HTP-OEM-C 导波雷达液位计性价比高的
通信协议与系统集成能力
支持4-20mA+HART、PROFIBUS PA/FF等多种协议,无线HART版本采用2.4GHz频段,电池寿命5年。某智能工厂通过OPC UA接口直连MES系统,采样周期缩至100ms。IO-Link 1.1支持远程配置,调试时间从4小时压缩至15分钟。云端数据用于库存预测,精度达0.1m³。
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(3×10八立方米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。我们把上部死区的较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(较低可测。
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。
MAGNETrol/麦格纳丘液位开关T31-002N-BOB
额定压力为720 psi
处理温度为--40F~160F
成本有效的复合法兰设计选项
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MAGNETROL RF电容式液位变送器/液位开关应用:
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HTP-OEM-C 导波雷达液位计性价比高的
罗斯蒙特导波雷达液位计 5300液位变送器适用于具有挑战性的液体、浆体和固体测量。该ROSEMOUNT物位计具有安装简便、无需标定等多种优势,且不受过程条件的影响。探头类型:硬单线、分段单线、软单线、硬双线、软双线、同轴型、带PTFE 涂层的探头、蒸汽探头。Ultra-thin layer detection through Pe-in-Petechnology. 罗斯蒙特物位计探头末端探测功能可提高液位测量的性。根据 IEC,适合要求 SIL/SIL2等级的应用。其中包括高压饱和蒸汽在电力和工业蒸汽系统中的应用,如锅炉汽包、蒸汽分离器、除氧器和高压给水加热器等。
若使用基于 HART的控制系统或资产管理系统,在安装罗斯蒙特液位变送器之前,请确认该系统的 HART 功能。安装之前,请先校验标签上的导波杆长度(L)。如需调整ROSEMOUNT导波雷达物位计导波杆长度,请参阅样册上的“调整导波杆长度”。管理低反射率、端温度和压力、重产品涂层和饱和蒸汽。蒸馏塔、给水罐和液化气的替代品。通常情况下,操作员并不能清楚得看到过程材料的堆积和表面状态的变化。测量设备可能具有监测表面状态的诊断功能,但接收信息却是另一大难题。如果采用模拟系统,则只能实现液位测量,限制了有价值的诊断信息的使用。
本公司主要代理经销欧洲、美国等厂家的工控机电设备、传感器、液位计、分析仪、流量计、变送器、编码器、泵阀、PLC、温度计等各种工控自动化产品和仪器仪表。经过长期的发展,公司汇集了国内价格及库存优势,具备全面业务进出口报关等,货期稳定、价格具有竞争力。
罗斯蒙特温度变送器644HAE5J5M5
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导波雷达液位计配备不同的探头,以满足各种应用要求。硬杆类中的单杆式探头能量传输效率较低,外界干扰敏感,是受物体接近程度影响较大的探头,应避免靠近干扰物安装,如设备内壁或容器内构件等。适合测量小量程的液体和粉末状或小颗粒固体料位。同轴式探头能量集中在小口径的金属管内,能量传输效率高,不受液面湍动的影响,抗干扰能力强,安装空间要求低,可以近容器内金属构件安装或者与其他物位仪表装在同一旁通管内,且不会相互影响。其结构特点决定了其更适用于低黏度的清洁介质,介电常数液体或界位测量。不适用高黏度的、易挂料、易结垢的场合的物位测量,如重油型加工处理装置中的原料罐、地下污油罐等。
罗斯蒙特导波雷达液位计上位机界面简洁、直观,其主要的控制界面是在一个选项卡控件中添加三个模块,每个模块由相应的控件组成操作界面。在界面内还增加了通信串口设置、系统界面文本信息和时间显示等模块,通过窗体的属性对各个控件增添了彩和图片,并对文本信息进行了修饰。上位机系统程序启动后,计算机上显示出可视化界面,但上位机和下位机的通信链路尚未建立,无法发送控制命令。通过对端口参数的选择和设置,点击连接端口按键即可完成通信连接。主体控制部分显示出监控界面,在监控界面内可以实现液面高度显示和波形图,还可以显示测量环境的实时温度等。存储和参数设置模块与产品信息模块,可以通过按键点击对应的选项卡名称,即可转换到该界面中。
Rosemount 3300 液位变送器用于液位测量和界面测量,为液体应用提供了具有成本效益的解决方案。Rosemount 3300 没有可移动零件,无需校准,几乎不受工艺条件的影响。凭借自上而下的液位测量和界面测量,您可控制您的液位。
罗斯蒙特3302导波雷达料位计-3300系列
规格
工作压力全真空至 580 psi(全真空至 40 bar)工作温度-40 至 150°C(-40 至 302°F)通讯协议4-20 mA/HART、Modbus探头类型硬单线、分段单线、软单线、软双线、同轴型、带 PTFE 涂层的探头
特点
Rosemount 3300 可配备多种探头,以适应大多数应用
n 、直接的液位测量,几乎不受过程条件
的影响
n 无活动部件,维护量少且无需重新标定
n 利用 M*riable 液位与界面变送器,过
程穿孔更少,安装成本更低
