1  雷達(dá)液位計(jì)

        雷達(dá)液位計(jì)在測(cè)量過程中雷達(dá)發(fā)射電磁波，這些波經(jīng)被測(cè)對(duì)象表面反射后，被天線接收。

 

        目前，雷達(dá)液位計(jì)普遍采用調(diào)頻連續(xù)波(FMCW)技術(shù)，即在一定時(shí)間發(fā)射呈線性變化的頻率。由于電磁波的傳輸速度為常數(shù)，通過測(cè)量發(fā)射某一頻率和接收到該頻率的時(shí)間，就可以計(jì)算出罐的液面空高距離 D。設(shè)定罐高度 H 后，雷達(dá)液位計(jì)的內(nèi)部軟件就可以計(jì)算出液位的高度 L=H－D。在選擇雷達(dá)液位計(jì)時(shí)，要考慮的一個(gè)參數(shù)就是介電常數(shù)。雷達(dá)液位計(jì)的測(cè)量效果會(huì)受到介質(zhì)介電常數(shù)值的影響。為了便于理解介電常數(shù)，可與“電介質(zhì)”聯(lián)系在一起。“電介質(zhì)”是電導(dǎo)率低的物質(zhì)。電導(dǎo)率低，介質(zhì)的絕緣性好，或者說介電常數(shù)低；電導(dǎo)率高的，介電常數(shù)就高，介電常數(shù)越高，雷達(dá)反射信號(hào)越強(qiáng)，液位計(jì)的測(cè)量效果就越好。

        在石化罐區(qū)，對(duì)于介質(zhì)介電常數(shù)小的儲(chǔ)罐(如烯烴)，使用雷達(dá)液位計(jì)測(cè)量液位時(shí)效果差，經(jīng)常出現(xiàn)假液位現(xiàn)象。雷達(dá)液位計(jì)的測(cè)量方式屬于非接觸式，不受介質(zhì)的粘度、密度和腐蝕性影響。要使雷達(dá)液位計(jì)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確測(cè)量，良好的安裝是必不可少的，安裝時(shí)應(yīng)該使雷達(dá)波避免照射到罐里的障礙物(如：管道、加強(qiáng)桿、攪拌器及物料的入口等)，如果雷達(dá)波照射到這些強(qiáng)反射的金屬物體上，產(chǎn)生的回波會(huì)遠(yuǎn)比介質(zhì)的回波強(qiáng)，對(duì)介質(zhì)的測(cè)量就會(huì)出現(xiàn)不準(zhǔn)的現(xiàn)象。為了避免液面波動(dòng)或其他干擾，應(yīng)在儲(chǔ)罐里安裝雷達(dá)導(dǎo)波管，使雷達(dá)波在導(dǎo)波管里傳送。另外對(duì)于內(nèi)浮頂罐，雷達(dá)可以通過導(dǎo)波管測(cè)量浮盤以下的液位。導(dǎo)波管制作時(shí)要求內(nèi)壁光滑無(wú)毛刺，因?yàn)榧词故呛苄〉慕饘倜?，?duì)雷達(dá)波的反射都要強(qiáng)于介質(zhì)對(duì)波的反射，會(huì)對(duì)雷達(dá)產(chǎn)生干擾，導(dǎo)致誤判液面。

 

        介質(zhì)的特性也影響雷達(dá)液位計(jì)的正常使用。錦州開元石化有限責(zé)任公司的瀝青中間罐，用雷達(dá)液位計(jì)測(cè)量效果就不佳。在瀝青進(jìn)入罐時(shí)，約 200℃的瀝青產(chǎn)生大量煙氣，這類煙氣對(duì)雷達(dá)的電磁波產(chǎn)生反射，使雷達(dá)不能正確判斷液面，致使雷達(dá)液位計(jì)的測(cè)量效果不佳。此外，瀝青煙氣會(huì)在雷達(dá)喇叭口處凝結(jié)，日久凝結(jié)成了油狀物質(zhì)，而這類油狀物質(zhì)又很難擦除干凈，影響了雷達(dá)液位計(jì)的準(zhǔn)確測(cè)量。

 

2  雷達(dá)液位計(jì)接線與參數(shù)的設(shè)置

        安裝完成后，將液位變送器的外殼蓋擰下，取下顯示模塊后將電纜穿過纜塞，使用屏蔽電纜，按照接線圖接線，在變送器測(cè)儀將電纜屏蔽層接地。接完線后擰緊電纜塞，擰上外殼，接線完成。

 

        必須設(shè)置以下幾個(gè)參數(shù)才能保證雷達(dá)液位計(jì)的測(cè)量準(zhǔn)確可靠：（1）選擇顯示功能，是顯示液位還是距離。（2）選擇顯示長(zhǎng)度的單位。（3）輸入檢測(cè)罐的高度。（4）輸入死區(qū)距離，等于法蘭的底部到zui高的液位之間的距離。（5）輸入天線的型號(hào)和天線延伸段的長(zhǎng)度。（6）選擇顯示電流輸出功能。輸入對(duì)應(yīng)電流輸出值的檢測(cè)范圍。

 

