CPR6400-BBXHTTAHYHTMAX31雷达液位计性价比高的
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。
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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轻松处理导波雷达液位计指示波动问题
ROSEMOUNT导波雷达液位计是一种高精度、高稳定性的液位测量仪器，它采用导波雷达技术，能够对各种液体进行准确的非接触式测量。它广泛应用于石化、制、食品饮料等行业中，成为了液位测量领域中的佼佼Z。
一、罗斯蒙特导波雷达液位计的基本原理
导波雷达液位计采用的是微波的传播原理，其基本原理是:发射一定频率的微波信号，微波信号沿着传输线传输，并被传输材料反射回来。设液位计的工作频率为f，微波信号通过传感器发射到物料中后，会在介电常数ε和介质的损耗因子tanδ的共同作用下，由于反射衰减而逐渐减弱，当微波信号的强度低于一定的阈值时，传感器将识别物料表面。
二、罗斯蒙特导波雷达液位计的特点与优势
1.高测量精度:ROSEMOUNT雷达液位计具有G的测量精度，可以实现到毫米级别的液位测量。
2.强适应性:导波雷达液位计的工作原理不受物料性质、材料厚度和容器形状等因素的影响，具有很强的适应性。
3.不受温度和压力影响:导波雷达液位计采用雷达技术，不受温度和压力的影响，适用于高温、高压等D环境下的液位测量。
4.安装方便:导波雷达液位计具有体积小、重量轻、结构简单等特点，安装方便，维护简单。
5.响应:导波雷达液位计能够响应液位变化，实时反馈结果，帮助用户有效地监测液位状态。
三、ROSEMOUNT雷达液位计的应用领域
ROSEMOUNT雷达液位计广泛应用于石化、制、食品饮料、水处理等行业中，用于油罐、成品油罐、储罐、储槽、烘干器、搅拌罐、加工装置等的液位测量。在化工行业，导波雷达液位计可用于反应釜等高温、高压环境下的液位测量。在食品饮料行业，导波雷达液位计可以对各种液体进行准确地测量。
四、罗斯蒙特导波雷达液位计的维护与保养
1.定期检查仪器:罗斯蒙特雷达液位计需要定期检查仪器的电缆、传感器、线路等部分是否存在结垢、腐蚀等情况，及时清洗、更换。
2.适时校正仪器:由于液体的介电常数和温度等因素的影响，可能会对仪器的读数产生一定影响，因此需要适时校正仪器。
3.严格遵守使用规程:罗斯蒙特雷达液位计的使用过程中需要严格遵守操作规程，其正常工作，对设备造成不必要的损坏。
4.保持周围环境清洁:罗斯蒙特雷达液位计周围的环境需要保持清洁和干燥，避免灰尘、湿气等因素对仪器的影响。
五、结语
ROSEMOUNT导波雷达液位计具有高精度、高稳定性、广泛适应性等优点，是液位测量领域中的佼佼Z。在使用过程中需要严格遵守操作规程，做好维护和保养工作，以确保其长期稳定运行。
导波雷达液位计是一种智能型液位计，由于其设计合理、适应性强、被广泛应用于炼油、化工、医疗等行业。这种液位计有多种形式，主要分为导波探杆、缆绳式两种。导波雷达液位计广泛适用于石油、化工、水处理、等行业的物位测量，具有、精度高、寿命长、稳定、安装维护方便等特点。
CPR6400-BBXHTTAHYHTMAX31雷达液位计性价比高的
本文章主要介绍了:高频雷达液位计盲区,雷达液位计的罐旁指示器,雷达液位计导波反射等信息
罗斯蒙特540系列二线制雷达液位变送器
罗斯蒙特540系列二线制雷达液位变送器具有**性能，适用于广泛的应用及过程条件。540系列由5401（-6GHz）型和5402（-26GHz）型两种型号组成。为获得**限度的灵活性，每种型号都可配备各种类型的天线。
由于采用双重信号变送器和接收器——双端口技术使其具有出的测量性
采用抗冷凝天线，变送器导波管对于涂层不敏感
由于采用圆化波，使来自障碍物/储罐壁的回波减少
罗斯蒙特RadanMaster具有轻松组态和“测量与学”功能
具有的工厂管控网（PlantWeb）功能
罗斯蒙特560雷达液位变送器
(雷达液位计导波反射)
在工业应用当中，液位计种类繁多，不同的现场工况对应不同的液位计，如果要说哪款液位计是好的，真的很难决择，不同的介质、不同的需求是不一样的，选择一款液位计有众多的标准，所以我们要一分为二的区别对待。下面跟随瑞凌一起探讨雷达液位计与超声波液位计的一些应用
