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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。
雷达料位计在电厂中的应用∵火力发电厂原料仓（煤灰）高粉尘和液位计水汽的凝结现象。一直是物/液位测量的重大难题，本文主要详细阐述了RBRDZB-71-6-C雷达料位计针对这一复杂工况提出了解决方案。一．说明我国是个产煤大国，以煤炭为原料的行业比较多。如煤化工，煤制油，煤发电，其中煤发电的主要燃料就是煤，在电厂发电过程中是由煤燃烧水冷壁带动汽轮机发电，水变成高温水。煤燃烧变成灰。∴发电厂中的煤水灰监测测量显得尤为重要。标志着发电的稳定性，火力电厂的稳定运行。为了提高电厂的发电效率，以及稳定的自动化运行水平，在生产过程中，煤/灰在输送过程中产生的高粉尘，水经过加热流转过程中产生的凝结现象。给测量带来了更高的要求。雷达料液位计RBRDZB-71-6-C可以根据现场的介质，软件自带增益功能，根据现场介质的介电常数系统自动调节。可以穿透高粉尘，以及在水蒸气凝结雷达天线的情况下，依然稳定运行。二．在选择电厂物液位传感器时，需要考虑以下几个因素使用接触式传感器、非接触传感器？接触型重锤料位、导波雷达。非接触型超声波、激光，雷达。都需要一些场景限制。如选择不当，要么维护量大。要么达不到测量效果。例如电厂中的料位测量煤、灰在输送过程中料面形状为不规则性，在进料卸料过程中料面形状为凹凸状并带有大量粉尘。重锤物位计测量。（属于间歇式测量）不间断的利用重锤上下接触测量，精度低，经常出现埋锤断缆现象，维护量大。使用超声波或激光传感器的方法测量不稳定且测量不准。因为声音传播的速度在很大程度上取决于它传播的介质，导致声波测量穿过空气中的灰尘。而激光则需要可见性环境测量。电厂中煤、灰、水蒸汽，泡沫等恶劣工况是一直存在的，导致一些传感器测量失败。普通雷达料液位计胜任，煤、灰。水汽凝固、高粉尘粘结现象造成雷达天线堵塞，经常清理雷达天线粉尘否则不能工作。因为普通雷达发送频率低，波束较大，回...
进入炼油厂的原油虽然在之前的开采、集输过程中已经经过多次脱水，但仍有0.3%的含水量，因此炼油厂储运车间罐区的日常工作中，原油脱水仍是一项重要工作，而油水界位的准确测量则是原油充分脱水的关键。
现场工艺和工况介绍
本案例的现场是3座300m³的立式沉降罐，高度8900mm，操作温度为20~50℃，常压。原油储罐中经一次脱水后的含油污水输送到这3座立式沉降罐进行二次脱水。含油污水需在沉降罐静止24小时，依靠自然沉降机理将介质中的油水进行分离。，根据油水界位的指示，完成充分脱水后的原油被再次输送回原油储罐。
在沉降罐二次脱水的整个生产过程中，如果油层和乳化层厚，会造成导波雷达液位计信号大幅衰减。另外，由于冬季罐内外温差大，还会导致天线上形成结露、甚至结霜。因此，该工况对导波雷达的油水界位测量提出了很高的挑战。
原油储罐排水除油操作画面
VEGA解决方案
客户根据现场工况综合考量后，决定使用VEGAFLEX 81导波雷达液位计来进行测量:配置2mm缆式天线，方便运输，并通过底部配重或固定的方式减轻天线摆动，适合大中型储罐和料流冲击较大的工况；测量精度高，仅为±2mm；具有两路4...20mA电流输出，可同时输出液位和界位信号。
VEGAFLEX 81导波雷达
同时，现场配备了VEGADIS 81罐旁显示仪，方便巡检和维护。该显示仪操作界面友好，设置简单，还可以显示清晰的回波曲线。
