FMR50-AACLAABMGGF+AK雷达液位计生产厂家
1、液位传感器测量原理
导波雷达液位传感器利用时差实现液位测量,运用TDR(时域反射)原理,通过探头反射波和液位反射波之间的时间差来测量液位。
导波雷达液位传感器采用发射-反射-接收的方式,首先发射一个高频电磁波,电磁波会沿同轴线缆传播到法兰处,产生一个回波(顶部回波);然后电磁波继续沿导波杆传播,当电磁波碰到液面后,由于介电常数发生突变,会产生另一个回波(物位回波),两个反射波都被设备接收。通过检测出的两个回波的时间差,即可计算出液面高度。
顶部回波和物位回波的时间差一般在10ns以内,若通过直接测量时间差来计算液位,则达到毫米级别的精度所需的时间测量精度以及采样、处理的速度要达到皮秒量级。数字计数或实时采样等传统时间测量方式很难达到如此高的要求,为此采用等效时间采样的方法。
等效时间采样是指对频率很高的周期性或者准周期性被采样信号,以较慢的采样频率捕获被采样信号的样本,然后按照一定规律重新组合,得到与原信号相似的波形,从而实现通过较低的实时采样速率获得较高的等效采样速率。对乏燃料池的液位来说,毫秒级别内的液位变化是很小的,所以可以将乏燃料池的液位回波信号看为准周期性重复信号,也就适用于等效时间采样法。
2、液位变送器工作原理
液位变送器的主要功能是产生雷达波,并对返回的雷达波进行分析处理,得到液位数据并将其变送为4~20mA信号。脉冲发射控制电路以440kHz左右的频率发射脉冲波,脉冲波通过同轴线缆向外传输,经过法兰和液面时,各返回一个回波。脉冲采样控制电路会按照等效时间采样原理,以每个周期加ΔT的间隔控制高速采样门的开启,实现对回波信号的采样,通过放大电路对信号进行放大,得到液位信息。液位信息经4~20mA变送模块转换为供电回路的电流值,此电流值与液位高度保持线性关系。LOOP供电处理模块负责为整个系统提供电能,整个系统耗电流低于3.5mA。
由以上描述可知,变送器的采样密度是由ΔT决定的,ΔT的时间长短和度直接决定了液位信息的分辨率和精度。因此,变送器的核心部件是脉冲发射、接收时间差校准模块,此模块的采样精度决定了液位测量回路的精度。
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。
雷达料位计的工作原理与分类
雷达料位计通过发射6-80GHz的微波信号并接收回波来测量物料高度,分为脉冲波(量程30m)和调频连续波FMCW(精度±1mm)两种。26GHz设备适用于大多数工况,80GHz高频型号可检测介电常数低至1.4的物料。某化工厂应用显示,80GHz雷达测量ε=1.8的塑料颗粒时,信号强度比26GHz型号提升20dB。最新相控阵技术实现电子波束偏转,能自动避开仓内障碍物,安装灵活性提高40%。
罗斯蒙特导波雷达物位计 3302液位变送器用于液位测量和界面测量,为液体应用提供了具有成本效益的解决方案。工作温度:-40 至 150°C(-40 至302°F),工作压力:全真空至 580 psi(全真空至 40 bar)。ROSEMOUNT物位计 3302可配备多种探头,以适应大多数应用,如硬单线、分段单线、软单线、软双线等。通过发射脉冲和反射脉冲之间的时间差被转换成距离,计算总电平或界面电平。ROSEMOUNTVeriCase 是 3308 和 5300 罗斯蒙特液位变送器的移动验工具,具有 HART 和 Modbus通信。