1、雷达液位计应用
在近些年，雷达液位计价格与超声波液位计差不太多，且其性能明显优于超声波液位计，所以也开始被更多地使用了。
雷达信号的运行时间不受温度、雨水、风、雾的影响。
雷达传感器测量精度为+/-2mm，不受外界影响。
雷达传感器不存在"盲区"，不需占用很多空间。
(雷达液位计导波反射)
超声波用的是声波，雷达用的是电磁波，这才是更大的区别。而且超声波的穿透能力和方向性都比电磁波强的多，这就是超声波探测现在比较流行的原因。
主要应用场合的区别:
超声波和雷达主要是测量原理的不同，而导致他们的不同的运用场合。雷达是鉴于被测物质的介电常数的，而超声波是鉴于被测物质的密度的。所以介电常数很低的物质雷达的测量效果就要打折扣，对于固体物质一般也推荐用超声波。同时雷达发射的是电磁波，不需要传播媒介，而超声波是声波，是一种机械波，是需要传播媒介的。另外波的发射方式元件不同，如超声波是通过压电物质的振动来发射的，所以它不可能用在压力较高或负压的场合，一般只用在常压容器。而雷达可以用在高压的过程罐。雷达的发射角度比超声波大，在小容器或瘦长的容器不推荐用非接触式雷达，一般推荐导波雷达。就是精度的问题，当然了，雷达的精度肯定是比超声波高，在储罐上肯定是用高精度雷达的，而不会选超声波。至于价格方面，一般情况下超声波比雷达低，当然一些大量程的超声波价格也是很高的，如6～70米的量程，这时雷达也达不到，只能选超声波。
(雷达液位计导波反射)
罗斯蒙特雷达液位计SaabTankRadarRex利用非接触雷达测量方法、无活动零件、只有天线伸入储罐内部环境，从而达到无与伦比的性。如今对于雷达液位测量，目前主要存在两种调制方法:脉冲法，测量脉冲到达产品表面并返回所用的时间，脉冲雷达液位计主要适用于精度要求较低的应用场合；调频连续波(FMCW)，可提供高精度的测量值，高性能雷达液位计采用这种方法。
为提高精度，罗斯蒙特雷达液位计TankRadarRex配备一些内置的功能，下面分别介绍:
1、数字参考
罗斯蒙特雷达液位计需要内部参考基准，使雷达的扫描呈对线性，与线性度的偏差都将产生相应的误差。为达到高的精度，SaabTankRadarRex采用数字晶体振荡器，可以达到利用目前技术水平所能提供的稳定的参考基准。
(雷达液位计导波反射)
霍尼韦尔（中国）提供Trendview数据记录器和的分析软件套件，
以满足用户的数据记录需求。有三种型号可供选择，可显示水平和垂直图表，
数字值和条形图的各种组合。为了补充这些记录器，霍尼韦尔（中国）提供TrendManager软件套件。
该工具包有助于绘制连续和批量数据的图形，分析和存档数据，
配置无纸记录器，设置记录器数据的预定上传或实时采集数据，
并将其导出到其他软件包（如Excel）。该软件套件包括TrendViewerPro，
TrendManagerPro，TrendServerPro，带OPC服务器的TrendServerPro和数据库管理工具。
适用于需要在单个设备中进行记录和控制的过程。
(雷达液位计导波反射)
1MHZADCP传感器
名称 技术参数
工作频率 1MHZ
测量主河道宽度 0.85m至30m
盲区 小0.5m
单元层数 256层
单元尺寸 动态可调
三波束 带水平两波束及垂直水位波束
水平波束角指向角 不大于1.4°
旁瓣*** >60dB，垂直波束指向角不大于3.8°
水平超声波夹角 130°
数据输出 实时水位、单元流速、断面面积、流量、水量等数据
流速测量范围 ±10米/秒
流速分辨率 0.001米/秒
流速准确度 ±1%实测流速
水位测量范围 0.15米至30米（从表面开始计算）
水位准确度 ±0.006米（＜6米），±0.1%FS（≥6米）
陶瓷水位压力传感器 量程30m
工作电压 DC7-15V
通讯协议 MODBUS-RTU,SDI-12
温度传感器
测量范围 -5°C?45°C
温度精度 ±0.05度
倾斜角度传感器精度 ±0.2度
传感器工作状态自诊断功能 传感器故障，被障碍物遮挡，被粘附等内蒙古双频差分计术品牌企业
(雷达液位计导波反射)
