DH8ORD3X1OM-AO-3d雷达物位计工厂
雷达物位传感器的测量原理
雷达物位传感器基于时域反射(TDR)原理,通过发射26GHz或80GHz高频电磁波并计算回波时间差实现物位测量。电磁波在空气中传播速度接近光速(3×10⁸m/s),1ns的时间分辨率对应15cm的测量精度。某石化储罐实测显示,80GHz传感器对ε=1.8的柴油测量误差仅±2mm,比超声波传感器精度提高5倍。最新相位干涉技术可识别0.1°的相位变化,将分辨率提升至0.1mm级。传感器通常采用FFT算法处理回波信号,能在-40~200℃环境稳定工作。
VEGA Grieshaber KG 是从事过程工业测量技术的跨国厂商。其产品系列包括测量物位、限位和压力传感器以及用于集成到过程处理系统的仪表和软件。Vega为自己设定了发展和的测量技术,易于安装和操作,以提供的性和性为目的。生产过程变得越来越复杂,因此,用于测量和监控的测量技术是重要的。Vega的员工超过1200人,其中600在黑森林希尔塔赫总部工作。这50年来,为了测量任务的解决方案正在构思和实现的有:用于化工和制厂,食品工业,饮用水供应系统,污水处理厂,垃圾填埋场,采矿,发电,石油平台,船舶和飞机。
VEGA导波雷达液位计 VEGAFLEX 81,TDR传感器。绳型、棒型或同轴型传感器。在有蒸汽、有附着物、会发泡或有冷凝物的应用场合,该传感器也能提供准确的测量值 -哪怕是在立管或旁路管中也是如此。VEGAFLEX 81 是用于测量液体介质物位和界面的Ass。导航操作能简易,省时并地完成启用,可截短测量电标准简易,确保计划的*大灵活性。测量精度 2 mm,量程距离 75m,法兰连接:=> DN25,过程压力 -1 ... 40bar。不导电的介质只能部分反射微波能量。不被反射的能量穿越介质,在与第二种液体的相位边界得到反射。此效应被用于分离层测量。您可以很方便地在VEGAFLEX 上通过操作工具来选择此项功能。
当近距离观察时,一个在工厂车间里看似像完整系统的东西很少是一个整体:每一套生产设备的背后都隐藏着来自不同制造商的机械、电气、电子和软件组件。一台机器或整个系统的维修或维护效率在很大程度上取决于所需数据的可用速度。是否在资料堆中的文件夹内费力地找寻文件?作为该联盟(简称DDCC)的创始人之一,物位和压力测量仪表制造商 VEGA 与过程自动化领域的zhiming企业共同开发出新型“DIN SPEC91406”。如果该联盟的计划得以成功实施,那么,传统意义上的铭牌很快就会被废除。转换后,公司里的每个员工都拥有相同的*新数据,可以做出正确和合理的决策。
VEGA雷达液位计,威格雷达液位计
VEGA导波雷达物位计,威格导波雷达物位计
VEGA超声波液位计,威格超声波液位计
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VEGA液位计VEGACAL63 CL63.CXFGAXKMXX
VEGA分析仪VEGAMET341 MET341.X
VEGA雷达液位计VEGAPULS61 PS61.XXAGPHKMXX
VEGA压力变送器VEGABAR82B82.AXCLSAGEHHXVIMXX
威格导波雷达液位计VEGAFLEX81 FX81.AXLTGFHXKMAX
VEGA雷达液位计VEGAPULS64PS64.AXBXXCHXKM
威格雷达液位计VEGAPULSC21 PSC21.XGBHB
威格雷达物位计VEGAPULS6XPS6X.2SWPBCKAAAMAHW
VEGA导波雷达液位计VEGAFLEX81 FX81.AOATBFHXKMXX
VEGA分析仪VEGAMET861 MET861.SC
威格导波雷达液位计VEGAFLEX82 FX82.AXATFFHXKMXX
VEGA导波雷达物位计VEGAFLEX81FX81.AXEDDFHXKMAX
VEGA压力变送器VEGABAR82B82.AODUSAGGSZXVIMXX
VEGA导波雷达物位计VEGXHXKMXX
VEGA物位计VEGAPULS31 PS31.XGMHB
威格物位计VEGAPULS67 PS67.XXBXXHKMXX
威格导波雷达物位计VEGAFLEX86 FX86.AXHTO1HXANAX
VEGA超声波液位计VEGASONS62 SONS62.E
VEGA超声波液位计VEGASON62 SN62.XXAGVDMXX
威格超声波液位计VEGASONS61 SONS61.E
VEGA音叉振动开关VEGAWAVE62 WE62.XXTGDRKMX
VEGA液位计VEGASWING63PT
威格液位计VEGAWAVE62 WE62.XXTGDRKMX
VEGA物位计VEGAPULS62 PS62.DXENBFHDMAX
VEGA音叉振动开关VEGAVIB61 VB61.XXAGDRKMX
威格音叉振动开关VEGASWING51 SG51.XXSGATPVL
VEGA显示器VEGADIS81 DIS81.ACIANNAAX
VEGA控制器VEGAMET624 MET624.