ROSEMOUNT雷达物位计 TM 3300系列产品,功能多样,易于使用,可用于大多数储罐的液位监测应用,使用简单。带非导电表面和轻质金属的导波杆:可从变送器型号代码(例如,330xxxxx1xxxxxxxx)的第九个字符位置找到结构材料代码。不允许在有粉尘的易爆环境中使用含镁或锆超过7.5%的导波杆或法兰。除了更换整个变送器头或导波杆组件外,换用未经核准的部件或进行维修的行为都可能危害性,不得进行。罗斯蒙特液位计3300 系列是一种基于时域反射(TDR)原理的智能双线连续电平发射机。
ROSEMOUNT导波雷达物位计5301HA1S1V3AM0225HBNAM1C1
罗斯蒙特超声波液位计4ST
罗斯蒙特差压变送器3051TG4A2B21AB4K5M5
罗斯蒙特雷达物位计3301HA1S1V3AM0345RA2AM1C1
ROSEMOUNT差压变送器3051TG2A2B21AB4E5M5
ROSEMOUNT导波雷达液位计5301HA1H1N3AM0340AANAM1C1
罗斯蒙特物位计3301HA1S1V3AM0370RAE1M1C1
罗斯蒙特压力变送器3051TA2A2B21AB4M5
ROSEMOUNT物位计5301HA1H1N3AM00080AANAC1
ROSEMOUNT雷达液位计5301HA1S1E5BM01900BBE1M1C1
罗斯蒙特差压变送器3051TG3A2B21AB4K5M5
ROSEMOUNT液位计5900SPF2FI5R2AG1H8SPV8Z0ST
罗斯蒙特压力变送器3051TG1A2B21AB4K5M5
罗斯蒙特雷达液位计5900SPF14
罗斯蒙特物位计590A4AVQ4
ROSEMOUNT超声波液位计3102HA1FRCNAST
ROSEMOUNT压力变送器3051TA2A2B21AB4M5
ROSEMOUNT雷达物位计5900SPSF4
罗斯蒙特温度变送器644H5J6M5
ROSEMOUNT液位计5301HA1H1N4AM00190IBE1C1
罗斯蒙特导波雷达液位计5301HA1H1N3AM0140ADNAM1C1
ROSEMOUNT温度变送器4
ROSEMOUNT雷达液位计5301HA1H1N3AM0230NAM1C1
罗斯蒙特导波雷达液位计3301HA14
罗斯蒙特温度变送器644HAE5J5M5
ROSEMOUNT差压变送器3051CD3A22A1AS2B4E8M5HR5
ROSEMOUNT导波雷达液位计5301FAMSS1V4BE01011CA
ROSEMOUNT压力变送器3051TA1A2B21AB4K5M5
罗斯蒙特雷达液位计5301HA1S4Q8C1
罗斯蒙特导波雷达物位计5301HA1S1V3AM0125AANAM1C1
ROSEMOUNT导波雷达物位计5301HA1H1N3AM0230NAM1C1
罗斯蒙特液位计3301HA1S1V4AM0180BANAM1C1
罗斯蒙特雷达物位计54
本公司主要代理经销欧洲、美国等厂家的工控机电设备、编码器、泵阀、液位计、传感器、流量计、变送器、分析仪、PLC、温度计等各种工控自动化产品和仪器仪表。公司以提供的服务为宗旨,与国内各企业建立广泛合作伙伴关系。
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ROSEMOUNT导波雷达物位计是由导波杆向下引导微波脉冲到达物料表面后,部分信号被反射回来,通过测量信号发射到接收的时间差得出物位高度。通过天线发射并接收能量少且短的微波脉冲信号,信号以光速运行,这种测量方式可以在工业频率波段内正常使用,可以安装在各种金属、非金属或者管道内,可测量物体十分广泛,如各类液体、浆液原料以及颗粒类物料,皆可进行非接触式的连续性测量,现场环境恶劣,工况相对复杂,存在各种形式的干扰,造成虚假回波的情况下,导波雷达物位计依旧可以准确的分析出物位的正确回波。在测量时应注意,理论上当发射的微波脉冲测量返回后到达天线的位置即可,综合考虑现场环境,被测物料是否会腐蚀或者粘附天线周围造成影响。