了解更多关于:雷达液位计的死区设置，杰创雷达液位计，uka雷达液位计，雷达液位计设置方法，罗斯蒙特雷达液位计调试，导波雷达液位计安装需要什么，雷达液位计水汽大，江苏导波雷达液位计，雷达液位计测内浮顶，saab雷达液位计，雷达液位计 图例，vega蓝牙连接雷达液位计，导波雷达液位计检修注意事项，雷达液位计专家，德国e+h 雷达液位计，威格雷达液位计说明书，雷达液位计厂家vage，雷达料位计和雷达液位计，雷达液位计量程如何设置，雷达液位计
应用:高温环境测量块料或颗粒
测量范围:30米
过程连接:法兰
介质温度:-40～500℃
过程压力:常压
精 度:±5mm
重 复 性:±2mm
频率范围:26GHz
防爆等级:Exd ⅡC T4 Gb
防护等级:IP67
信号输出:4~20mA/HART( 两线/四线 )/RS485/Modbus
安装
< 安装前的准备
请注意以下事项，以确保仪表能正确安装:
请预留的安装空间。
请避免强烈震动的安装场合。
为确保、便利及地安装本仪表，请遵循以下安装指导!
< 安装指导
< 典型的错误安装:
当罐中有障碍物影响测量时，要加装反射板才能正常测量。
注:① 正确 ② 错误
导波管中测量
发射的微波波束所辐射区域内有障碍物，如:人梯、限位开关，加热设备、支架等会造成干扰，导致测量错误。若受影响需要加导波管进行测量。
电气连接
< 供电电压
(4～20)mA／HHART(两线制) 供电电源和输出电流信号共用一根两芯电缆线。具体供电电压范围参见技术数据。对于本安型须在供电电源与仪表之间加一个栅。
(4～20)mA／HART(四线制) 供电电源和电流信号分开，各自分别使用一根两芯电缆线。具体供电电压范围参见技术数据。
RS485／Modbus 供电电源和Modbus信号线分开各自分别使用一根两芯屏蔽电缆线具体供电电压范围参见技术数据。
< 连接电缆的安装
电缆外径:5~9mm(M20×1.5)
3.5mm~8.7mm(½NPT)
接线一般采用两芯或四芯的电缆，由于电驱动装置、电源线或发射装置经常产生电磁干扰，因此传感器导线需要使用屏蔽的电缆。
(4～20)mA／HART(两线制) 供电电缆可使用普通两芯电缆。
(4～20)mA／HART(四线制) 供电电缆应使用带有用地线的电缆线。
RS485／Modbus 供电电缆应使用屏蔽电缆线。
电缆的屏蔽和接线 理想情况下，屏蔽线两端接地。但是需要注意的是:会有接地补偿电流通过传感器电缆屏蔽。两端接地的时候可以在接地一端(比如:开关柜内)连接一个带接地电位的电容。 (比如:1UＦ；1500V)。采用尽量低电阻的接地。（注:如果仪表用于防爆区域，由于电位输出，对不能采用两端接地）。
接线方式
< 指导
的电气连接工作在断电的条件下进行，请注意遵循仪表说明书上的指导!
请遵守当地电气安装规程的要求；
请遵守当地对人员健康和的规程要求。对仪表电气部件的操作都由经过培训的人员完成；
请检查仪表的铭牌以确保提供的产品规格符合您的要求。请确保所供电源电压与仪表铭牌上的要求一致。
< 防护等级
本仪表满足防护等级IP67的要求，请确保电缆密封头的防水性。如下图:
如何确保安装满足IP67的要求:
1.请确保密封头未受损
2.请确保电缆未受损
3.请确保所使用的电缆符合电气连接规范的要求
4.在进入电气接口前，将电缆向下弯曲，以确保水不会流入壳体，见①
5.请拧紧电缆密封头，见②
6.请将未使用的电气接口用盲堵堵紧，见③
仪表调试
< 调试方法
RBRD10 系列有三种调试方法:
1．显示／按键
2．上位机调试
3．HART手持编程器
< 显示/按键
通过显示屏幕上的4个按键对仪表进行调试。调试菜单的语言可选。调试后，一般就只用于显示，透过玻璃视窗可以清楚地读出测量值。
显示／按键
①液晶显示
②按键
< 上位机调试 通过HART与上位机相连
① RS232接口或USB接口
② RBRD1X
③ HART适配器
④ 250欧姆电阻
< HART手持编程器编程 RBRD1X可用于HART手持编程器编程
① HART手持编程器
② RBRD1X
③ 250欧姆电阻
■RBRD19 物位计选型
安装
< 安装前的准备
请注意以下事项，以确保仪表能正确安装:
请预留的安装空间。
请避免强烈震动的安装场合。
为确保、便利及地安装本仪表，请遵循以下安装指导!