VEGA雷达物位计VEGAPULS66 PS66.XXHFEHHAMAX
VEGA雷达物位计VXBXATAMXHA
VEGA控制器VEGAMET381 MET381.CX
本公司是国内有名的自动化仪器仪表供应商。针对市场上现有的备件、自动化产品价格偏高、采购渠道不畅等问题,通过多年的努力,公司以雄厚的技术实力和良好信誉,与多家世界有名欧、美等工控产品厂商建立了长期稳定的技术和商务合作关系,为客户大大减低采购成本,提供原装。我们的优势供应产品:HEIDENHAIN海德汉、BECKHOFF倍福、E+Hliuliang计、罗斯蒙特ROSEMOUNTliuliang计、西克SICK传感器、倍加福P+F传感器、REXROTH力士乐、AB模块、艾默生EMERSONliuliang计、MTS位移传感器、VEGA液位计、KRACHT齿轮泵、图尔克TURCK传感器、皮尔磁PILZ继电器、易福门IFM传感器。
威格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。对蒸汽和泡沫有很强的抑制能力,测量不受影响。威格导波雷达液位计常见故障案例分析与处理——测量数据无变化,拉直线:检查导波雷达液位计的参数设置,并查看回波曲线,发现无回波。将装置抽出,检查钢缆表面是否有异物附着,钢缆与底部重锤、钢缆与顶部连杆是否松动,导波筒内壁是否有杂物,四氟聚乙烯挡片是否脱落,发现钢缆与顶部连杆存在松动情况,导致导波头接收不到返回的信号,无法进行液位计算,是此次测量失败的主要原因。紧固并回装上电,曲线恢复正常。钢缆与顶部连杆安装松动,回波信号无法正常回传至导波头,影响液位测量。
VEGA导波雷达液位计。无论是在工业生产还是在日常生活中,对于液位测量如河流和湖泊水箱测量等,是在工业生产领域,水平测量具有ue的重要作用。在油田、化工等领域已广泛应用液位计来测量液位,可以掌握实际的液位值水平,从而生产的运行为经济核算提供依据。在当前水平测量中,测量精度是*重要的,无论是小型集装箱、大型油罐还是河湖水库。使测量误差很小的液位,也会造成很大的误差的容量值。tigao液位测量系统中液位测量的精度是重要的。导波雷达液位计的设计,包括同轴电缆的机械部分和同轴导波探头,用作液位传感器使用。同轴电缆用于连接导波电路和同轴波雷达液位计波导杆,通过调节同轴电缆的长度,可以安装在液位计上远离水箱,方便工作人员液位监测;同轴导杆安装在波浪顶部的液体槽中插入待测液体中,末端到槽底,用于测量液面高度。
雷达物位计优良性能满足不同测量需求及安装注意事项:
雷达物位计是依据时域反射原理(TDR)为基础的雷达液位计,雷达液位计的电磁脉冲以光速沿钢缆或探棒传播,当遇到被测介质表面时,雷达液位计的部分脉冲被反射形成回波并沿相同路径返回到脉冲发射装置,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,导波雷达物位计生产厂家,经计算得出液位高度。
一、雷达物位计产品说明:
雷达物位计应用于固体,弱粉尘或结晶、结露场合的料位测量,频率26GHz,zui大测量范围30米。因其发射频率高、波长更短、发射角度小、盲区小、天线尺寸小等特点,所以便于现场安装、抗干扰能力强,对于粉料、颗粒等物位的测量效果更佳,zui大限度的增加了雷达的测量范围,对于小罐体和罐体的测量有了的适应性。
雷达物位计具有低维护,高性能、高精度、高性,使用寿命长等优点。在与电容,重锤等接触式仪表相比较,具有无可比拟的性。微波信号的传输不受大气的影响,所以它可以满足工艺过程中挥发性气体、高温、高压、蒸汽、真空及高粉尘等恶劣环境的要求。该产品适用于高温、高压、真空、蒸汽、高粉尘及挥发性气体等恶劣环境。可对不同料位进行连续测量。雷达物位计主要技术达到或优于国内外同类产品,且安装调试简便,可以单台使用,也可组网使用,可广泛应用于冶金、建材、能源、石化、水利、粮食等行业。
