化，使测量更加准确，测量不受环境变化影响，稳定性高，使用寿命长。
导波雷达物位计主要技术参数:
正常工作条件:
环境温度:-20～50℃；
相对湿度:5%～100%（包括直接湿）；
环境压力:86kPa～108 kPa；
测量范围: 0～6米，缆式大可达35米；
过程连接: 螺纹 或者法兰；
过程温度: -40 -250℃；
过程压力: 0.1～6Mpa；
工作频率: 1.8GHz；
响应速度: ≥0.2s（根据具体情况而定）
重 复 性: ± 3mm ；
分 辨 率: 1mm ；
电流信号: 4～20mA/HART；
精度: ‹0.1% ；
通讯接口: HART 通讯协议 ；
电源: 24V DC(+/-10%) /波纹电压:1Vpp；
耗 电 量: max22.5mA ；
防爆认: Exia II CT6 ；
外壳保护等级: IP68；
两线制接线: 供电和信号输出公用一根两芯线；
电缆入口: 两个M20ⅹ1.5（电缆直径5 … 9mm）。
三、导波雷达物位计型号及说明:
经济性分析与选型建议
80GHz雷达价格是26GHz的1.5-2倍，但在低ε介质中可减少50%无效采购。某电厂案例显示，替换差压变送器后年维护成本从3万降至5000元。四线制分体设计节省电缆，300米传输仅需0.5mm²线径。无线版本免除布线，但需5年更换电池（典型功耗18mW）。行业数据显示投资回报期平均1.8年，主要来自减少的停机损失。
0引言污水处理工程一般包含污水预处理系统、生化处理系统、污泥处理系统三部分。污水预处理系统主要由进水泵、粗细格栅、砂水分离器等构成;生化处理系统是污水处理的核心,一般含沉淀、絮凝、厌氧、缺氧、好氧等工艺流程;污泥处理系统由污泥浓缩池、污泥脱水机等组成,包括污泥匀质、浓缩、脱水、处置四道基本工序。涉及液位(差)、流量、压力、温度、浓度(含PH、溶解氧等)、浊度等多种工艺参数的测量。其中液位测量占很大比重,在各个工艺阶段几乎都有液位检测点。测量介质包含水和溶液两种。溶液是指用于改善污水水质的溶液如:酸、碱等,一般纯溶液于储罐中贮存,混合溶液存于带搅拌器的混凝土池内。毋庸多言,水作为污水处理的对象,对其液位的检测数量是多的。相对其它工艺流程,污水处理工程的水位测量有它自身的特点:1)测量介质一般是含泥沙、油污等多种无机、有机污染物的污水,大多存于室外敞口池中;2)生化处理系统使用气浮工艺的水面上多存在泡沫;3)调节池、浓缩池等都设有搅拌器。相对于其他种类的测量仪表,适合污水处理工程使用的液位仪类型众多。有接触和非接触测量两类,涉及包括差压式、浮力式、电学式、声学式等多种测量原理的液位计。这对仪表的选择提供了很大空间,同时也带来了合理选型的难度。本文以实际使用普遍,数量多的磁翻板液位计、投入式液位计、超声波液位计和雷达液位计为例,结合原理,总结实际工作中液位计选型、安装、使用和维护的经验。1磁翻板液位计1.1测量原理磁翻板液位计主要基于浮力和磁力原理。带有磁体的浮子(简称磁性浮子)在被测介质中的位置受浮力作用影响。液位的变化导致磁性浮子位置的变化、磁性浮子和磁翻柱(也称为磁翻板)的静磁力耦合作用导致磁翻柱翻转一定角度(磁翻柱表面涂敷不同的颜),进而反映容器内液位的情况。1.2优缺点及注意事项1)显示清晰、读数直观,方便现场监控。2)一般选用带远传功能的磁翻板液位计,不需多组液位计组合,即可同时实现现场和操作室监控,设备开孔少。