罗斯蒙特导波雷达物位计。通过标定只得到物位与时间之间关系的若干点数据,需要根据这些数据拟合或插值得到物位与时间之间的关系表达式才能实现物位的测量。针对导波雷达物位计测量不同相对介电常数的物料,基于MSP430F5418 单片机信号处理系统,采用二阶 Lagrange 插值法对真实回波的Z大峰值点进行修正,并运用多项式拟合或者一阶 Lagrange 插值对标定数据进行处理。水位测量实验结果表明,对 72.4cm长的导波杆,测量范围从 30~57 cm 拓宽到 20~72 cm,测量误差由 1.0 cm 减小到 0.5cm。喷漆挡板模拟物位界面实验结果表明,对 250cm 长的导波杆,测量范围可达从导波杆法兰下表面 20 cm位置处到导波杆末端,减小了测量盲区,且测量误差不大于 0.5 cm。
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。
FMR50-AACLAABMGGF+AK雷达液位计生产厂家
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
工业生产过程要求液位测量仪表应满足多功能、智能化、、精度高、免维护等要求,磁致伸缩液位计、导波雷达物位计和差压变送器均适用于液位测量,昌晖仪表结合这三种仪表在火电厂的应用,对差压变送器、导波雷达物位计和磁致伸缩液位计性能原理与液位测量应用现状作一对比。
1、工作原理
①磁致伸缩式液位计工作原理
如图1所示,磁致伸缩式液位计根据磁致伸缩原理设计,其在一个非磁性传感管内装有一根磁致伸缩线,在顶端装一个压磁传感器,每秒发出10个电流脉冲信号,并开始计时,电流脉冲同磁性浮子在磁致伸缩线上产生一个扭应力波,沿磁致伸缩线向两端传送。测量压磁传感器收到这个扭应力波信号的起始脉冲和返回扭应力波间的时间间隔,来判断浮子位置,即得被测液位,转变为成比例的4-20mA信号输出。
图1 磁致伸缩式液位计工作原理
②导波雷达物位计测量原理
如图2所示,导波雷达液位计由发生器产生一个沿导波杆向下传送的电磁脉冲波,遇到介电常数大的液体表面时被反射,计算脉冲波的传导时间,而得到液位位置。
图2 导波雷达物位计测量原理
③差压变送器测量原理
差压变送器传感器是双侧压力作用测量元件,经压-电转换器,处理为标准4-20mA信号输出。
2、分析与比较
①差压变送器、导波雷达物位计和磁致伸缩液位计原理比较
A、磁致伸缩液位计根据磁浮子位置测得液位,测量影响因素为介质密度,介电常数、气相组分、工作温度、压力对测量没有影响。
B、导波雷达液位计测量的影响因素为介电常数、气相组分,温度、压力对测量也有一定影响。
C、差压变送器是根据压差变化测量液位,影响测量结果的因素如腔体真空或负压产生虚假读数;管路内气泡带来干扰;容器内水的密度改变导致测量误差。
②差压变送器、导波雷达物位计和磁致伸缩液位计特性比较
A、磁致伸缩液位计特性
a、性强
由于磁致伸缩液位计采用波导原理,整个变换器封闭在不锈钢管内,和测量介质无接触,无机械可动部分,故无摩擦、无磨损,传感器工作,寿命长。
b、精度高
由于磁致伸缩液位计用波导脉冲工作,通过测量起始脉冲和终止脉冲的时间来确定被测位移量,因此测量精度高,分辨率优于0.01%FS,这是用其他传感器达到的精度。
c、性好
磁致伸缩液位计测量时无需开启罐盖,避免了人工测量所存在的不因素;防爆性能高,本安防爆,使用,适用于对化工原料和易燃液体的测量。