VEGADIS 81罐旁显示仪
功能强大的VEGA导波雷达液位计
01 信号强劲，电磁波在传输过程中要克服天线结露或结霜、原油层、乳化层等多个因素的影响，但VEGAFLEX 81由于信号强劲，可以保持液位和界位信号稳定、。
02 导波雷达VEGAFLEX 81基于脉冲波的测量原理，因此不受测量介质密度变化的影响。
03 导波雷达VEGAFLEX 81无需带料调试，调试简单。
04 多种信号输出方式，可以提供两路4...20mA电流信号，一台表可以同时测量和输出液位和界位信号。
05 每次液位放空后，导波雷达自动开启虚假信号抑制功能，减少粘附对测量的影响。
使用效果
通过与工艺生产部门的密切沟通，操作人员配合我们完成液位和界位的标定，使导波雷达的性能与现场工况结合。
如上图所示，VEGAFLEX 81液位和界位信号清晰，测量准确，而且自2021年投运以来，运行一直稳定、，了客户的信任和赞许。
导波雷达液位计的特点介绍
导波雷达液位计是一种用于测量各种液体和固体颗粒物料的液位计。它采用的导波雷达技术，能够进行非接触式的液位测量，具有测量范围广、精度高、适用性好、性高等特点，被广泛应用于石油化工、电力、、水处理、化学、食品等行业。本文将着重介绍导波雷达液位计的特点。
1. 测量范围广
导波雷达液位计具有广阔的测量范围，在液位测量方面。它可以适用于各种类型的液体和固体颗粒物料的液位测量，包括高温、高压、腐蚀性、易挥发性或具有易燃易爆性质的液体。这是传统液位计胜任的。导波雷达液位计的测量范围通常为0-30米，可以满足各种工艺过程的需要。
2. 度高
导波雷达液位
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雷达的发展是从上个世纪80年代开始的，上zui早做雷达的代表公司是:vega（脉冲雷达），saab（调频雷达）。Vega为低端雷达，技术角度讲，属于脉冲雷达。其发射原理比较简单，即:发送一个高频脉冲（6.3GHZ），微波遇到介质后被反射回来，微波传播速度为光速，与温度无关，计算出传播时间就计算出了距离；但是，由于其靠时间来计算数值的，就需要对事件到几十ps（1ps= 10^-12s,即:相当于将一秒分成10^1210的12次方份）。L=T传播时间 ＊ C光速/2 （公式一）推出:△L= △t ＊ C 光速 （公式二）其中------C=3＊10^5Km = 3＊10^8m=3＊10^11mm△t = △L/ C （公式三）我们假设测量精度为5mm，那么:△t=5/（3＊10^11）=16.666 ps目前记录时间zui高精度为50ps，芯片价格一般在200~500元一片。以时间50ps计算，其测量误差:△L= △t ＊ C=15mm。也就是说，脉冲雷达如果仅仅靠时间来处理数据，zui高精度为15mm。Vega雷达早在上个世纪80年代就已经出产，而高精度时间记录芯片是2002年才面世，所以，早期脉冲雷达大都采用时间拓展的方法来进行时间的准确测量纪录，外加多次测量求平均的办法。不管如何采用拓展时间以及平均发求值，其zui终精度要达到5~10mm，都具有一定的不合实际。早在2005年前，Vega雷达在国内占据80~85%的市场，主要源于其在国内大量宣传，以及国内无相应的雷达产品，自2004年后，脉冲雷达国内相继出现了3~5家生产厂家，vega雷达市场正被国内雷达厂家追步替代。而，saab为1999年进入国内市场，比vega晚6，7年时间，其进入国内市场后，一直定位在产品领域，仅仅面向石油、化工行业。