F-L9020PGBEBB5LMV6M雷达物位计工厂
防爆安全认证与防护等级
化工领域需满足ATEX/IECEx防爆认证,隔爆型(Ex d)外壳可承受内部1.5MPa爆炸压力。本安型(Ex ia)设计将回路能量限制在1.2W以下,适用于Zone 0区。传感器整体防护等级达IP68,可短时浸入10米水深。某海上平台应用案例显示,通过SIL3认证的冗余传感器系统,平均无故障时间(MTBF)超过15年。最新光纤传感技术彻底消除电火花风险,已应用于氢气储罐监测。
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。
雷达液位计是对一系列用雷达原理测量液位高低的仪器的总称,导波雷达液位计就是增加了导波功能的雷达液位计,那么,导波雷达液位计原理是怎么样的呢?其中“导波”是什么意思呢?
“导波”的意思是指雷达从杂波中把目标信号检测出来。我们知道,雷达波遇到测量液面后在反射回来,通过计算时间、介质等,就能得出所测量液面的高低,然而由于液体表面有雾气和泡沫物体、介质在波导体上的沉积和涂污的回波信号存在,雷达很难分辨出那一个回波才是真正的目标。导波雷达采用一个波导体(探头)传播电磁能量,具有常规通过空间传播电磁波的雷达液位仪表的性能,并具有如下的优点,可很好地用于石油化工设备中烃类及其他介质液位的测量。
总而言之,“导波”就是“引导目标信号”的意思,使用导波雷达液位计有以下优点:
1、由于信号在波导体中传输不受液面波动和储罐中的障碍物等的影响,因而仪表所接收到的返回信号能量相应较强,约为所发射能量的20%,而且返回信号中的干扰性杂散信号小,基本对测量信号无影响。
2、介质密度的变化对测量无影响,介质密度的变化影响浸没于介质中物体所受到的浮力,但不影响电磁波在波导体中的传播。
3、能耗低。GWR输出到波导探头的信号能量小,约为常规雷达发射能量(1mW)的10%。这是因为波导体为信号至液面往返传输提供一条快捷的通道,信号的衰减保持在小限度,因而可用以测量介电常数低的介质液位;另外由于导波雷达耗能小,采用回路供电而不是单独的交流供电,从而大大节省了安装费用。
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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。
化工领域需满足ATEX/IECEx防爆认,隔爆型(Ex d)外壳可承受内部1.5MPa爆炸压力。本安型(Ex ia)设计将回路能量限制在1.2W以下,适用于Zone 0区。传感器整体防护等级达IP68,可短时浸入10米水深。某海上平台应用案例显示,通过SIL3认的冗余传感器系统,平均无故障时间(MTBF)超过15年。光纤传感技术彻底消除电火花风险,已应用于氢气储罐监测。
导波雷达液位计是采用微波技术来检测料位的高科技产品,该料位仪利用微波具有穿透性好,对恶劣环境及被测物料适应性强等特点,采用世界上*的大规模集成电路,利用雷达原理、数字信号处理技术和傅里叶变换(FFT)技术。采用连续式乍动测量,能测量液体、固体(块状、粉状)料位,具有测距远、精度高等特点。
导波雷达液位计具有低维护,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。该仪器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。
2、导波雷达液位计技术参数:
应 用:腐蚀性液体
测量范围:杆式6米/缆式20米
过程连接:法兰
过程温度:-40~120℃
过程压力: -0.1~2MPa
精 度:±3mm
频率范围:100MHZ~1.8GHZ
防爆等级:Exib IIC T6 Gb
防护等级:IP67
信号输出:4—20mA/HART(两线)
3、导波雷达液位计使用说明:
测量原理
WHRD35防腐导波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。
输入
反射的脉冲信号沿缆绳传导至仪表电子线路部分,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,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
输出
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。
测量范围
F---- 测量范围
E---- 空罐距离
B---- 顶部盲区
K---- 探头到罐壁的小距离
顶部盲区是指物料料面与测量参考点之间的小距离。
底部盲区是指缆绳部附近无法测量的一段距离。
顶部盲区和底部盲区之间是有效测量距离。
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导波雷达液位计与其他雷达液位计相比,具有不同的工作原理,也有自己的优势和不足。用户尤其是采购人员了解这些信息,对于正确的选型重要。下面,就导波雷达液位计的原理和优缺点具体介绍如下。
一、导波雷达液位计的工作原理
导波雷达液位计的工作原理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。
而普通雷达液位计的工作原理是发射—反射—接收。具体说来就是,雷达传感器的天线以波束的形式发射电磁波信号,发射波在被测物料表面产生反射,反射回来的回波信号仍由天线接收。发射及反射波束中的每一点都采用超声采样的方法进行采集。信号经智能处理器处理后得出介质与探头之间的距离,送终端显示器进行显示、报警、操作等。
二、导波雷达液位计的优缺点
1、导波雷达液位计的不足
(1)不适合用于测量腐蚀性和粘附性液体,也不适合用于食品等级要求较高的场合
从两种雷达液位计的不同工作原理,可知雷达液位计是非接触式测量,导波雷达液位计为接触式测量。所以,需要考虑介质的腐蚀性和粘附性,在食品等级要求较高的场合,也一般不用导波雷达液位计。
(2)导波雷达液位计的安装和维护不便
导波雷达液位计在测量时,过长的导波杆(缆)为安装和维护增加了不少困难。而且相比能够互换使用的普通雷达液位计,导波雷达液位计的导波杆(缆)的长度根据工况固定,一般不能互换使用。所以,一般来说,导波雷达液位计要比普通雷达液位计的选型和维护要繁琐的多。
(3)导波雷达液位计的测量距离受限
导波雷达液位计的测量距离不会很长,而普通雷达液位计在30~40m的罐体上应用比较常见,甚至可测到60m。
2、导波雷达液位计的优势:
(1)对波动较大介质的测量更稳定
在罐内有搅拌,介质波动较大的工况下,用底部固定的导波雷达液位计比普通雷达液位计更为稳定,优势也更为明显。
(2)更适于对小罐体内物料的测量
在测量小罐体内的物位时,由于安装测量空间小(或罐内干扰物较多),一般普通雷达的液位计不适用,而导波雷达液位计则不受限。
(3)导波雷达液位计不受介电常数高低的限制
普通雷达液位计和导波雷达液位计的测量原理都是基于介质介电常数的差别进行测量的,由于普通雷达液位计发射的波是发散的,当介质介电常数过低时,信号太弱测量就会不稳定,而导波雷达液位计发射的波是沿导波杆传播的,信号相对稳定。
此外,导波雷达液位计一般还有底部探测功能,可以根据底部回波信号的测量值加以修正,使信号更为稳定准确。雷达液位计的原理和应用