3)测量介质脏污时,易堵。根据介质情况,应定期清洗主导管,清除管内沉积杂质。建议配套排污阀方便检修。若测量介质含腐蚀性时,须选用耐腐蚀的产品。4)如图1示,通常情况下,工艺与仪表的设计、维护以法兰为界,因此,须注意液位计法兰与工艺接管法兰配对。另外,液位计根部阀V1、V2属工艺选型或由储罐配套。为液位计检修时,不影响生产,V1、V2选用产品,故在储罐设计或采购时,仪表须向工艺提出要求。1.3使用位置在污水处理工程中多选用侧装式的磁翻板液位计,常用于需现场和操作室两地监控的位置,如酸罐、碱罐、部分罐液位检测。2投入式液位计2.1测量原理基于所测液体静压与该液体高度成正比的原理,采用多晶硅、陶瓷或电容压力传感器,将静压转成电信号。一般由直接投入液体中的、用于放大、校正、补偿、结果显示的变送器和导气或连接电缆(传感器与连接)三部分组成。2.2优缺点及注意事项1)结构简单,价格较便宜。2)传感器直接投入被测液体内测量,因此不受介质起泡影响。3)由于传感器与变送器间为柔性连接,仪表贮存及运输方便,尤其在大量程的液位测量中,其优势更突出。安装方便,只需将传感器直接投入被测液体,即可实现测量。4)水流冲击、摩擦振动(尤其是与液位变化同方向的振动)等因素会改变投入式传感器在液体中的位置,进而影响测量值,所以好将液位计安装于水流相对平稳的地点。受现场条件制约,无法避免时,好将传感器置于隔离管中安装或选择其它种类的液位计。图2为加装隔离管的投入式液位计在某调节池中的应用示例,使用隔离管避免了因搅拌器工作引起的水流冲击,了测量的正确率。5)使用于水质过差的环境时,传感器套孔易被污泥堵塞,导致测量值失真,需酌情定期清洗维护。为减少套孔被污泥堵塞的概率,建议将其安装于离池底大于100mm的位置,并使用隔离管。6)使用寿命较短。使用一段时间后,易出现零点或量程漂移,现场校准有难度。2.3使用位置虽然投入式液位计存在使用寿命较短,传感器易堵等缺点,但由于它在价格和安装维护方面的优点,尤其是价格方面,一般仅千元左右,相对于后文提到的超声波、雷达液位计一般需万元左右,有较大优势,目前仍是污水处理工程测量敞口容器液位使用较多的液位计之一。在上清液集水池、清水池、滤池等水质相对较好的工艺流程中使用时,寿命较长,几乎免维护。可以使用在水质差的环境中,但不适合池底淤泥层过厚的池内使用。加装隔离管后可应用于部分带搅拌器的调节池、浓缩池等。
3超声波液位计3.1测量原理超声波液位计是利用回波测距原理的非接触式仪表。回波测距原理又称行程时间或传播时间(TOF,Time ofFlight)测量原理。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,能量波遇到障碍物反射,由一个接收装置接收反射信号。根据测量能量波运动过程的时间差来确定物位变化情况。由电子装置对能量波信号进行处理,转化成与物位相关的电信号。利用超声波作为能量波的液位计即是超声波液位计。其测量原理如图3示。液位高度计算公式如下:
其中,C为超声波在空气中的传播速度;t为超声波由液位计到水面往返一次的时间。由公式可见,液位高度受超声波传播速度的影响。而超声波是利用气体(大多数情况下是空气)作为传播介质,空气的压力(真空度)、温度、湿度、气流等变化会改变超声波传播速度。例如,超声波速度与温度的近似公式为:C= C0+ 0.607× T式中,C0为零度时的声波速度332m/s;T为实际温度(℃)。可见,温度变化会产生液位测量误差。超声波液位计的超声放射及接收装置均安装于同一探头中,这就决定了只能在发射引起的传感器余振基本消失后,接收装置才能检测反射回波。另外,超声发射是以脉冲方式进行,而脉冲具有一定的时间宽度,因此,在超声发射到余振基本消失的这段时间t'内,液位计不能正常工作,这段时间对应的液位