d、易于安装和维护
磁致伸缩液位计一般通过罐顶已有管口进行安装,适用于地下储罐和已投运储罐,在安装过程中不影响正常生产。
e、便于系统自动化工作
磁致伸缩液位计的二次仪表采用标准输出信号,便于计算机对信号进行处理,容易实现联网工作,提高整个测量系统的自动化程度。
B、导波雷达物位计特性
a、对液体、颗粒及浆料连续物位测量不受介质变化、温度变化、稀有气体及蒸汽、粉尘、泡沫等的影响。
b、液体量程小于15m时,测量精度为±5mm;量程大于15m时,测量精度为5mm±0.05%。
c、量程60m,耐250℃高温、40kg高压,适用于爆炸危险区域。
d、对蒸汽和泡沫有很强的抑制能力,测量不受影响。
e、顶部和底部具有盲区。
C、差压变送器特性:
a、常规差压变送器在许多液位测量应用中,在液体有额外的蒸气压力。由于蒸气压力不是液位测量的一部分,需要使用引压管和有密封件的毛细管来抵消它的存在。
b、电子远传技术采用数字结构取代机械部件,响应速度更快,测量精度也有所提高。
c、天气寒冷时装置通常需要伴热或保温,要检查引压管漏水、冷凝、蒸发和堵塞。
d、距离过长的毛细管会使压力传输变得误差过大,同时安装过程要求较高。
表1 差压变送器、导波雷达物位计和磁致伸缩液位计特性比较
仪表类型 测量精度 性 安装 泄漏点 维护量 寿命
差压变送器 低 一般 复杂、附件多 较多 大 长
导波雷达 较高 较高 简单 较少 低 较长
磁致伸缩 高 高 简单 少 低 长
③工况干扰比较
实际应用中常见工况产生干扰和影响的情况如表2所示。
表2 实际应用中常见工况产生干扰和影响的情况
常见工况 差压变送器 导波雷达物位计 磁致伸缩液位计
压力变化 影响很大 无影响 无影响
温度变化 影响很大 有影响 无影响
震动干扰 影响很大 有影响 无影响
电磁干扰 无影响 有影响 无影响
介质 水、汽 水、汽 水、汽
介电常数 影响很大 影响很大 无影响
介质成分(如水、汽) 影响很大 影响很大 无影响
④适用范围比较
差压变送器、导波雷达物位计和磁致伸缩液位计适用范围如表3所示。
表3 差压变送器、导波雷达物位计和磁致伸缩液位计适用范围
适用范围 差压变送器 导波雷达物位计 磁致伸缩液位计
压力0-1MPa 适用 适用 适用
压力0-4MPa 适用 适用 适用
压力0-30MPa 适用 —— 适用
温度0-100℃ 适用 适用 适用
温度0-220℃ 适用 适用 适用
温度0-565℃ 适用 —— 适用
精度5‰-1‰ 适用 适用 适用
精度1‰ —— —— 适用
量程0-5m 适用 适用 适用
量程0-10m 适用 适用 适用
量程0-30m 适用 适用 适用
由对析可知:
①磁致伸缩液位计适用于电厂工况,精度高,稳定性很好,安装与维护量很小,基本不需要维护。在电厂高加、低加、凝汽器、除氧器等容器设备以及其他辅机工位,如油站、化水等均适用。其凭借环境适应性强、安装方便、高精度、低成本、免维护的优点,在当今液位测量领域占较大优势。
②导波雷达液位计适合的工况较好,对温度和环境要求较高,对于安装空间有一定的要求。安装要求避开进料口,以免产生虚假反射。不能安装在拱形罐的中心处(否则传感器收到的虚假回波会增强),也不能距离罐壁很近,佳安装位置在容器半径的1/2处。只有物料处于顶部盲区和底部盲区之间时,才能罐内物位的测量,满足精度要求。调试较方便,运行和维护量不大。
③差压变送器适合的工况有限,而且传感器零漂移严重;测量偏差大,长期工作稳定性差,精度较低,受环境影响较大;安装及维护量较大,无论是正常运行还是例行维护,工作量都较大,现在基本作为一个备用选择。