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液体储罐的高精度监测方案
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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。
由发送器将脉冲发生器生成的一串脉冲信号通过天线发出，经液面反射后由接收器接收，再将信号传给计时器，从计时器得到脉冲的往返时间t。用这种方法测量的大难点在于地测量时间t，这是由于雷达波的传播速度快，还有对液位测量精度的要求造成的。通过公式（1）可知，液位变化1mm，微波运行时间变化6ps。微波脉冲法通过采样处理将测量时间延伸至us级，由此来测量微波运行时间。
微波脉冲法制造成本低，精度相对较低，多应用于工业级雷达液位计。
连续调频法采用线形调制的高频信号提高所发射信号的频率。由于在信号传播中延迟了时间，改变了信号的频率。返回信号的频率低于发出信号的频率，一般相差几kHz。发射波与接收波送入混频器测出频率差△f，△f与被测距离d成线性关系，这样就将雷达波的往返t转换成了可测量的频率信号△f。其基本原理如图3所示。
(雷达液位计导波雷达液位计)
不收罐壁形状影响，尤其适合狭小空间测量
不收液体密度、固体疏松程度的影响
介电常数测量能力er≥1.4
超大量程30米，精度0.1级，带现场显示模块
二线制，24vdc，回路供电
4-20ma/hart输出，信号可实现远距离传输
空高-料高通过设置可以自由切换
软件实现储罐界面集中显示，轻松完成现场调试和检测
1.狭小空间液位测量
2.高粉尘储罐料位测量
3.内浮顶油料库液位测量
4.带搅拌反应釜液位测量
5.分层界面液位测量
1.探头远离出料口和进料口，在整个量程范围内不碰壁
2.仪表应安装在料仓直径的1/4处
3.容器底部是锥形的，传感器可以安装罐顶
(雷达液位计导波雷达液位计)
±0.1%量程上限/12个月
(雷达液位计导波雷达液位计)
2、可以在真空中测量可以测量介质常数>1.8的介质，测量范围可达35m；
3、供电和输出信号通过一根两芯线缆（回路电路）,采用4…20mA输出或数字型信号输出；
4、非接触式测量安装方便采用其稳定的材料牢固耐用，分辨率可达1mm；
5、不受噪音、蒸汽、粉尘、真空等工况影响；
6、不受介质密度和温度的变化，过程压力可达40bar,介质温度可达300℃；
7、安装方式有多种可以选择:顶部安装、侧面安装、旁通管安装、导波管安装；
8、调试可多种方式选择:采用编程模块调试（相当于一个分析处理仪表）、SOFT软件调试、HART手持编程器调试，调试起来方便快捷。
(雷达液位计导波雷达液位计)
13、当储罐制造材料的介电常数小于7，如纤维强化玻璃、聚乙烯、聚丙烯或无铅玻璃等，且壁厚适中时可安装于储罐外部。
14、若介质储罐为球形容器时，应采用导波管或旁通管方式安装，这样可以消除由容器形状所带来的多重回波的干扰，提高信噪比。
15、在测量介电常数较小的介质（如液化气、汽油，柴油、变压器油的等）时，因这些介质会对微波产生相对较大的衰减，为提高反射能量以确保测量精度，也应该用导波管方式安装。
16、选择好安装位置后，安装椎体天线的安装垂直偏差小于±1度。
17、安装时注意不要碰坏天线
18、安装在室外时，要给液位变送器安装保护盖，以防日照和雨淋。
(雷达液位计导波雷达液位计)
下列属于阴性植物的是（）["桂花","梅花","秋海棠","都不是"]
2013年4月8日，英国前首相撒切尔夫人去世，她1979年上任后，在经济上推行新自由主义，促使英国走向市场经济。下列对新自由主义的看法正确的是（）。 ①坚持市场信息和竞争市场假设 ②主张加强国家金融监管 ③强调社会保障和社会公平 ④认为私有制是市场经济的唯一基础["①②","①④","②③","②④"]
使用伺服液位计测量储罐的液位，若罐高设为16米，上停止位设为12米，bottom设为300mm，当将储罐中的料清空后，液位计显示的值为多少（）["0","300mm","大于0，但小于300mm","大于300mm"]
（）山谷风是指在山区，山坡和周围空气受热不同而形成的，以一天为周期随昼夜交替而改变风向的风。["焚风","季风","山谷风","海陆风"]
关于鼻用激素首过代谢率、生物利用度和性的理念正确的是（）。["首过代谢率、生物利用度与性不等同","物性要经过动物试验、临床研究和大量实际应用来验","临床研究和大量实际应用表明，雷诺考特的不良反应发生率与安慰剂相似，长期使用未见全身副作用","都对"]
Saab雷达液位计导波管下面的反射板距罐底高度为300mm，因此，当显示液位值10米时，罐内实际液位为（）。
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主要规格产品5301 型用于测量液位或界面（界面测量适合于*浸入导波杆）。
5302 型用于测量液位和界面。
5303 型用于测量固体物位。测量原理 时域反射原理 (TDR)测量范围 长达 164 ft. (50 m)介电常数使用安装在旁通管的同轴导波杆或单缆导波杆测量时小为 1.2，其他导波杆为 1.4。请参阅 《产品数据表》了解完整的数据规格。导波杆材质不锈钢、 合金400 、 合金C276 (UNS N10276) 或 PTFE 涂层的不锈钢参考精度±3 mm (± 0.1 in. ) 或 ± 0.03% 测量距离，以者为准重复性±1 mm (± 0.04 in.)输出模拟量4-20mA叠加HART® 信号
FOUNDATION® 现场总线
Modbus过程温度 752 ºF (400 ºC)。请参阅 《产品数据表》了解完整的数据规格温度-320 ºF (-196 ºC)过程压力模拟量4-20mA叠加HART® 通讯 和 FOUNDATION® 现场总线防爆认本质 (IS) 或防爆/防火认（ATEX、CSA、IECEx、FM...）显示单元5 位集成式显示器（可选）输出变量液/料位，界面，空高，界面距离，上部产品厚度，体积，液位速率，信号强度，壳体内部温度，百分比量程外壳带双腔室的聚氨酯涂层模铸铝制或不锈钢 外壳。外壳防护等级Type 4X、IP66、IP67现场总线功能链路主设备（备用 LAS），PlantWeb 警报信息，设置向导现场总线模块资源模块、3 个转换模块、6 个模拟输入 (30 ms)、PID (40 ms)模块、计算模块、输入选择器、输出选择器 (65 ms)、信号表征器 (75 ms)组态工具罗斯蒙特 Radar Master、375 现场手持通讯器、AMS Suite:智能设备管理器、DeltaV 或其他兼容 DD 或 EDDL 的主机系统。
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。
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VEGA辐射测量液位计，威格辐射测量液位计
VEGA显示器，威格显示器
VEGA雷达物位计，威格雷达物位计
VEGA液位计，威格液位计
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。