目前，国内石油、化工在02年以前所采用的雷达，基本99%为saab雷达。Saab雷达价格昂贵，普通雷达价格在3~4万，精度稍高点雷达（调频雷达）价格在8~10万元。调频雷达原理为，发送连续信号（例如:信号频段从6~7GZH，8~9GZH等），对接收到的连续信号进行FFT变化，对信号进行锁相跟踪，来计算两个信号的时间差。调频连续波雷达FMCW，能够获取很高的精度，其精度主要取决于温飘（晶振的温度补偿），以及芯片的FFT计算速度，采用温补晶振，一般能够达到精度±1mm。目前调频连续波（FMCW）雷达，国内在2001年已经具备了这种技术。由于调频连续波雷达需要进行多方面的测试、试验，如:EMC认试验、温度试验等。直到2003年底，国内调频连续波雷达才正式推出。调频连续波雷达的基本处理方式雷同。由于国内调频雷达是2000年后才开始研发的，所以，在选择芯片的速度，器件的选型，都比SAAB更加具备优势，通过简单的对温度补偿能够做到±1mm内，利用波导管进行测量，精度能够做到±0.3mm。如果采用速度更快的cpu以及搭建一些设备，做到精度±0.1mm是容易实现的。目前，雷达物位计，随着国内厂家技术实力的不断壮大，正逐步取代国外雷达市场。脉冲雷达方面，国内除个别生产厂家无技术人员进行辅助处理工况外，够与vega雷达相媲美。调频连续波（FMCW）雷达，除在现场安装、雷达壳体设计方面，我们仍需要借鉴国外厂家的经验外；在各数，工况处理种性能参方面，我们的雷达产品都比SAAB强；我们在借鉴国外雷达优点的基础，采用军用技术生产了具有自主产权的调频雷达，我们将以zui的服务面向客户。
昌晖仪表介绍一种由双法兰液位变送器和导波雷达液位计组成的真空制盐蒸发罐液位测量技术方案，本方案大程度克服生产中强腐蚀、结晶堵塞、真空、高温、泡沫等因素对仪表的影响，经制糖、海绵钛和制盐的真空蒸发室液位测量应用，明此真空蒸发室液位测量系统可长期、稳定和地运行。
真空制盐是当今世界普遍采用的现代化制盐方法，指卤水在不同真空压力状态下的蒸发罐中进行蒸发，逐级浓缩、结晶制盐的过程。制盐过程中核心工序是蒸发，生产中通过蒸发罐中液位变化计算水分蒸发量，并达到控制溶液浓度的目的。生产中，强腐蚀、结晶堵塞、真空、高温同时存在，导致制盐蒸发罐液位测量仪表损坏率高，生产自动化控制系统无法正常运行。论文将重点阐述真空制盐蒸发罐液位测量方法。
真空制盐蒸发工艺
真空蒸发技术起源于1812年英国糖厂的单效真空蒸发,1887年美国将此技术用于制盐，1940年开始应用于中国制盐行业。
图1 真空制盐流程图
蒸发是液体表面发生汽化或溶液部分汽化的现象，蒸发时液体不断吸收热量，温度越高蒸发越快，溶液沸腾时蒸发速度快。根据蒸发罐内压力，蒸发分为加压蒸发、常压蒸发或负压蒸发，在负压下的蒸发，我们称为真空蒸发。应用广的是采用强制循环真空蒸发器，如图2。
图2 强制循环真空蒸发器
制盐企业为提高竞争力，不断降低成本、提高产品质量，同时满足减排，就对蒸发工艺进行改进，提高自动化控制水平，使蒸发效率达到佳状态。
实行多效蒸发生产目的是为了多次重复利用二次蒸汽，以降低单位产品的能耗，有效节约能源。蒸汽利用的次数就是效数。蒸发效数越多，蒸汽用量越少，能耗越低，但效数增多，会增加设备成本。
真空制盐主要过程为蒸汽加热一效卤水，排出的二次蒸汽逐效加热下一效卤水。通过逐效蒸发，使盐浆增稠，稠料液去离心机脱水，即为盐。每一效蒸发的关键是控制盐浆的浓度，而盐浆有较强腐蚀性、容易结垢、粘结，浓度直接测量，通常是通过在封闭蒸发室中蒸发前后的液位比来间接控制盐浆浓度。所以制盐蒸发罐液位测量是真空制盐重要的参数。