< 安装指导
< 典型的错误安装:
不能安装在入料口的上方。同时注意:室外安装时应采取遮阳、防雨措施，以延长仪表的使用寿命
注:① 正确 ② 错误
仪表不能安装在拱形罐顶中间，除了产生间接回波，还会受到多次回波的影响。
多次回波可能比真正回波的信号幅度还大，因为顶部可以集中多个回波。所以不能安装在中心位置。
注:① 正确 ② 错误
当罐中有障碍物影响测量时，要加装反射板才能正常测量。
注:① 正确 ② 错误
导波管中测量
发射的微波波束所辐射区域内有障碍物，如:人梯、限位开关，加热设备、支架等会造成干扰，导致测量错误。若受影响需要加导波管进行测量。
接管高度要求:天线伸入到罐里至少10mm的距离
电气连接
< 供电电压
(4～20)mA／HHART(两线制) 供电电源和输出电流信号共用一根两芯电缆线。具体供电电压范围参见技术数据。对于本安型须在供电电源与仪表之间加一个栅。
(4～20)mA／HART(四线制) 供电电源和电流信号分开，各自分别使用一根两芯电缆线。具体供电电压范围参见技术数据。
RS485／Modbus 供电电源和Modbus信号线分开各自分别使用一根两芯屏蔽电缆线具体供电电压范围参见技术数据。
< 连接电缆的安装
一般介绍 电缆外径:5~9mm(M20×1.5)
3.5mm~8.7mm(½NPT)
接线一般采用两芯或四芯的电缆，由于电驱动装置、电源线或发射装置经常产生电磁干扰，因此传感器导线需要使用屏蔽的电缆。
(4～20)mA／HART(两线制) 供电电缆可使用普通两芯电缆。
(4～20)mA／HART(四线制) 供电电缆应使用带有用地线的电缆线。
RS485／Modbus 供电电缆应使用屏蔽电缆线。
电缆的屏蔽和接线 理想情况下，屏蔽线两端接地。但是需要注意的是:会有接地补偿电流通过传感器电缆屏蔽。两端接地的时候可以在接地一端(比如:开关柜内)连接一个带接地电位的电容。 (比如:1UＦ；1500V)。采用尽量低电阻的接地。（注:如果仪表用于防爆区域，由于电位输出，对不能采用两端接地）。
接线方式
< 指导
的电气连接工作在断电的条件下进行，请注意遵循仪表说明书上的指导!
请遵守当地电气安装规程的要求；
请遵守当地对人员健康和的规程要求。对仪表电气部件的操作都由经过培训的人员完成；
请检查仪表的铭牌以确保提供的产品规格符合您的要求。请确保所供电源电压与仪表铭牌上的要求一致。
< 防护等级
本仪表满足防护等级IP67的要求，请确保电缆密封头的防水性。如下图:
如何确保安装满足IP67的要求:
1.请确保密封头未受损
2.请确保电缆未受损
3.请确保所使用的电缆符合电气连接规范的要求
4.在进入电气接口前，将电缆向下弯曲，以确保水不会流入壳体，见①
5.请拧紧电缆密封头，见②
6.请将未使用的电气接口用盲堵堵紧，见③
仪表调试
< 调试方法
RBRD10 系列有三种调试方法:
1．显示／按键
2．上位机调试
3．HART手持编程器
< 显示/按键
通过显示屏幕上的4个按键对仪表进行调试。调试菜单的语言可选。调试后，一般就只用于显示，透过玻璃视窗可以清楚地读出测量值。
显示／按键
①液晶显示
②按键
③接线端子
< 上位机调试 通过HART与上位机相连
① RS232接口或USB接口
② RBRD1X
③ HART适配器
④ 250欧姆电阻
< HART手持编程器编程 RBRD1X可用于HART手持编程器编程
① HART手持编程器
② RBRD1X
③ 250欧姆电阻
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。
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。
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。