B称为盲区,如图3示,被测的高液位如进入盲区,仪表将不能正确检测。盲区大小取决于发射装置的功率。一般而言,发射装置功率越大,发射频率就越低,余振衰减时间越长,盲区也就越大。3.2优缺点及注意事项1)具有工作、精度高、使用周期长、免维护的特点,并具有相对的价格优势。2)在污水处理工程中,多可选用一体式液位计,安装简便。3)回波反射产生的干扰回波和假回波,可通过软件来排除,但有效回波强度也同时被衰减。因此,设计选型时,要考虑衰减因素,选择量程要留有一定的余量。4)为了尽量减少干扰回波,安装位置要尽可能选择液面平稳的位置,同时远离扶梯、检修通道、进水口、出水口、搅拌器,尽可能与池壁保持较远的距离。在探头规定的波束发射角下,锥形波束在测量液面上的投影,不与容器壁及其它能反射声波的构件接触。在避开盲区的前提下,尽量贴近高液面安装,以减少池壁回波的干扰。为获得尽可能强的回波,要探头与被测界面垂直。5)首次投运,须对仪表进行使用位置、介质特性、工艺条件等内容的设定,完成空程、满量程校正。利用配套软件进行回波曲线检查,抑制干扰回波。建议在有条件的情况下,在池壁上分别标注液位满量程的20%、50%、95%、三点,以方便今后维护和校验。6)为避免因压力、温度等特性变化而产生的液位误差,应选择有温度补偿的产品。7)泡沫是声波反射不充分的表面,会吸收一部分或是的声波脉冲能量,减少或是消除回波信号。因此,在被测液面存在泡沫的场合,不能使用。但在泡沫较轻,盲区允许的情况下,可通过加大液位计的功率,来实现测量。
3.3使用位置超声波液位计不能使用在测量工况变化剧烈或真空的场合,但污水处理工程一般不存在上述情况,这一优势使超声波液位计在污水处理工程中得以广泛应用。除了不能使用在有大量泡沫、液位波动剧烈的地方外,几乎可在污水处理的各个工艺流程中广泛使用,用于测量水池液位、液位差等。4雷达液位计4.1测量原理超声波、雷达液位计都是利用回波测距原理的仪表。利用电磁波作为能量波的液位计即是雷达液位计,又称微波液位计。雷达液位计按结构可分为天线式和导波式。天线是通过天线发射和接收电磁波,其结构与超声波液位计为相似,都属于非接触式仪表。导波式是微波液位计的一种变型,英文名称是Time DomainReflectometry(时域反射法)或简称TDR,也俗称导波雷达,通常采用脉冲波方式工作。与微波液位计不同点在于微波脉冲不是通过空间传播,而是通过一根(或两根)从液位上方伸入、直达容器底的导波体传播。导波体可以是金属硬杆或柔性金属缆绳。微波脉冲沿杆或缆的外侧向下传播,在被测液面上被反射,回波被天线接收,由发射脉冲与回波脉冲的时间差即可计算出传播距离。低频雷达具有较大的波束角和较长的波长,使之在有液面扰动或搅拌的情况下能提供好的回波曲线。但其较大的波束角制约了使用范围。为弥补这一缺陷,在实际产品中,低频雷达多与导波管结合。也就是说,一般导波雷达液位计多使用低频雷达。4.2优缺点及注意事项由于雷达液位计与超声波液位计在测量原理上相同,本文3.2中1～ 5同样适用于雷达液位计。但由于雷达液位计的性,和超声波液位计相比较,还有以下特点:1)由于微波(电磁波)传播不依赖介质,所以雷达液位计不受介质特性如压力、温度、真空度等影响,所以测量精度较超声波液位计高。可以使用在工况变化较大或有蒸汽等超声液位计不能正常工作的场合。2)微波(电磁波)以光速传播,使得雷达液位计测量更灵敏,刷新速度更快。