3  雷達(dá)液位計(jì)的安裝

        雷達(dá)液位計(jì)能否正確測(cè)量，依賴于反射波的信號(hào)，如果在所選擇安裝的位置液面不能將電磁波反射回雷達(dá)天線系統(tǒng)或在信號(hào)波的范圍內(nèi)有干擾物反射干擾波給雷達(dá)液位計(jì)，雷達(dá)液位計(jì)就不能正確反映實(shí)際液位，因此合理選擇安裝位置對(duì)雷達(dá)液位計(jì)十分重要。在安裝時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：雷達(dá)液位計(jì)天線的軸線應(yīng)與液位的反映表面垂直，不可安裝于罐頂?shù)闹行奈恢?，否則會(huì)產(chǎn)生多重虛假回波，干擾回?fù)軙?huì)導(dǎo)致信號(hào)丟失。

 

        盡量遠(yuǎn)離進(jìn)料和排放口。因?yàn)橐何辉谧⑷霑r(shí)會(huì)產(chǎn)生幅度比被測(cè)液體反射的有效回波大得多的虛假回波。同時(shí)旋渦引起的不規(guī)則液位會(huì)對(duì)微波信號(hào)產(chǎn)生散射，從而引起的不規(guī)則液位會(huì)對(duì)微波信號(hào)產(chǎn)生散射，從而引起有有效信號(hào)的衰減，所以應(yīng)避開它們。

 

        盡量遠(yuǎn)離攪拌、擋板等有可能干擾的位置。因?yàn)閷?duì)于攪拌器等容器攪拌時(shí)會(huì)產(chǎn)生不規(guī)則的旋渦，會(huì)造成雷達(dá)信號(hào)的衰減。同時(shí)攪拌器的葉片也會(huì)對(duì)微波信號(hào)造成虛假的回波，特別是被測(cè)物體的相對(duì)介電常數(shù)較小和低液位時(shí)，攪拌器所造成的影響更為嚴(yán)重。

 

        在信號(hào)波束內(nèi)應(yīng)避免安裝任何位置，如溫度傳感器等。天線要平行于測(cè)量罐罐壁，有利于微波的傳播。安裝在罐直徑的 1/6--1/4 之間，zui小雷達(dá)液位距離罐壁應(yīng)大于 30cm，以避免微波發(fā)射到槽壁上產(chǎn)生虛假的回波信號(hào)。

 

        雷達(dá)液位計(jì)用于測(cè)量腐蝕性和易結(jié)晶的物料液位時(shí)，為了防止介質(zhì)對(duì)傳感器的影響，制造廠一般都采用帶有聚四氟乙烯測(cè)量窗和分離法蘭結(jié)構(gòu)。這些部件的溫度不能太高，聚四氟乙烯的zui高溫度為 200 度左右。為了避免高溫時(shí)雷達(dá)天線的影響，也為了防止天線上存在的結(jié)晶物影響儀表正常工作，要求法蘭斷面和zui高液位之間至少有 100--800mm 的安全距離。

 

        對(duì)液位波動(dòng)較大的容器的液位測(cè)量，可采用附帶旁通管的液位計(jì)，以減少液位波動(dòng)的影響。避免與高壓或電流的電頻電機(jī)速度控制器等接觸。保持發(fā)射錐體不受干擾使發(fā)射錐體可以傳播，使天線原理墻面，避免非直接的回波?；炷羵}(cāng)應(yīng)離缸壁大約為 1m，zui短距離不應(yīng)小于 0.5m，金屬和塑料倉(cāng)可以距離罐很近，但是確保探頭不要碰到壁。喇叭型的雷達(dá)液位計(jì)的喇叭口要越過安裝孔的內(nèi)表面一定的距離（大于 10mm），棒式液位計(jì)的天線要伸出安裝孔，安裝孔的長(zhǎng)度不能超過 100mm，對(duì)于圓形或橢圓形的容器，應(yīng)裝在中心為 1/2R（R 為容器半徑）距離的位置。當(dāng)儲(chǔ)罐制造材料的介電常數(shù)小于 7，如纖維強(qiáng)化玻璃、聚乙烯、聚丙烯或無(wú)鉛玻璃等，且壁厚適中時(shí)可安裝于儲(chǔ)罐外部。

 

        若介質(zhì)儲(chǔ)罐為球形容器時(shí)，應(yīng)采用導(dǎo)波管或旁通管方式安裝，這樣可以消除由容器形狀所帶來的多重回波的干擾，提高信噪比。

 

        在測(cè)量介電常數(shù)較小的介質(zhì)（如液化氣、汽油，柴油、變壓器油的等）時(shí)，因這些介質(zhì)會(huì)對(duì)微波產(chǎn)生相對(duì)較大的衰減，為提高反射能量以確保測(cè)量精度，也應(yīng)該用導(dǎo)波管方式安裝。

 

        選擇好安裝位置后，安裝椎體天線的安裝垂直偏差小于±1 度。安裝時(shí)注意不要碰壞天線。安裝在室外時(shí)，要給液位變送器安裝保護(hù)蓋，以防日照和雨淋。

 

4  結(jié)束語(yǔ)

        通過對(duì)罐區(qū)雷達(dá)液位計(jì)選型及安裝，罐區(qū)液位計(jì)在測(cè)量精度及長(zhǎng)期使用的可靠性上得到了很大的提高。