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固体散料测量的技术突破
低介电常数（ε＜2）粉料测量是行业难题，80GHz雷达传感器通过增强发射功率（＜20mW）和窄波束（＜4°）提升信号反射率。某电厂粉煤灰仓实测显示，传统26GHz雷达回波强度仅-90dBm，而80GHz型号达-65dBm。粉尘环境需配备0.3MPa压缩空气吹扫装置，防止天线积灰。最新多目标识别算法可区分下落物料与料位面，动态测量误差控制在0.5%FS以内。料仓倾斜时，三维建模技术能自动补偿斜面导致的测量偏差。
导波雷达发出的高频微波脉冲沿着探测组件（钢缆或钢棒）传播，遇到被测介质，由于介电常数突变，引起反射，一部分脉冲能量被反射回来。发射脉冲与反射脉冲的时间间隔与被测介质的距离成正比。
由于采用了的微处理器和的 Echo Discovery 回波处理技术，导波雷达物位计可以适用于各种复杂工况及应用场合。如:高温、高压及小介电常数介质等；而采用脉冲工作方式，导波雷达物位计发射功率低，可安装于各种金属、非金属容器内，对人体及环境均无伤害。
本产品适用于非防爆场合，如需防爆产品需注明
在整个量程范围内确定缆或棒不要接触到内部障碍物，因此安装时应尽可能避开管内设施，
如:人梯、限位开关、加热设备、支架等。另外需注意缆或棒不得与加料料流相交。
安装仪表时还需注意:高料位不得进入测量盲区；仪表距离罐壁保持一定的距离；
仪表的安装尽可能使缆或棒的方向与被测介质的表面垂直。
雷达物位计是一种常用的物位仪表，具有测量、性能稳定、性高、维护简便、适用范围广等优点。智能雷达物位计，雷达液位计要想正常的发挥自己的功能，基本的安装方法是大家要掌握的。那么雷达物位计在哪些场合?现场安装都需要注意什么?就让青天仪表的工程师们为您详细解答，一起来学吧~
雷达物位计的应用场合都有哪些?
1、石化行业:如(采油厂)的原油、污油、污泥、污水(油田)的沉降罐、污水罐、钻探泥浆罐(液化气站)的液化天然气、冷凝水(储油库、生物柴油厂)的汽油、柴油、焦油、地沟油(复合肥厂)的尿素熔融液、氨水(化工厂)的各种化工产品、高温高压、高腐蚀性盐酸、有毒产品液氯、结晶产品苯酐。
2、电力行业:如(电厂)的粉煤灰料仓、脱硫、润滑油、泥浆、原煤仓、燃料仓、储水池、废气净化罐、灰库、油箱。
3、水泥行业:如(水泥厂)的散装成品的水泥仓、原煤仓、煤灰、生料均化库、熟料库、炉渣存储库。
4、钢铁行业:如(炼钢厂)的铁石矿、石灰石生料、石灰石熟料、煤粉、原煤仓(铝厂)的炭粉、铝矿石、煤粉。
5、煤炭行业:如(洗煤厂)原煤、精煤、煤渣、煤粉、含煤污水冶金行业等等..........
在现代工业生产中，的测量和控制是的。无论是储存罐中的液体高度，还是固体物质的位置，都需要准确无误的数据来指导操作。这就是雷达物位计和雷达液位计发挥作用的地方。这两种的测量设备，以其、的性能，正在逐渐改变工业生产的现状。
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在现代工业生产中，液位测量是一项的任务。无论是石油、化工、食品加工，还是水处理等行业，都需要准确、地测量液位，以确保生产过程的正常运行。而雷达导波液位计，就是为此而生的一种高科技测量设备。
一、雷达导波液位计的工作原理
雷达导波液位计是一种利用微波技术进行液位测量的设备。其工作原理是:通过发射微波信号，当微波信号遇到液面时，会被反射回来。雷达导波液位计接收到反射回来的信号后，通过计算信号的传播时间，就可以准确地计算出液位的高度。
二、雷达导波液位计的特点
1.高精度:雷达导波液位计的测量精度高，误差通常在±2mm以内，甚至可以达到±1mm。
2.非接触测量:雷达导波液位计是通过发射和接收微波信号进行测量的，因此，它不需要与被测液体接触，可以避免因接触液体而产生的腐蚀、污染等问题。
3.适用性强:雷达导波液位计可以应用于各种液体的测量，包括腐蚀性、粘稠性、高温、高压等液体。
4.安装方便:雷达导波液位计的结构简单，安装方便，可以在各种复杂的环境中使用。
三、雷达导波液位计的应用