n 两线制技术和用户友好的组态界面使得安装
和调试简单易行
n 变送器功能全面、易于使用,具有稳定的现
场性
n 高度的应用零活性,拥有广泛的过程连接、
导波杆类型和配件
罗斯蒙特3302导波雷达料位计-3300系列
测量原理
通过浸入过程介质的导波杆引导低功率、纳秒级微波脉冲,进
行液位物位测量。当微波脉冲抵达具有不同介电常数的介质
时,部分能量被反射回变送器。
变送器利用次反射的余波测量界面位置。在上层产品表面
未被反射的部分微波继续向下直达下层产品表面然后也被反射
回来。其波速取决于上层产品的介电常数。
发射脉冲与反射脉冲之间的时差被换算成距离,由此计算出总
体液位或界面位置。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。
ZPRD701导波雷达液位计既可以测量液体,也可以测量固体,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。可发出高频率微波,沿着探杆传播,由于遇到被测介质,介电常数突变,引起反射。发射脉冲与反射脉冲的时间间隔与被测量介质的距离成正比。同时,导波雷达也可以测量两种不同介质的界面,充分利用介质的介电常数的不同。但测量条件是上层介质不导电,或其介电常数比下层介质介电常数小10倍以上。脉冲的工作方式可测小介电常数介质,并适用于各种金属,非金属容器内,对人体及环境无伤害。导波雷达物位计可采用螺纹连接,螺纹的长度不要超过150mm,还可以采用在短管上安装。理想的短管直径小于150mm,高度小于150mm,若安装于较长的短管上,应底部固定缆绳或选用对中支架以避免缆绳与短管末端接触。当仪表需要安装于直径大于200mm短管时,短管内壁产生回波,在介质介电常数低的情况下会引起测量误差。因此,对于一个直径为200mm或250mm的短管,需要选一个带“喇叭接口”的法兰。尽量避免安装在直径大于250mm的短管上。导波雷达物位计无论是缆式或杆式若想仪表工作正常,过程连接表面应为金属。当仪表装在塑料罐上时,若罐顶也是塑料或其它非导电材质时,仪表需要配金属法兰,若采用螺纹连接,需配一块金属板。
ZPRD701导波雷达液位计
ZPRD701导波雷达液位计应用:煤堆、原煤仓、燃料仓、蓄水池、废气净化罐、仓泵、灰库、油箱等;原油或成品油储罐、三相分离器、沉降罐、污水罐及油水界面、钻探泥浆罐等;原油蒸馏塔、原料和中间料仓、反应罐、氨水罐、固体料仓、分离器等;矿石料仓、矿石粉碎机、原料仓、辅料仓、高炉、氧化铝粉仓、电解池缓冲罐等;石料仓、生料仓、水泥仓、煤粉仓、炉渣存储仓等;蓄水池、污水池、水处理罐、沉淀池、深井、饮用水网络等;原料仓、储料塔、干燥鼓、化学物料存储仓等;采石场、食品、制、、造船等行业等.
ZPRD701导波雷达液位计技术参数:
参数: 工作频率:6.8GHZ
测量范围:缆式:0-30m;杆式、同轴式:0-6m
重复性:±0.1% ±0.2% ±0.3% ±0.5%
分辨率:1mm
采样:回波采样55 次/s
响应速度:>0.2S(根据具体使用情况而定)
输出电流信号:4-20mA
精度:> 是一种用于液体和固体的中短量程物位,物位/界面和体积测量的导波雷达变送器。它不受过程条件改变,高温和高压,蒸汽的影响。
西门子导波雷达变送器SITRANS LG200 优点
表头三个按键可实现设置;
精度高达2.5毫米。
测量包括泡沫在内的恶劣应用的物位和界面;
同轴管,单或双杆式和缆式探头适用大多数应用;
可用于高达430 barG的高压和427度的高温环境。
应用
SITRANS LG200 可以测量物位,体积和界面。主要针对中短量程应用,LG200 提供同轴,单或双杆式探头以及单或双缆式探头,量程可达22.5米。
SITRANS LG200 可在一些恶劣条件下进行稳定测量,比如腐蚀性蒸气,泡沫,饱和蒸汽,高黏度,填充/排空速度,低液位和变化的介电常数和密度。
西门子导波雷达变送器 SITRANS LG200 常规型号:
7ML13001AA110A00 7ML1300-1AA11-0A00
7ML13001AA110B00 7ML1300-1AA11-0B00
7ML13001AA111A00 7ML1300-1AA11-1A00
7ML13001AA111B00 7ML1300-1AA11-1B00
7ML13001AA120A00 7ML1300-1AA12-0A00
7ML13001AA120B00 7ML1300-1AA12-0B00
7ML13001AA121A00 7ML1300-1AA12-1A00
7ML13001AA121B00 7ML1300-1AA12-1B00
7ML13001AB110A00 7ML1300-1AB11-0A00
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7ML13001AB111A00 7ML1300-1AB11-1A00
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7ML13001AB120A00 7ML1300-1AB12-0A00
7ML13001AB120B00 7ML1300-1AB12-0B00
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针对各种转矩管应用 SITRANS LG200 可更换式探头可以被安装在现有的旁通管以优化应用。
主要应用:电力、石油、化工、 采矿、钢铁、水泥、食品 、冶金、造纸、医、 纺织、、水利等领域。