3)表1示出了不同特性的泡沫,对微波、超声波信号的不同影响。由于污水处理工程液位测量所涉几乎全是湿性泡沫,所以雷达液位计可代替超声波液位计在液面有泡沫的场合使用。4)使用导波雷达,可在带搅拌、液面扰动等复杂工况或安装空间有限的场合实现测量。导波雷达液位计安装在有搅拌器的液体中,若液体流速过快,建议将导波管末端固定,以减少导波管受力。5)部分产品配套有智能软件,可实现不规则池底的液位测量。6)雷达液位计比超声波液位计价格稍贵。4.3使用位置由于雷达液位计在有泡沫、带搅拌的测量场合具有优势,它弥补了超声波液位计在上述方面的不足。可以说,雷达液位计适合在污水处理的各个工艺流程中使用,测量水池液位、液位差。5结语是污水处理工程不可缺少的重要仪表。它种类繁多,根据介质和现场条件的不同,各类液位计各具优势,形成一个多元化的面。要找到适合的产品,只有在液位计选型、安装时,根据各液位计的特点,从测量介质、安装位置、仪表精度、价格、使用寿命、维护成本等多方面综合考虑。随着劳动力和生产成本的不断提高,仪表高精度、免维护性在仪表选型中所占的比重也随之不断增加。因此,在仪表采购成本允许的情况下,建议尽量选择精度佳、免维护的仪表。相对于磁翻板液位计和投入式液位计而言,超声波、雷达液位计更符合上述要求。随着电子技术及制作工艺的不断提声波、雷达液位计的价格会不断下降,性能会不断提高,数量会不断增多。
摘 要: 液位测量是核电站自动控制系统中的重要组成部分。导波雷达液位计基于电磁波时域反射( TDＲ) 原理，具有受环境影响小、测量精度高等特点。导波雷达液位计作为一种新型的液位测量手段，已经在核电领域有了广泛的应用，但是在其应用过程中也遇到了一定的问题。针对福清核电汽水分离再热系统疏水箱液位计频繁出现的支撑件破碎、密封失效以及蒸汽补偿漂移等问题，进行了原因分析并给出了解决措施。通过对导波雷达液位计的改造，使得导波雷达液位计在核电高温蒸汽系统中得到了应用，提高了汽水分离再热疏水液位测量的性，保障了机组运行。该研究对推动导波雷达液位计在蒸汽系统中应用提供有力支持，对导波雷达这种新型液位计未来在更多测量环境中的应用起到了积作用。wfP压力变送器_差压变送器_液位变送器_温度变送器
引言
导波雷达液位计作为一种新兴的液位测量仪表，克服了传统仪表的不足，在核电厂的应用逐渐增多。但导波雷达液位计在高温高压蒸汽系统使用时，还存在一些不足，导致系统液位测量失真［1］。汽水分离再热系统是核电厂汽轮机的重要辅助系统，主要应用于汽轮机运行期间，通过控制进入二级再
热管束的蒸汽量，对高压缸排气进行和再热，使进入低压缸的蒸汽有一定的过热度。其应用改善了汽轮机低压缸的工作条件，提高了汽轮机的相对内效率，减少了湿蒸汽对汽轮机零部件的刷蚀。在福清 1 ～ 4 号机组调试及运行期间，汽水分离再热系统二级疏水箱液位计多次出现故障，如液位计探杆泄漏、测量失效等。针对二级疏水箱液位计问题，采用新型测量方案，对汽水分析再热系统二级疏水液位测量作优化改进。
1 导波雷达物位计测量原理及特点
( 1) 导波雷达液位计的工作原理。
导波雷达液位计基于电磁波时域反射原理［2］，由电磁波发生器发射一个电磁脉冲信号发射到导波体上，以导波体作为信号的传输载体。当遇到被测介质表面时，部分信号被反射形成回波并沿相同路径返回脉冲发射装置。发射装置与被测介质表面的距离同脉冲在其间的传播时间成正比，测量发射与反射脉冲［3］。导波雷达液位计测量原理如图 1 所示。
导波雷达液位计测量原理图
( 2) 导波雷达液位计的测量特点。
①电磁波信号沿导波杆传输可消除假回波信号，减少信号丢失。
②整个测量装置无活动部件，无机械磨损。
③安装调试方便。
④不受介质 密度变 化 的 影 响 ( 但 是 需 要 单 一 介质) 。
⑤使用与高温、高压的物位测量。
2 现有设计缺陷导致测量不稳定的原因分析
