【摘要】隨著現(xiàn)代化工業(yè)的不斷發(fā)展，液位檢測(cè)與控制已廣泛運(yùn)用于各個(gè)領(lǐng)域。本文介紹了雷達(dá)液位計(jì)在濕法冶煉工程中的使用情況，同時(shí)分析了現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中存在的問(wèn)題，并提出改進(jìn)方案。

【概述】
    衢州華友鈷新材料有限公司年產(chǎn)10000t(鈷金屬量) 新材料項(xiàng)目（以下簡(jiǎn)稱“衢州華友項(xiàng)目”）中，是國(guó)內(nèi)首家采用氧壓浸出工藝煉鈷，自動(dòng)化程度較高，經(jīng)過(guò)一年的試生產(chǎn)，工藝和設(shè)備的不斷完善，目前產(chǎn)量已基本達(dá)到設(shè)計(jì)的產(chǎn)量。在濕法冶煉中，為了降低操作工的勞動(dòng)強(qiáng)度，所有需要液位監(jiān)視的儲(chǔ)槽都安裝了物位計(jì)，而雷達(dá)液位計(jì)由于采用了非接觸式的測(cè)量原理，具有高度的可靠性和穩(wěn)定性，而且操作簡(jiǎn)單、維護(hù)方便，在衢州華友項(xiàng)目中得到了廣泛的應(yīng)用。

1.雷達(dá)液位計(jì)的測(cè)量原理
    雷達(dá)液位計(jì)采用發(fā)射—反射—接收的工作模式。雷達(dá)液位計(jì)的天線發(fā)射出電磁波，這些波經(jīng)被測(cè)對(duì)象表面反射后，再被天線接收，電磁波從發(fā)射到接收的時(shí)間與到液面的距離成正比，關(guān)系式如下：
d=CT/2
式中 d———雷達(dá)液位計(jì)到液液面的距離 m
C———光速 C=300000km/s
T———電磁波運(yùn)行時(shí)間 s
因空槽距離E 已知，故實(shí)際物位的距離L 為：L=E-d，式中，E 的基準(zhǔn)點(diǎn)是過(guò)程連接的底部。

    雷達(dá)液位計(jì)記錄脈沖波經(jīng)歷的時(shí)間， 而電磁波的傳輸速度為常數(shù)，則可算出液面到雷達(dá)天線的距離，從而知道液面的液位。在實(shí)際運(yùn)用中，雷達(dá)液位計(jì)有兩種方式即調(diào)頻連續(xù)波式和脈沖波式。采用調(diào)頻連續(xù)波技術(shù)的液位計(jì)，功耗大，須采用四線制，電子電路復(fù)雜。而采用雷達(dá)脈沖波技術(shù)的液位計(jì)，功耗低，可用二線制的24V DC 供電，容易實(shí)現(xiàn)本質(zhì)安全，精確度高，適用范圍更廣。

2.現(xiàn)場(chǎng)存在的問(wèn)題及原因分析
     影響雷達(dá)液位計(jì)測(cè)量的因素有很多，本文僅就在華友項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中遇到的問(wèn)題進(jìn)行分類(lèi)歸納：
2.1 安裝短管內(nèi)的回波干擾

     圖2為實(shí)際液位處3.9 米時(shí)，安裝在混料槽（高度4m）上的雷達(dá)液位計(jì)的回波包絡(luò)線圖。橫坐標(biāo)為距離/時(shí)間；縱坐標(biāo)為回波強(qiáng)度；回波包絡(luò)線(紅色）: 某一時(shí)間儀表所“看到”的罐內(nèi)的情況；FAC（藍(lán)色）:評(píng)估或者參考曲線，作為一個(gè)參考點(diǎn)用于評(píng)估回波信號(hào)質(zhì)量，并不用已抑制虛假回波；Map（黑色）:容差閾值，用以屏蔽靜態(tài)干擾信號(hào)，例如儲(chǔ)罐內(nèi)部，回波必須超過(guò)該閾值才被認(rèn)為是有效的物位信號(hào)。圖中由于實(shí)際液位距離安裝短管較近（高液位），雷達(dá)液位計(jì)的回波強(qiáng)度受到安裝短管的影響減弱（紅色曲線），因此被FAC（藍(lán)色曲線）抑制，導(dǎo)致雷達(dá)液位計(jì)無(wú)法識(shí)別3.9m 處雷達(dá)回波為真實(shí)液位（錯(cuò)誤認(rèn)定該回波為干擾），從而錯(cuò)誤識(shí)別1.31m 處的回波為測(cè)量液位，導(dǎo)致液位計(jì)異常波動(dòng)（高液位時(shí)這種情況尤其明顯）。

    在華友項(xiàng)目中，由于此種情況造成的液位異常波動(dòng)還是比較普遍的，尤其是40mm 天線雷達(dá)液位計(jì)，由于發(fā)射角較大，電磁波直接被安裝短管反射影響回波質(zhì)量。在投產(chǎn)初期，由于工藝生產(chǎn)還不穩(wěn)定，液位經(jīng)常處于高液位（一般實(shí)際液位距離雷達(dá)液位計(jì)100mm-300mm），雷達(dá)液位計(jì)就會(huì)發(fā)生誤判造成測(cè)量值異常波動(dòng)。

