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非接触式雷达物位计的选型与安装
点击次数:727 发布时间:2015-08-13

1.概述
非接触式雷达物位计是一种通过天线收发电磁信号,仪表本体无需与被测介质接触即可测量介质物位的仪表。雷达物位计精度高,目前产品已经能达到不大于1mm的测量误差;抗干扰能力强,由于雷达波本身的特点,仪表测量过程中温度、压力变动的影响可忽略不计;能持续测量,仪表通过持续发射微波,实现对介质的物位变动的实时监测。除了具有这些雷达物位计共同的优点外,非接触式雷达物位计与接触式雷达物位计相比,还有更多的优点。量程大,现有产品量程0-70米,而杆式接触式雷达只有0-6米,缆式接触式雷达也只有0-35米;维护量小,因与被测介质无需接触,安装方便维护简单。
2.工作原理
雷达物位计的通过天线发射和接收电磁波,通过发射与接收电磁波的时间差确定发射端与被测液面的距离。电磁波速度为光速C,电磁波发射时间为T1,接收时间为T2,则发射端与物位的距离ΔL=C×(T2-T1)/2。如果被测罐的高度(罐底到物位计发射端的高度)为H,那么被测液面的高度即为Δh=H-ΔL。
3.选型原则
3.1非接触式雷达物位计有几个选型原则
确定被测介质的介电常数。雷达物位计是基于发射--反射--接受的过程来实现物位测量的,因此被测介质对雷达波的反射率是必须考虑的,而介质对雷达波的反射率跟介质的介电常数成正比。目前,主流雷达物位计要求的zui低介电常数约为1.5,介电常数低于1.5的介质不应选用雷达物位计。对于一些刚过临界点的介质适用雷达物位计呢,比如一些液化石油气的介电常数约为1.6左右,这种临界情况下,如果选用非接触式雷达物位计,一般采用增加一根导波管的方案,增强雷达波回波信号,即可满足测量要求。
3.2合理选择检测精度
不同的应用场所对雷达物位计的精度要求不一样,一般分为计量级和工业控制级。计量级雷达物位计精度±1mm,一般采用调频连续波式工作方式,即发射器在一个频段内按照匀速增长的频率发射雷达波,物位计检测回波和发射波之间的频率差,并将频率差转换成时间差来计算距离。调频雷达物位计连续发射电磁波测量,响应快,这种形式的雷达物位计功耗大,电路复杂,成本较高,采用四线制。剂量计雷达一般应用于需要计量的罐区等场合。工业控制级雷达物位计一般采用脉冲波,断续地扫描处理,功耗低,可用二线制的24VDC供电,容易实现本质安全,价格低,广泛地应用于生产装置的各类容器、罐区、料仓等。
3.3合理选择防爆等级
仪表在防爆区域内安装时,需要根据防爆区域划分的类别以及可燃介质的组别,选用相应防爆级别的型号。我国的防爆场合主要分为两类,气体(含可燃蒸汽)爆炸危险场所(0区、1区、2区)和粉尘、纤维爆炸危险场所(10区,11区)。特别值得注意的是,两种防爆场合的仪表不能混用,气体爆炸危险场所选用本安型、隔爆型仪表(0区不适用)等形式的仪表,而粉尘、纤维爆炸危险场所务必选用粉尘防爆型仪表。防爆区域划分确定以后,进一步确认爆炸性气体或粉尘是什么物质,根据规范查阅这种物质的引燃温度及组别,即可确定仪表的防爆等级。例如,2区防爆环境中,爆炸危险气体为乙炔,我们可以选用ExdⅡCT2及以上防爆等级的仪表。
3.4合理选择量程
根据实际工况确定量程,选择相应量程的雷达物位计型号。不同量程的雷达物位计发射功率不同,量程范围越大功率越大。如果小量程工况选择大功率雷达物位计,浪费能源,反之大量程工况选择了功率过小的雷达物位计,则无法准确测量。
3.5合理选用天线材质和型号
根据工况合理选用天线的材质,介质高温则选用高温型天线,介质腐蚀性强则选用耐腐蚀天线(虽然天线不与物料接触,但物料往往会汽化或产生悬浮的粉尘颗粒与天线接触)。部分工况下,为保证雷达物位计天线能插入到罐体内部,需选择加长型天线、特殊延长型等。
3.6雷达物位计合理选择防护等级
根据安装环境确定雷达物位计对水(雨水等)、尘埃的防护等级。仪表的防护等级按IEC标准表示为IPXY,字母IP为防护等级特征字母。XY为阿拉伯数字,其中X表示对尘埃的防护等级,从0到6一共7级,分别代表仪表可防止尘埃进入的程度;Y表示对水的防护等级,从0到8一共9级,分别代表仪表防水的程度。例如某仪表完全防尘,且在制造厂规定的条件下可长期潜水工作,其防护等级为IP68。
4.安装注意事项
根据不同的工况,非接触式雷达物位计可在罐体中、导波管中、旁通管中等位置安装。
在罐体中安装时,应特别注意五点:1、雷达物位计波束需垂直于被测介质平面,即雷达物位计的发射部位(如喇叭口)相对于被测介质的平面垂直安装。2、不可安装在罐体中央,干扰会导致信号丢失;3、不可安装在加料口上方,加料时会造成极大的干扰回波,导致料位计出现虚假值;4、料位计安装位置与罐壁距离宜为罐体直径的1/6,且zui少不能低于15cm(因雷达物位计的型号不同zui小距离不同,以选用型号的要求为准)。5、如果罐体为非导电性材料,则雷达物位计波束散射的范围内,避免有爬梯、金属管道、操作平台等反射雷达波造成干扰。当罐体内部工况复杂,比如有加热管、内浮顶、各种支架较多等情况时,不宜直接安装非接触式雷达物位计,而经常采用增加导波管的方式安装。导波管至少满足以下要求:1、应为管径均匀的金属管(宜选用不锈钢管);2、导波管内壁必须始终光滑,任何过渡段不能有超过1mm的裂缝、焊缝等;3、导波管上方侧面(罐体内),物位死区的位置加工通风口用以补偿导波管内压力,使导波管内的物位与罐内物位保持一致;4、导波管的安装垂直度偏差要小于0.3度,即每10m垂直偏差值小于0.05m。
当罐体内部无法直接安装物位计,也无法安装导波管时,比如罐体内有搅拌器等情况时,可采用旁通管安装方式。旁通管的安装要求基本与导波管相同,只是不再开通风口。

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