核电厂二回路液位控制是核电厂重要的控制系统之一，其测量环境需考虑真空、高温、泡沫等多方面因素。传统液位仪表因其固有原理，无法通过自身技术的改进来消除误差。故本文采用了导波雷达液位计［4］。但在机组运行过程中，汽水分离再热系统原有导波雷达液位计导波杆的支撑件会破碎，支撑件碎片会进入到二回路系统中，形成异物，危及机组［5］。同时，导波杆内支撑件破碎后，因振动、冲击等因素会导致导波杆触碰到水位测量筒，使液位测量产生跳变，存在汽水分离再热系统二级隔离风险。受制于现场使用条件，汽水分离再热器二级疏水箱内充满饱和蒸汽。蒸汽是性气体，即蒸汽的介电常数会根据环境的压力、温度而改变。介电常数的变化会影响电磁波的传播速度。波速度公式为&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
由式( 1) 可见，当介质的介电常数变化，则波速度会随之变化。由于电磁波在不同介质中的传输速度不同，比如在空气中的传输速度比在蒸汽中传输速度大，因此 汽 水 分 离 再 热 系 统 ( gas-liquid seperate system，GSS) 二级疏水箱液位计选用的都是蒸汽型导波雷达液位计［7］。
经统计，在功率运行期间，汽水分离再热系统二级液位计共计出现缺陷 91 项。其中，导波雷达液位计漏汽缺陷共计 38 项，二级疏水箱液位计偏差大共计 46项，因仪表故障导致通道测量不可用共计 7 项。
根据现场液位计缺陷情况来看，目前汽水分离再热系统二级液位计主要存在以下故障。
①液位计探杆支撑杆破碎。经分析，原汽水分离再热系统二级液位计所用的高温型导波雷达液位计，其探杆支撑件采用聚醚醚酮( PEEK) ［8］高分子合成材料。在运行过程中，该支撑件会逐渐脆化，在系统冲击工况下破裂。处理方式: 在测量系统改进前，机组只能通过每次大修期间，对探杆进行定期更换。
②液位计探杆密封失效。液位计探杆内部密封件采用 PEEK 材料进行隔热，靠近连接部位采用 2 个 O型圈进行密封。O 型圈耐温范围为 150 ℃ 。因汽水分离再热系统二级疏水箱内部温度达 280 ℃ ，探杆隔热材料失效，进而使 O 型圈失效，探杆密封泄漏，测量闪发质量位。处理方式: 目前出现探杆密封失效后，无法进行更换。
③液位计冷热态工况，液位测量出现偏差。液位计大修冷态调试时，3 支液位计偏差小于 20 mm。但汽轮机冲转并网后，因系统温度上升，3 支液位计偏差会达到 100 mm。在机组运行时间长后，液位计偏差也会逐渐增加，导致偏差超过 100 mm。处理方式: 目前只能在热态后，对偏差大液位计进行修正。机组功率运行后，每周定期巡检方式，检查液位计偏差，并及时进行修正。
3 改进方案
3． 1 导波雷达液位计支撑件改进
原汽水分离再热系统二级导波雷达液位计采用PEEK 支撑件，同时也作为探杆隔热材料。PEEK 是芳香族结晶型热塑性高分子材料。PEEK 玻璃化转变温度为 143 ℃ ，其熔点为 334 ℃ 。这种材料耐抗有机和水环境，具有优良的化学性、热稳定性和抗氧化性。目前，应用汽水分离再热系统二级疏水箱实际运行温度为 280 ℃ ，仪表的设计温度为350 ℃ ，而 PEEK 物理特性耐温只有 250 ℃ ，因此运行时间过长会产生变形或碎裂。
为应对导波雷达液位计支撑件破碎及密封失效情况，此次支撑件设计采用 99． 7% 纯度的 Al2 O3 陶瓷材料［8］。该材料具有硬度大、耐磨性能好、质量轻等特点。其熔点在 2 000 ℃ 以上，具有良好的导热性、缘性以及透光性，介电常数为 9． 0 左右，适用于高温蒸汽型导波雷达液位计测量原理。Al2 O3 陶瓷的物理和力学特性如表 1 所示。