【解決方案】：
A、一般可以采用在安裝時(shí)盡量降低雷達(dá)液位計(jì)的安裝短管，可以大大改善異常波動(dòng)情況的出現(xiàn)。

B、為了防止液位在高液位控制過(guò)程中由于不能及時(shí)控制而發(fā)生溢流現(xiàn)象，且盡量能夠保證足夠的容量適當(dāng)降低100%量程，加大盲區(qū)設(shè)置（減小滿標(biāo)的設(shè)置值），使工藝人員有意識(shí)的將液位控制在可測(cè)范圍內(nèi)；對(duì)于高度較小的儲(chǔ)槽，由于加大盲區(qū)的設(shè)置，會(huì)大大降低儲(chǔ)槽的利用率，也可以通過(guò)加大安裝短管直徑和高度方法解決。

3.2 距離罐壁過(guò)近

圖3 為安裝在濃硫酸槽（高度1.2m）上的雷達(dá)液位計(jì)的回波包絡(luò)線圖。由于液位計(jì)距離罐壁太近而且儲(chǔ)槽本身較小，導(dǎo)致液位計(jì)報(bào)警：E641 失波。

解決方案：更改安裝位置。

3.3 雷達(dá)液位計(jì)距離進(jìn)料口過(guò)近

圖4 為鹽酸配置槽正在加稀釋水且液位達(dá)到2.7m（量程3m）時(shí)回波包絡(luò)線圖。此時(shí)，測(cè)量值跳動(dòng)明顯。分析原因：雷達(dá)液位計(jì)無(wú)明顯回波信號(hào)，且回波信號(hào)波動(dòng)較大。該液位計(jì)在中低液位計(jì)加料時(shí)， 測(cè)量值準(zhǔn)確、穩(wěn)定，但高液位加稀釋水時(shí)，加料口距離雷達(dá)液位計(jì)距離過(guò)近，飛濺起的水花對(duì)回波產(chǎn)生了較大的干擾， 從而影響了測(cè)量。

3.4 黏附+冷凝對(duì)測(cè)量的影響

圖5 為鈷礦漿化槽液位達(dá)到2.3m（量程3m）時(shí)回波包絡(luò)線圖。該液位計(jì)在投產(chǎn)初期一直正常使用，但經(jīng)過(guò)1 個(gè)月后，液位發(fā)生異常波動(dòng)的情況越來(lái)越頻繁，分析回波曲線后，發(fā)現(xiàn)在較低的液位（2.3m）時(shí)，回波強(qiáng)度也比較弱（30dB）。拆下液位計(jì)檢查后發(fā)現(xiàn)液位計(jì)表面附著了一層黑色的礦漿，導(dǎo)致液位計(jì)無(wú)法正常工作。

   再檢查現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際安裝情況，發(fā)現(xiàn)該液位計(jì)附近的下料口在加料時(shí)容易將濺起的礦漿附著在液位計(jì)上，隨著附著礦漿厚度的增加，液位計(jì)波動(dòng)的情況也會(huì)更加頻繁。
【解決方案】：使液位計(jì)盡量遠(yuǎn)離下料口，如果儲(chǔ)槽頂部空間有限，只能盡量控制液位高度，減少飛濺。

3.5 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用總結(jié)
為了保證雷達(dá)液位計(jì)無(wú)故障長(zhǎng)周期運(yùn)行， 液位計(jì)安裝是重要一環(huán)，在安裝中還要注意以下幾個(gè)方面：
（1）雷達(dá)液位計(jì)天線的軸線應(yīng)與液位的反射表面垂直。
（2）接管直徑應(yīng)小于或等于屏蔽管長(zhǎng)度（100mm）。
（3）安裝位置距槽壁距離應(yīng)盡量大于50cm，以免將槽壁上的虛假信號(hào)誤做回波信號(hào)。
（4）盡量避開(kāi)下料區(qū)、攪拌器等干擾源，使波束范圍內(nèi)無(wú)固定物，提高信號(hào)的可信度。

    雷達(dá)液位計(jì)主要由電子元件和天線構(gòu)成，無(wú)可動(dòng)部件，在使用中的故障極少。使用中偶爾遇到的問(wèn)題是，貯槽中有些易揮發(fā)或者附著礦漿和有機(jī)物會(huì)在雷達(dá)液位計(jì)的喇叭口或天線上結(jié)晶，對(duì)它們只要定期檢查和清理即可，維護(hù)量較少。一般情況下，可以通過(guò)軟件檢查物位計(jì)是否有接受到回波， 按下E→ENVELOPE CURVE→ENV.CURVE+CUST.MAP→CYCLIC, 此時(shí)得到回波包絡(luò)線圖。如果信號(hào)質(zhì)量（35DB以上）可以，說(shuō)明物位計(jì)探頭沒(méi)有臟或者堵上；如果回波為0DB，說(shuō)明探頭接收不到信號(hào)，需要將物位計(jì)法蘭螺栓拆掉，把探頭清晰干凈再安裝好繼續(xù)重復(fù)本次操作。

4.結(jié)束語(yǔ)
雷達(dá)液位計(jì)是一種高可靠的非接觸式液位測(cè)量?jī)x表，具有以下特點(diǎn)：
（1）容易安裝、無(wú)移動(dòng)部件、維護(hù)量較小。
（2）精度高、可靠性zui高。
（3）超高靈敏度與獨(dú)特信號(hào)處理特點(diǎn)可處理困難的工藝過(guò)程條件。
（4）高度靈活性，不同安裝位置和工藝條件的液位測(cè)量，具有較大的可互換性。
    在實(shí)際運(yùn)用中，儀表本體的故障率極低，多數(shù)故障都是由于現(xiàn)場(chǎng)使用環(huán)境惡劣造成的。所以，通過(guò)改良雷達(dá)液位計(jì)的安裝可以很大程度降低雷達(dá)液位計(jì)故障頻次高的問(wèn)題。