雷达导波液位计广泛应用于石油、化工、食品加工、水处理等行业。例如，在石油行业，它可以用于测量油罐的液位，以控制石油的开采和运输；在化工行业，它可以用于测量各种化学液体的液位，以化学反应的正常进行；在食品加工行业，它可以用于测量食品加工过程中的各种液体的液位，以食品的质量和；在水处理行业，它可以用于测量水的液位，以控制水处理过程。
总结，雷达导波液位计是一种高精度、非接触、适用性强、安装方便的液位测量设备。它的出现，大地提高了液位测量的准确性和效率，为现代工业生产提供了强大的技术支持。
导波雷达液位计在检测液位时采用的是时域反射（TDR）原理，信号的传输介质是同轴电缆和导波杆，可以认为导波雷达液位计进行液位检测是基于传输线的特性的。以下简要介绍 TDR 的原理。
同轴电缆和导波杆是比较常用的信号传输线，我们可以把它等效为理想的双导线传输线，由相同的很多小的部分组成，每个小的部分又由很多的电阻 R、电容C、电感 L 和电导 G 等元件一起组成，并且同轴电缆和同轴导波杆的特性阻抗在每处都是一样的。
同轴电缆等效传输线原理图如图 2-1 所示。
图 2-1 同轴电缆等效传输线原理图
由上图知道，如果同轴电缆与其他介质相接触，由于介电常数（这里用rε 来表示）是不同的，会使相接触部分的等效阻抗发生一定变化。当同轴电缆的某一端发射出脉冲信号时，脉冲信号会沿电缆进行传输。如果传输中没有与其他介质的接触时，那么对应的负载阻抗和电缆的特征阻抗相等，那么脉冲会被吸收因此没有回波信号产生；如果发生与其他介质的接触时，那么对应的负载阻抗就会发生变化，使之和特征阻抗不相等，就会产生回波信号。
这里定义一个反射系数为 ρ ，它是反射信号与发射信号的幅度的比值，我们用它来用来表示负载阻抗和特性阻抗的关系。
其中:tZ 表示任意一点的阻抗，cZ 表示特性阻抗。因此，在各种情况时阻抗和反射系数的不同如下所示:1．当同轴电缆传输正常时，那么t cZ =Z
， ρ =0 ，发射脉冲会被吸收，没有回其中:tZ 表示任意一点的阻抗，cZ 表示特性阻抗。因此，在各种情况时阻抗和反射系数的不同如下所示:
1．当同轴电缆传输正常时，那么t cZ =Z ， ρ =0 ，发射脉冲会被吸收，没有回
图 2-2 断路回波信号示意图
3．当同轴电缆传输短路（即为与其他介质接触时）时，那么tZ =0 ， ρ = −1，同样产生全反射，但是短路回波信号和发射信号具有相反的性，短路回波示意图如图 2-3 所示。
图 2-3 短路回波信号示意图
当脉冲信号在导波杆上传输时，如果碰上其他介质就会使该点的阻抗变化，从而反射系数也会发生变化，会产生回波信号。我们可以进一步计算发射脉冲和回波脉冲的时间差就能计算出发射电路到该介质接触点的距离。
导波雷达测量系统原理:
导波雷达液位计就是时域反射原理来进行测量的，测量过程我们分为信号传播和整个测量系统来作介绍。
导波雷达信号传播示意图如图2-4所示。
在机械机构上，仪表的表头内部的收发电路会通过同轴射频接插件和同轴电缆相连。同轴电缆的另一端将会在法兰的位置与同轴导波杆连接。导波杆则是直接插入到罐体的介质内，导波杆的末端与罐底底部则是有一段距离的。
根据左图可以看到，电路板输出的脉冲信号会通过同轴电缆，再在同轴导波杆上进行传播。由2.1节的介绍，在同轴电缆和导波杆的连接处会首先发生断路，进而一部分信号会产生一个顶部回波信号，但是仍有一部分信号还会继续沿导波杆传播。当信号与被测液体表面接触时，其阻抗特性会发生变化，其一部分也会被反射，会再产生一个真正的液位回波信号。也会有另外一部分信号仍然会继续向下传播，终会损耗在不断发射中。液位计可以判断出液位回波和顶部回波之间的时间差，根据这个时间差，我们用单片机进行计算就可以得到液位的高度。
根据右图所示，在罐体为空的时候，没有液位就不会发生液位回波信号，但是仍然会有顶部回波信号，而且在导波杆的底部会断路而产生一个的底部回波信号‘。
假如罐体内有两种不同的介质，由于密度不同这两种介质会分别存在于液体的上部和下部。如果这两种介质的介电常数大不相同，那么就可以通过回波的不同来判断两种介质的分界面，进而也可以得出这两种介质的不同高度。由于脉冲信号是通过导波杆传播，导波杆上的空气、气态的凝结不会影响性能，因此可以长时间测量低介电常数的产品。一般情况下被测液体的介电常数越大回波信号也就越强，也就更容易检测出液位，比如水比丁烷更容易测量。