改进后探杆内部结构精密。蒸汽部分主元件采用氧化铝陶瓷，不会因为温度增高而变形、渗漏。密封元件采用耐高温的石墨密封 Graphite，是目前仪表产品在高温蒸汽方面的理想材料。其物理性能远远优于以前使用的 PF128、PEEK、铝矾土等材质，十分稳定。该结构整体密封结合紧密，可杜蒸汽进入。
3． 2 导波雷达液位计高温补偿改进
原汽水分离再热系统二级导波雷达液位计采用点补偿方式，补偿点到电磁波发射口距离为 125 mm。如果测量点以上或者测量点位置有凝露或者误差，会放大传导到下方实际液位测量。为了地说明上述结论，定义系数 K。
DLM514雷达水位计制造厂家
一、前言
在形形的传感器大军中，液位计占有重要的，它是我们生产生活的保障。市面上出现的液位计有数十余种，目前企业常用的有浮筒液位计、浮球液位计、差压式液位计、导波雷达液位计等。
二、浮筒液位计
1、 工作原理 浮筒液位计由四个基本部分组成:浮筒、弹簧、磁钢室和指示器。浸在液体中的浮筒受到向下的重力，向上的浮力和弹簧弹力的复合作用。当这三个力达到平衡时，浮筒就静止在某一位置。当液位发生变化时，浮筒所受浮力相应改变，平衡状态被，从而引起弹力变化即弹簧的伸缩，以达到新的平衡。弹簧的伸缩使其与刚性连接的磁钢产生位移。这样，通过指示器内磁感应元件和传动装置使其指示出液位。
2、特点及适用场合
2.1现场指示、远传兼容；
2.2测量范围大，大可达3000mm；
2.3工作，良好的精度和灵敏度；
2.4耐高温、高压，耐腐蚀性能强；
2.5现场调试方便，易于检查和维护。由于它直观、稳定、性高、因而对连续生产的炼油、化工中的重要容器、设备，如塔类、贮罐中间容器等的液位测量都适用，但不适合高粘度介质液位的测量。
3、故障现象及处理
3.1高输出:检查过程变量是否超出范围；检查接线端子、针脚或插座；检查电源电压；电子线路组件故障。
3.2输出不稳定:检查线路电压；是否有间歇短路、开路或多点接地；电路板故障。
3.3无输出或低输出:检查线路电压；是否有短路或多点接地；检查信号线性；检查回路电阻；检查量程；电路板故障；赃物在浮筒内部堆积。
三、 浮球液位计
1、工作原理
浮球液位计结构主要是基于浮力和静磁场原理设计生产的。带有磁体的浮球在被测介质中的位置受浮力作用影响，液位的变化导致磁性浮子位置的变化。浮球中的磁体和传感器(磁簧开关)作用，使串连入电路的元件(如定值电阻)的数量发生变化，进而使仪表电路系统的电学量发生改变。也就是使磁性浮子位置的变化引起电学量的变化。通过测量电学量的变化来反映容器内液位的情况。
2、特点及适用场合
2.1结构简单、使用方便
2.2性能稳定、使用寿命长、便于安装维护 几乎可以适用于各种工业自动化过程控制中的液位测量和控制，可以广泛运用于石油加工、食品加工、化工、水处理、制、电力、造纸、冶金、船舶和锅炉等领域中的液位测量、控制与检测。
3、故障现象及处理
3.1现场变化，显示不随液位变化:检查转轴与变送器是否接触良好；检查电源电压；检查零点、量程；传感器故障；电路板故障。
3.2实际液位变化，现场不变化:外平衡杆与转轴脱开；重锤未调整好；内连接件松动脱落；球杆变形；浮球脱落；浮球破裂；介质汽化
四、差压式液位计
1 、工作原理
差压式液位汁是利用容器内液位改变时，由液柱产生的静压也相应变化的原理而工作的，如图1所示。差压变送器的一端接液相，另一端接气相时根据流体静力学原理，我们知道，变送器正压室受到的压力为:Pl=P气十ρgH。式中H:液位高度;ρ:介质密度;g:重力加速度;P气:气相压力。图1差压变送器测量液位计示意图 差压变送器负压室压力P2=P气，则正负压室的差压为:ΔP=P1-P2。通常，被测介质的密度是已知的。因此，测得差压值就能知道液位高度。