二、雷达液位计为什么要设置介电常数:
在使用雷达液位计之前,先要给它设置介电常数,但其实并不是的雷达液位计都需要设置介电常数以后才能够使用,只是设置介电常数之后,在使用中能够 的为测量工作服务。介电常数能够影响到雷达液位计的使用,它的影响主要体现在两个方面,一方面是能够影戏介质对电磁波的吸收率,电磁波的吸收率越高就说明雷达液位 计的性能越好;另一方面是电磁波在穿过介质时的波长会发生相应的改变。
在为雷达液位计设置介电参数时,要根据多种不同的因素来设置,包括结构的不同、型号的不同、用途的不同等,而 有些雷达液位计需要根据灵敏度来设置。在测量有些物质时,增加一个介电常数可以大大减少运算量,可见为雷达液位计设置参数还是有必要的。有些雷达液位计确实不需要设置介电常数,但也是少数介质的测量之中,如果想要将雷达液位计的使用优势体现出来,还是要按照正确的方法来使用雷达液位计。我公司生产各种不同类型的液位计,型号多样,可以充分满足人们的测量需求
三、雷达物位计测量原理:
雷达物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绳传播,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。
四、雷达液位计安装要求:
1.推荐距离(1)墙至安装短管的外壁。
2.离罐壁为罐直径1/6处,zui小距离为200mm。
3.不能安装在入料口的上方。
4.如果不能保持仪表与罐壁的距离,罐壁上的介质会黏附造成虚假回波,雷达物位计在调试仪表的时候应该进行虚假回波存储。
5.测量范围从波束触及罐低的那一点开始计算,但在情况下,若罐低为凹型或锥形,当物位低于此点时无法进行测量。雷达物位计若介质为低介电常数当其处于低液位时,罐低可见,此时为测量精度,建议将零点定在低高度为C的位置。理论上测量达到天线尖端的位置是可能的,但是考虑到腐蚀及粘附的影响,测量范围的终值应距离天线的尖端至少100mm。
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雷达物位计有哪些常见类型?
调频连续波型雷达物位计
相对于脉冲回波时间差方式的测量原理,调频连续波型液位雷达采用FMCW(频率调制/连续波)体制,可以达到计量级的测量精度。
调频连续波型液位雷达工作原理
其工作原理安装在罐顶雷达液位计通过天线向液面发射经频率调制的电磁波信号,被测表面返回的信号被发射天线接收,并与天线发射的瞬时频率信号比较。由于信号的频率按照一定规律不断变化,因此比较信号频率与天线到液面的直线距离成比例。
综合测量信号与油罐形状参数,进行几何处理,就可以得到的液位高度和剩余量信息。
脉冲型雷达物位计原理
雷达物位计天线发射窄的微波脉冲(例如:6G频率雷达,即:发送一个△t时间(一般为1ns)的脉冲,叠加6GHZ的正弦波信号),这个脉冲以光速在空间传播,碰到被测介质表面,其部分能量被反射回来,被同一天线接收。发射脉冲与接收脉冲的时间间隔与天线到被测介质表面的距离成正比。
由于其发射脉冲与接收脉冲的时间间隔小,一般都采用时间拓展技术,并采用多次测量求平均的方法获得结果;这种测量技术决定了其精度为5~10mm。
脉冲雷达由于采用微波脉冲信号,是间断性发射脉冲方式,所以,脉冲雷达可以做到功率比较低,一般为0.5W内。可以很方便的实现本安设计。在设计中大都采用大电容充电方式,等电容充电到一定容量后,进行一次微波脉冲信号发射测量。这种设计方式决定了其在料位变化率比较快的情况下,会出现锁波现象。