真空制盐蒸发罐液位测量技术方案
1、原用方案分析
用人工监测液位的方式，提高产品质量和生产效率，人们逐渐用“摄像视频+雷达液位计”，实现自动化实时控制，如图3，应用脉冲雷达液位计连续测量旁通管中的液位。
图3 雷达液位计+窥镜液位测量法
此方案在实际应用中，因盐浆结垢，水平连通管、旁通管经常发生堵塞问题，造成旁通管内液位假象，需频繁停车，拆装法兰并清洗管道。蒸发中，盐浆在蒸发室内因搅拌产生大量的泡沫，使脉冲雷达液位计测量液位假象。人工清洗工作量大，生产成本高，液位测量不准，自动控制连续运行。
2、可长期运行的真空制盐蒸发罐液位测量技术方案
随着仪器仪表技术的发展，市场上已出现真空的液位变送器以及管道清洗技术，为真空制盐蒸发液位监测提供了新思路。在设计、应用中，建议液位监测采用“法兰差压变送器+导波雷达液位计+窥镜”三重组合冗余方案，确保测量的准确性、性、性。设计与安装方案，如图4。
图4 真空制盐蒸发罐液位测量双法兰液位变送器+导波雷达液位计+窥镜液位监测方案
①方案设计说明
a、蒸发室与旁通管间的连接管，从水平改为斜角，角度控制在20°左右，延长结垢清洗周期；
b、在连通管上安装冲洗环和截止阀，可定期自动清洗；
c、在旁通管面部安装雷达液位计；
d、在旁通管另一侧安装20°斜角的法兰短管，再安装双法兰液位变送器，用于液位直接测量。同时在法兰之间加装冲洗环(结构如图5)，冲洗环上配置冲洗用截止阀，可定期清洗；
图5 清洗环结构示意图
e、在旁通管底部可加装一个清洗阀门，大修时可以使用；
f、在蒸发室面部，仍安装采光窗和视频摄像窗；
g、旁通管内径建议在300mm以上，由于蒸发液位较高，毛细管较长，建议采用DN80法兰。
②方案优势
a、双法兰液位变送器可直接测量液位，消除蒸发过程中搅拌产生的泡沫对雷达测量产生的误差，提高测量精度和产品质量；
b、能连续准确测量液位，为生产过程实现自动化控制提供依据；
c、雷达液位计与双法兰液位变送器组合，实现冗余监控，提高自动化控制系统性；
d、倾斜的连接管、法兰短管，可以减少沉淀结垢物的堆积，也便于冲洗；
e、配置冲洗环与截止阀相连，好是电动截止阀，用程序控制，定期对连接管、法兰、旁通管进行清洗，减少管道结垢堵塞的问题，提高设备维护效率， 降低维护成本；
f、保留窥镜，配置视频窗口，以便观察、巡视。
真空制盐蒸发罐液位测量仪表选择与配置
根据上述设计方案，还需配置合适的仪表，才能确保装置正常运行。
1、雷达液位计的选择
在制盐真空蒸发中，卤水因搅拌产生的较厚泡沫，会对脉冲雷达液位计造成干扰，应选用缆式导波雷达液位计，以此测量的性和测量精度。
2、双法兰液位变送器的选择
真空制盐蒸发工段，介质具有腐蚀性、易结晶沉淀，而且环境存在腐蚀性气体，选择双法兰液位变送器时，考虑以下因素:
①双法兰液位变送器的法兰膜片材质建议选择钽材。
②双法兰液位变送器壳体材质可选择316不锈钢。
③冲洗环可选择316L。为结晶颗粒较大，不易排出，建议冲洗孔选择1/2NPT。
④变送器类型选择:真空制盐蒸发器的高度通常在6m以上，属于密封容器，根据方案应选择通径DN80以上的带测量筒的双法液位兰变送器。常见多效真空蒸发，在Ⅰ效、Ⅱ效工作为正压，Ⅲ效、Ⅳ效、Ⅴ效为负压。根据操作压力，Ⅰ效、Ⅱ效可选择标准的双法兰液位变送器，而Ⅲ效、Ⅳ效、Ⅴ效蒸发器，需选择专门为真空环境定制生产的双法兰液位变送器。
根据上述条件，各效蒸发罐液位测量所用双法兰液位变送器选型基本要求可参考表1。