假设电磁信号在介质中传输无损耗，则信号在其中的传播速度可以表示为:
其中:c为电磁波在真空中的传播速度(3x10八立方米m/s）。
Y为介质的相对介电常数，
从为同轴电缆的相对磁导率(大多数液体其近似等于l}o
我们可以得到:
若电磁波在同轴导波杆上的传播距离为L，那么回波信号的传播时间为:根据这个实际传播速度结合时间就可以计算出液位[[19]。因此，的深度:
L可以表示为液位因罐体高度为H，后得到的液位高度为:
h=H一L导波雷达测量系统示意图如图2-5所示。
图中为整个导波雷达测量系统，导波雷达液位计发送的是窄脉冲信号，对刚性杆大测量范围为6.1 m，柔性杆为大范围则为30m。在实际测量中，在量程的上部和下部都会存在一段死区，分别为上部死区和下部死区，其长度分别为Lz和L,，这两个死区的特性是非线性的，所以造成测量误差会偏大。我们把上部死区的低点定义为上参考点，用它来代表液位的满点(高可测点)和20mA输出电流。下部死区的高点则定义为下参考点，用它来代表液位的零点(低可测。
点)和4mA输出电流。在导波杆末端到罐底的距离为L。
由此，在实际应用时，液位的计算需要考虑到上部死区和下部死区的因素。在液位显示时需要加上杆末端距离罐底的距离L。和下部死区的高度L1 [21] o
一般液位测量时只需要测量一定范围内的高度，即有效量程为两个死区之间的高度，也叫线性区。
在罐体内实际显示的液位高度(即以下参考点作为零点)为:
hD = h一L。一L, 这里L+L、是液位的整体迁移量。
本章主要是对导波雷达液位计进行了理论分析，首先介绍了导波雷达液位计测量所需要的时域反射原理，接着详细讲述了导波雷达测量系统的原理，后则概括了本课题所设计的导波雷达液位计所要实现的功能和特点。
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。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。
导波雷达液位计适用特点:
首先，导波雷达液位计的度是很高的。因为导波雷达液位计采用的是雷达电磁波，它是不会受到周围环境的影响的，并且，导波雷达液位计与储蓄和介质是没有的接触的，所以即使在很恶劣的环境下，导波雷达液位计也能够准确的进行液位测量。
其次，导波雷达液位计的频率高并且性能很强。因为导波雷达液位计加大了测量距离和精度，并且它其中的天线和处理器也被优化处理了，所以它能够进行更高速率的信号分析，它的性能得到了很大的提升。
除此之外，导波雷达液位计的波束角是很小的，所以它散发出来的能量是很几种的，这样测量的数据就会更加的准确。并且与此同时，它还能够增强回波，这样就能够很好的避开干扰物，使用起导波雷达液位计来就更加的方便。
，导波雷达液位计的适用范围是很广的，它可以在球罐、卧罐、柱形罐等容器中很好的应用，并且它能测量的液体范围也是很广的，比如盐碱、硝酸、工业废水等等，或者是石灰、浆液等等，导波雷达液位计够的测量。
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。
文章结合导波雷达液位计在环己烷罐液位测量应用及故障处理实例，总结了导波雷达液位计维护经验工仪表供参考和借鉴。
设备简介及工艺生产状况
1、设备简介
昌晖导波雷达液位计由雷达变送器和导波探杆两部分构成，为两线制仪表。导波雷达变送器匹配的探杆形式有同轴杆式、防腐蚀护套杆式和单缆式三种。
导波雷达液位计的高频振荡器周期性发射低功率毫微秒级微波脉冲，通过浸入工艺介质的探杆引导雷达波脉冲向下传导，当雷达脉冲抵达具有不同介电常数的介质接触界面时，部分能量被反射回变送器。反射强度取决于被测产品的介电常数。介电常数越高，反射强度越大。根据发射脉冲(参考脉冲)与接受到反射脉冲之间的时间差被换算成距离，由此计算出总体液位或界面位置。计算公式为:L=C×t/2，公式中L为基准面到液面间的距离，单位为m；C为雷达波传递速度，单位为300000km/s；t为雷达波从发射到接收反射回波的时间间距，单位为s。