洞察 智控未来:YF-LDYW-V1系列物液位计
在工业过程控制领域,物位测量的度与稳定性直接影响生产与效率。YF-LDYW-V1系列雷达物凭借其非接触式智能测量技术,为液体液位与固体料位监测提供了高性的解决方案,成为替代高端仪表的国产化标杆产品。
革新测量原理:时域反射技术(TDR)该系列基于时域反射原理,通过发射毫米波电磁脉冲(光速传播)沿钢缆或探棒传输。当抵达介质表面时,部分能量被反射回接收装置。仪表计算脉冲往返时间差,结合光速常数,实时解算高度,实现全量程无接触测量。
核心技术优势
高精度抗干扰±3%测距精度,分辨率达0.001m(1mm)。采用算法智能识别虚假信号,过滤蒸汽、粉尘、泡沫等复杂工况干扰,数据真实。端工况适配支持-200℃至800℃超宽温域,耐受400bar高压,兼容真空环境(介电常数>1.2),适用于原油、挥发性液体、高温熔融物及粉煤、原煤等固体。工业级稳定设计高稳定性元器件,电源模块防护全输入/输出线路防雷抗短路IP65防护等级,0-100%湿度环境无忧运行智能化运维TFT彩屏实时显示数据,遥控器远程操作4~20mA/RS485双模输出,支持数据自动上传至云端平台双路报警继电器增强管控
应用场景全覆盖
介质类型
典型应用场景
液体
储油罐、化工反应釜、污水处理池
高粘稠浆料
泥浆仓、食品加工罐
固体颗粒/粉末
煤仓、水泥料仓、谷物储仓
环境
真空干燥设备、高温熔炉
安装便捷 低耗耐用
灵活安装方式:顶部/侧面/旁通管/导波管安装功耗设计(0.5W),DC12-24V宽电压供电结构轻量化,维护成本近乎为零
技术参数概要
量程:0-5/10/15/25m(大可扩展至70m)供电:DC12-24V环境适应性:-20℃~+60℃(仪表本体)通讯:4~20mA / RS485防护:IP65
YF-LDYW-V1系列以毫米波雷达技术为核心,融合智能算法与工业级硬件设计,重新定义非接触物位测量的精度边界。无论是炼油厂的高危储罐,还是食品厂的卫生级容器,亦或是矿区的粉尘料仓,它提供持续稳定的数据,助力企业实现精细化、智能化生产管控。
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。
DH8ORD3X1OM-AO-3d雷达物位计工厂
西克导波雷达液位计供应,SICK导波雷达液位计好
传感器可将此信号作为连续测量值(模拟值)
发送同时也可从中导出可自由定位的开关点(开关量输出)。
LFP Inox 采用符合 标准的材料以及 EHEDG 认的设计,
确保*的,并且可以随意清洗,
甚可以用于卫生要求zui高的应用。
它具备模块化连接系统,能够简单、灵活地安装于各类应用。凭
借出众的耐高温和耐高压,
LFP 在CIP 和 SIP 的环境下使用时也不受限制。
通过 IO-Link 与上位机进行通信,真正实现智能化。
用于卫生应用的液位传感器
西克导波雷达液位计供应,SICK导波雷达液位计好
探针可手动缩短,长度可达 4000 mm,Ra ≤ 0.8 μm
过程温度可高达 180 °C,过程压力可高达 16 bar
无论是连续液位测量、点式限位报警还是它们的组合,
SICK 为过程控制、存储及过溢保护任务提供多样化的解决方案。
根据安装环境、介质属性和环境条件的不同,
SICK 为您提供不同的理想选择,
这些不同的传感器有个共同的目标,那就是。
SICK 将其专有技术发挥,为您提供zui为多样化的产品选择。
种通过检测电磁波传播的时间差进行液位测量的方法,
通过发出及反射脉冲间的时间差生成液位信号。
互换的卫生过程连接
三合:集成显示、模拟量输出和开关量输出相结合
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。