表1 各效蒸发器液位测量所用双法兰液位变送器设计选型基本要求
以上设计安装方案，已在制盐、制糖、海绵钛产业中得到成功试用，充分明此方案可有效解决真空蒸发中因泡沫、结晶、真空、强腐蚀产生的液位测量难题。
其他建议
真空制盐，一般采用差压变送器配合孔板节流装置测量蒸汽、卤水和盐液流量。近年来，许多厂家应用电磁流量计测量盐液流量。但环境对碳钢法兰造成了严重的腐蚀，导致内衬PTFE发生变形损坏。因此，昌晖仪表建议选择的电磁流量计内衬PTFE材质，并要求法兰为316L材质。
导波雷达液位计是一种常见的工业测量仪器，主要用于液体和固体物料的液位监测。它通过导波雷达技术，利用电磁波在介质中的传播特性，实现对液位的测量。这种技术在各种行业中得到广泛应用，比如石油、化工、水处理、食品和饮料等领域。
导波雷达液位计的工作原理基于电磁波的传播。其核心部件是一个发射器和接收器，发射器将高频电磁波发射到测量介质中。当电磁波遇到液体或固体物料时，会产生反射，接收器则接收到这些反射波。通过分析反射波的时间和特性，仪器可以计算出液位的高度。
与传统液位计相比，导波雷达液位计具有多项优势。首先，它对测量环境的适应性强。传统液位计可能受到压力、温度、蒸汽、泡沫等因素的影响，而导波雷达液位计则不易受到这些因素的干扰。这使得它在一些恶劣环境下仍能保持良好的测量精度。
其次，导波雷达液位计的安装和维护相对简单。由于其非接触式的测量方式，用户无需担心测量探头与介质直接接触带来的污染或磨损问题。此外，导波雷达液位计的性高，能够长时间稳定工作，减少了维护频率和成本。
导波雷达液位计的应用领域广泛。首先，在石油和化工行业，液位监测是和生产管理的重要环节。导波雷达液位计能够实时提供液位数据，帮助企业避免因液位异常造成的隐患。同时，它也能提高生产效率，确保原料的及时供应。
在水处理行业，导波雷达液位计用于监测污水和废水处理过程中的液位变化，确保处理过程的顺利进行。通过对液位的控制，企业可以实现更的水资源管理，降低运营成本。
此外，在食品和饮料行业，液位测量同样。导波雷达液位计能够在不影响产品质量的情况下，提供的液位数据，帮助企业实现自动化生产和监控。
在选择导波雷达液位计时，有几个关键因素需要考虑。首先是测量范围和精度。不同的应用场景对液位计的要求不同，用户应根据实际需求选择合适的型号。其次是介质特性。液位计的性能可能受到测量介质的性质（如导电性、介电常数等）影响，因此在选型时要充分考虑这些因素。
另外，安装位置和环境条件也是影响液位计性能的重要因素。应选择合适的安装位置，以避免干扰信号的影响。同时，确保仪器能够适应周围环境的温度、压力等条件。
在使用导波雷达液位计时，用户也应定期进行校准和维护，以确保其测量的准确性和性。虽然导波雷达液位计的维护频率相对较低，但定期检查仍然是必要的，以因长时间使用而导致的性能下降。
总之，导波雷达液位计凭借其优良的测量性能和广泛的适用性，成为各行各业液位监测的重要工具。随着科技的发展和应用需求的增长，导波雷达液位计的技术也在不断进步，未来有望在更多领域发挥更大的作用。企业在选择和使用导波雷达液位计时，应充分了解其工作原理和适用范围，以便地满足生产和管理的需求。通过合理的使用和维护，导波雷达液位计将为企业提供的数据支持，助力其运营。
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导波雷达液位计在工业生产中经常被用到，因其的性能被大众所接受，它有维护成本低、检测性能强、测量精度*、性高、使用年限长等优点。设备的所发射出的信号不受环境、大气等影响，所以可在多种介质中使用，比如高温、高压、蒸汽状态、挥发性气体、粉尘、真空环境等。