2、特点及适用场合
2.1可做到高密封、防泄漏
2.2高温、高压、高粘度、强腐蚀性条件下地测量液位
2.3全过程测量无盲区、显示醒目，读数直观，并且测量范围大 配上液位报警、控制开关，可实现液位或界位的上下限报警和控制。安装方便，容易实现远传和自动调节，工业上应用较多。为比较成熟的液位测量仪表，测量精度较高，维护量少。单法兰(单引压线)液位计一般用于敞口或常压容器，密闭带压设备应选用双法兰(双引压线)液位计。
3、故障现象及处理
3.1液位变化较大:介质波动大或汽化严重；上引压线或下引压线不畅通；介质有结晶；毛细管内传压介质跑损；膜盒损坏；伴热温度过高。
3.2显示不变化:切断阀未打开；引压线堵塞；量程、零点未调整好；膜盒处有杂物堆积；毛细管被挤压不通；电路板故障。
五、导波雷达液位计
1 工作原理
导波雷达液位计的基础是电磁波的时域反射原理，微波脉冲不是通过空间传播，而是通过金属导波杆传播，当遇到与液面的接触面时，由于波导体在气体和液体中的导电性能不同，使波导体的阻抗发生骤然变化，从而产生一个液位原始脉冲，同时在波导体顶部具有一个预先设定的阻抗，该阻抗产生一个的基本脉冲，雷达液位计检测到液面脉冲后与基本脉冲进行比较，从而计算出液面高度。
2、特点及适用场合
2.1测量不受罐体形状的影响
2.2不受介电常数、温度、压力和密度的影响
2.3不受物位表面波动、粉尘、蒸汽和泡沫的影响
2.4测量长度可以灵活变更，无须标定
2.5测量结果具有高精度、可重复性、高分辩率
2.6 适用的压力范围高达40bar 导波雷达液位计应用于水液储罐、酸碱储罐、浆料储罐、固体颗粒、小型储油罐。各类导电、非导电介质、腐蚀性介质。如煤仓、灰仓、油罐、酸罐等。
3、与普通雷达液位计的比较
3.1普通雷达为非接触式测量，导波雷达为接触式测量，这样就意味导波雷达更需考虑介质的腐蚀性和粘附性，而且过长的导波雷达安装和维护更加困难。普通雷达可以互换使用，而导波雷达由于导波杆(缆)长度根据原工况固定，一般不能互换使用，受此影响导波雷达的选型要比普通雷达麻烦。测量固体物料时，导波雷达还要考虑导波杆(缆)的受力情况，也是由于受力的原因一般用导波雷达的测量距离不会很长，而普通雷达在30、40m的罐体上应用比较常见，甚至可测到60m。另外一般的导波雷达还有底部探测功能，可以根据底部回波信号能测量值加以修正，使信号更为稳定准确。
3.2不过在一些工况导波雷达有明显的优势，如罐内有搅拌，介质波动大，这样的工况用底部固定的导波雷达测量值要比变通雷达稳定；还有小罐体内的物位测量，由于安装测量空间小(或罐内干扰物较多)，一般普通雷达不适用，这时导波雷达的优势就显现出来了；再有是低介电常数的工况，无论雷达还是导波雷达测量原理都是基于介质介电常数差别，由于普通雷达的发射的波是发散的，当介质介电常数过低时，信号太弱测量不稳定，而导波雷达波是沿导波杆传播信号相对稳定。
4、故障现象及处理
4.1液位、输出百分数与回路值波动:重新组态探头长度和偏差；依靠其他设备确认准确液位；调整阻尼系数；重新组态回路值。
4.2不论液位高低，输出为同一数值:确认探头长度；调整偏置值，已达到数值。
4.3无液位信号:检查介质介电常数；液位在顶部过渡区，组态时没有设置；线路板或16针连接器工作不正常；检查探头长度组态；可能有介质在探头上搭桥；介电常数选择不正确。4.4.4输出或大，或小，不:介质不纯，如油带水；介质或杂物在探头上搭桥；导波杆堵塞；有泡沫或粘稠物；探头顶部密封处有杂物
六、常用液位计的使用
1、安装使用及注意事项
1.1上、下法兰不能偏向受力；
1.2表体要垂直；
1.3各附件连接；