传感器接收到微波有固定回波、界面反射波及其他杂波。一般通过设置阈值参数、介电常数、灵敏度来屏蔽掉固定回波及杂波，从而测量的准确。导波雷达液位计为智能型仪表，带有HART通讯功能、回路测试功能及自诊断功能。
2、工艺生产状况
以醇酮装置罐体04LT2102导波雷达液位计为例 。04LT2102用于测量原料罐罐体液位，其测量值传递到DCS系统后，系统里的自动调节回路根据工艺条件的变化对罐体原料液位进行调节，目前大部分石化装置的罐体液位测量都采用导波雷达液位。
导波雷达液位计典型故障分析处理
故障一:参数设置错误，仪表出现问题
由于导波雷达液位计安装后不具备调试条件，售后服务人员采用“盲设定”方法(即不需要实际介质、根据仪表设计数据表的介质物理参数直接标定的方法)设置仪表参数，到醇酮装置水联运时，发现部分导波雷达液位计指示不准。
分析处理:按照经验，先检查导波雷达液位计参数设置。通过HART475与变送器通讯后查看参数设置情况，经过检查导波雷达液位计常用参数设置，发现该仪表参数设置错误，修正参数后观察一段时间后指示正常无误。
故障二:导波管上部憋压，导致管内页面不能上升
在现场共有5台导波雷达液位计在液位升到一定值后变化缓慢直到液位无变化，而现场确认容器内连续进料，现场磁翻板液位计液面仍在上升。
分析处理:首先检查确认导波雷达液位计的参数设置正常，排除仪表参数设置的故障问题。然后，检查仪表安装现场，仔细观察发现，导波雷达液位计为顶部安装，容器为常压，为了达到较好的使用效果，在容器内设计了DN80的导波管。在打开连接法兰时，发现液位计导波管内带压，此时液位变化正常。由此判断导波管上部憋压，导致液位上升到一定位置后不能再上升了。在水联运后确认判断正确，开气相补偿孔处理后液位计工作正常。
故障三:导波雷达液位计钢缆碰壁
在装置开工投料过程中，发现导波雷达液位计波动较大，在20%-65%之间跳变。再次确认导波雷达液位计参数设置正确。通过对一次表及传感器进行联校，参数指示正常，排除一次表及传感器的故障。
分析原因:
①出料泵P41105设计功率较大，在投料过程或装置进入状态时，出料泵回流量达到240m3/h左右，而导波雷达液位计为单缆式，造成导波缆绳摆动过大而碰壁。同时有导波缆绳下挂重锤配重太轻的可能。
②固定在容器内的DN80导波管过长，达9米，可能存在受力后弯曲，导致导波缆绳离管壁距离过近，容易碰壁。
处理措施:由于容器无现场液位计，装置生产需要，决定采用临时测量手段解决过程液位测量问题，采取在容器及所附设备上取静压的方式满足生产，如图1所示。考虑容器内密封氮气压力恒定，停车退料泵P41103在生产时不使用，在其出口处采用现场差压变送器表取压力，在DCS系统上显示液位，同时在现场YR-ER101差压变送器面板上交替显示液位与压力。等到装置停车改造时校正导波管，并增加导波管支撑，增加重锤配重后。再次开车确认导波雷达液位计工作正常。
图1 环己烷罐进出料工艺流程图
导波雷达液位计是一种适应性强，安装调试方便，维护工作量小的优秀智能仪表。可以广泛应用与石油化工生产的容器液位测量，其测量效果也是比较显著。在实际应用中，应该注重过程的维护，严格按照 《导波雷达液位计使用说明书》进行安装操作，以免引起重大事故的发生。
点击图片进入导波雷达液位计选型页面
导波雷达液位计维护经验
下面昌晖仪表总结几点维护经验仅供技术人员的参考:
1、反复了解工艺流程，联系DCS控制系统，准确设置导波雷达液位计参数。
2、熟悉导波雷达液位计本身的性能，了解其结构特征及现场使用的环境。
3、充分分析导波雷达液位计安装的实际工艺情况，区分是工艺的原因还是仪表本身的原因。
4、在现场处理时，将导波雷达液位计与同一罐体其他液位仪表进行分析比对，增加故障判断的依据，可以有效提高导波雷达液位计故障处理的速度和准确度。在没有其它液位仪表时，建议增设，比较重要的地方除了要求采取现场指示外还应该同时增加远传功能，如采用双法兰液位计或磁翻板液位计。
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