多种条件下使用导波雷达液位计反馈上来的使用数据得出，可连续供电作业*度高，相比其他液位计不用经常人为维护。今天笔者要和大家分享的是如何在锅炉中使用导波雷达液位计，锅炉内高温、高压需要利用液位计测量内部的液位情况来其。利用导波雷达液位计可解决、读数准确、维护简单几种解决的问题。
在某些锅炉上，每台锅炉安装至少需要安装两个相互独立的水位表，所以每台锅炉也需要配置两个导波雷达液位计。这样才可以符合锅炉运行的要求。导波雷达液位计需要利用石英管来观察炉中的液位变化，但连接管道和阀门需要打开，来提高检测*度。安装的时候需要探头、传感器的干燥清洁，如果发生污染不可以用湿毛巾擦拭，需用酒精去污。
虽然许多城市还没有关于锅炉液位计的标准规定，但至少需要安装一个直观的液位计，并搭配安装观测的导波雷达液位计。如果是大型复杂的锅炉成套设备还需要重新设计规划导波雷达液位计，根据设计图来安装。
一般情况下锅炉用的导波雷达液位计有这几种故障:
2.探头、传感器故障，遇到这种情况就需要重新调整设备的高度，检测几组数据之后确定位置。
3.天线等受污染或外力损坏。受污染的天线可以用酒精清洗。外力损坏的就需要更换配件，重新调试后使用。
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。雷达物位计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，终转化成与物位相关的电信号。能量辐射水平低，雷达物位计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。 一、雷达物位计特点 1、通用性强:雷达物位计可用于连续测量液体及固体粉料、粒料及液体的物位；并可应用于腐蚀、冲击等恶劣场合；可向系统提供HART、4…20Ma、PROFIBUS-PA、基金会现场总线等信号接口； 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:雷达物位计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。 另外:探杆和探缆可更换；HART或PROFIBUS-PA通信协议及基金会现场总线协议，标定简便、通过数字液晶显示轻松实现现场标定操作，雷达物位计通过软件实现简单的组态设定和编程 二、雷达物位计输入 传感器接收反射的微波脉冲并将其传给电子线路，微处理器对此信号进行处理，识别出微波脉冲在物料表面所产生的回波。正确的回波信号识别由智能软件完成，精度可达到毫米级。距离物料表面的距离D与脉冲的时间行程T成正比:D=C×T/2(其中C为光速)因空罐的距离E已知，则物位L为:L=E-D 三、雷达物位计输出 雷达物位计通过输入空罐高度E(=零点)，满罐高度F(=满量程)及一些应用参数来设定，应用参数将自动使仪表适应测量环境。对应于4-20mA输出。 四、雷达物位计注意事项 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。 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至少100mm。 对于过溢保护，雷达物位计可定义一段距离附加在盲区上。 小测量范围与天线有关。 雷达物位计随浓度不同，泡沫既可以吸收微波，又可以将其反射，但在一定的条件下是可以进行测量的。