1.4要考虑到日后操作、观察、检修的方便；
1.5投用时一般先打开上切断阀，后开下切断阀；
1.6尽量避开震动较大部位。
2、液位计的选型原则
2.1考虑工况，如介质的性质、工作温度、工作压力、是密闭容器还是敞口容器等的要求。
2.2考虑工作要求，性、测量精度、测量范围等。
2.3经济性要求。综合考虑上述要求，选出合适的液位计。
结论 本文介绍了几种常用的液位计的工作原理、特点及适用场合、应用故障和排除、安装使用注意事项及选型原则。给读者在应用时做参考。
现场情况:介质:液化氨气，量程:10m，法兰:DN100，现场有磁翻板液位计现场显示。
分析:液化氨气属于易燃易爆介质，有毒，带腐蚀性，通常采用球形罐存储，压力约2.5Mpa，常温，介电常数小（1.6-1.9），一般带有导波测量管。
选型:导波雷达液位计，防爆，高压，标准DN100法兰
GDLD601-I41AMYNWL=10m
现场问题及原因分析:
问题1、现场磁翻板液位计与导波雷达物位计显示存在固定偏差40cm。
原因:如图:磁翻板液位计零点与导波雷达物位计零点不在同一个水平面，相差0.4m，选型时量程提供错误，应该选择10.4m。
解决:由于现场已生产，带压容器，不能将导波雷达物位计拆卸更改缆绳长度，只能将导波雷达
量程参数改为10.4m。更改后与磁翻板液位计除液位0.4m以下外显示一致。存在问题，容器内液氨液位降至0.4m以下后，导波雷达依然显示0.4m，不能归0。与使用厂家协商，可以接受。
问题2、现场仪表经常出现损坏现象。
原因:经检查，此罐为高压容器罐，压力约为2.5Mpa，由于导波雷达物位计的旁的其他仪表存在轻微渗露，导波雷达进线口没有拧紧，导致部分氨气进入电路板仓，腐蚀接线端子，致使仪表工作不正常。
解决:从新密封雷达旁边泄露仪表，拧紧导波雷达电气接口。
回声曲线图
结论:由于测量液化氨气存在高压、腐蚀、有毒、挥发、介电常数小等工况，但只要我们选型正确，由回声曲线图可知，可以满足现场高精度、测量的需求，而且通过应用该仪表，有效地降低了职工劳动强度，消除了事故隐患，为地面系统的平稳控制提供准确依据和数据。
DLM514雷达水位计制造厂家
导波雷达液位计既可用在几何尺寸狭小的容器中，也可用在旁通管和各种尺寸的储罐中，适合卧罐和其他小型。也是安装空间有限的地下储罐的理想选择。
计采用时域反射原理（TDR）进行测量。其工作原理是:电子单元发射低功率、纳秒级电磁波脉冲，通过浸入工艺介质的导波杆（缆）传输，当接触被测时，产生反射信号，由电子部件接收，根据行程时间原理计算发射到接收的间隔时间，转换为被测介质的距离。简单来说，导波雷达液位计的工作方式就是发射—反射—接收，测量原理如图１所示。
导波雷达液位计过程连接形式灵活，工程中普遍采用法兰或螺纹安装在设备顶部，且导波杆（缆）垂直位于储罐中，也可以安装在设备旁通管内。变送器可沿水平方向360°旋转，便于电缆线连接和查看表头显示。根据介质特点，选择合理的安装位置，避免影响测量效果。
对于硬杆类导波雷达液位计，导波杆垂直插入液体介质，稳定导波杆，如果导波杆在工作期间受介质波动，可能发生移动，范围在0.3ｍ 内，可将导波杆固定。导波杆与容器底部需有间隙，间隙至少为５ｍｍ。导波杆不得接触设备管嘴，需有的安装空间即可。而对于软缆类导波雷达液位计，导波缆杆接触介质，稳定导波缆将其引向容器底部，使用重锤或弓形夹方式固定。若金属容器壁光滑，导波雷达与设备内壁之间的水平距离小间隙为100ｍｍ，若是容器存在干扰物其小间隙则更大，以制造商资料为准。
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。