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雷達(dá)液位計(jì)測量不可靠原因分析
2019-07-10
雷達(dá)液位計(jì)在環(huán)保、電力、石油、化工、鋼鐵等行業(yè)有著廣泛應(yīng)用，是與雷達(dá)波所具有的不受被測介質(zhì)密度、介電常數(shù)、導(dǎo)電率、以及泡沫、煙霧、蒸汽介質(zhì)等變化的環(huán)境影響，可靠測量液位分不開的。盡管雷達(dá)液位計(jì)優(yōu)點(diǎn)很多，但由于被測對(duì)象和工況極其復(fù)雜，在使用過程中，雷達(dá)液位計(jì)難免會(huì)出現(xiàn)故障，影響準(zhǔn)確測量。一般來講，雷達(dá)液位計(jì)測量不可靠，或者說測量值明顯失真，主要表現(xiàn)為液位變化而測量值恒為常數(shù)，或當(dāng)儲(chǔ)罐排空或?qū)M時(shí)儀表保持一個(gè)明顯的假料位，也或者表現(xiàn)為槽罐內(nèi)物料將滿時(shí)顯示彈回一個(gè)低值。那么，雷達(dá)液位計(jì)測量不可靠的原因是什么呢？
雷達(dá)液位計(jì)是根據(jù)微波在發(fā)射一反射一接收這一過程中，時(shí)間行程或頻率差來進(jìn)行測量的，因此微波不受任何干擾地到達(dá)被測介質(zhì)的液面是儀表理想的使用條件，但受雷達(dá)液位計(jì)安裝位置的限制，實(shí)際應(yīng)用中這種要求很難達(dá)到。
在物料排空時(shí)，天線或附近的凝聚物會(huì)產(chǎn)生干擾回波。物料排空時(shí)槽罐內(nèi)固定組件引起強(qiáng)烈干擾回波，像工業(yè)槽罐中的下料口、蒸汽加熱盤管、攪拌葉片、溫度元件、固定鋼梁等阻擋物都會(huì)產(chǎn)生干擾回波。一個(gè)典型儲(chǔ)槽中的回波分布如下圖所示：
包絡(luò)線是描述容器內(nèi)雷達(dá)反射波分布與強(qiáng)度的曲線。上圖右側(cè)的包絡(luò)線很直觀地顯示：儲(chǔ)罐內(nèi)的溫度元件、攪拌葉片和加熱管產(chǎn)生了較強(qiáng)的干擾回波，增加了儀表辨識(shí)正確測量回波的難度。
二、壓力和溫度
1．壓力對(duì)雷達(dá)液位計(jì)可靠測量的影響
雷達(dá)液位計(jì)在傳播微波信號(hào)時(shí)不受空氣密度的影響，所以在真空和受壓狀態(tài)下，雷達(dá)液位計(jì)都能正常工作。但受雷達(dá)探測器結(jié)構(gòu)的限制，當(dāng)容器內(nèi)的操作壓力高到某一范圍時(shí)，雷達(dá)液位計(jì)便會(huì)產(chǎn)生較大的測量誤差，因此，實(shí)際測量時(shí)，應(yīng)注意不能超過廠家出廠時(shí)允許的壓力值，以確保雷達(dá)液位計(jì)測量的可靠性。
2．溫度對(duì)雷達(dá)液位計(jì)可靠測量的影響
雷達(dá)液位計(jì)發(fā)射微波無需以空氣作為傳播介質(zhì)，所以介質(zhì)溫度變化對(duì)微波的傳播速度的影響微乎其微。但是雷達(dá)液位計(jì)的傳感器和天線部分卻不耐高溫，如果這部分溫度太高則會(huì)影響雷達(dá)液位計(jì)的可靠測量和正常工作。
為此，在使用雷達(dá)液位計(jì)測量高溫介質(zhì)時(shí)，需要釆用空氣或水強(qiáng)制冷卻等降溫措施，或使天線喇叭口和最高液位之間保持一定距離，以避免天線受到高溫影響。
三、工藝過程特性
以氧化鋁行業(yè)為例，由于氧化鋁流程的各種料漿均以水為載體，因此介電常數(shù)較大，對(duì)微波的反射能力較好，并且使用雷達(dá)液位計(jì)的槽罐多為常壓，能夠在不停車的情況下維護(hù)檢修。但工藝的特殊性也使得測量面對(duì)許多不利因素：
1．多下料口。
2．許多料漿粘稠易結(jié)疤，當(dāng)天線存在厚而濕的結(jié)疤會(huì)對(duì)微波產(chǎn)生強(qiáng)烈的反射，使儀表測量值保持一個(gè)恒定的高液位值。當(dāng)開啟“近現(xiàn)場抑制”后，又因?yàn)閮x表接收不到有效的測量回波而出現(xiàn)“失波”錯(cuò)誤或死機(jī)。
3．為防止料漿沉積硬結(jié)，槽內(nèi)多有攪拌，且攪拌使得液面震蕩，有時(shí)還會(huì)有泡沫、旋渦產(chǎn)生。
4．高濃度加熱蒸汽。
上述因素，尤其是在多種因素的綜合作用下，雷達(dá)液位計(jì)的測量條件就變得極為復(fù)雜，往往產(chǎn)生較強(qiáng)的干擾回波或?qū)е聹y量回波丟失，進(jìn)而使得儀表測量失真，使測量不可靠性增加。
事實(shí)上，導(dǎo)致雷達(dá)液位計(jì)測量不可靠的原因有很多，但常見原因主要有以下幾點(diǎn)：
一、雷達(dá)液位計(jì)的安裝位置雷達(dá)液位計(jì)是根據(jù)微波在發(fā)射一反射一接收這一過程中，時(shí)間行程或頻率差來進(jìn)行測量的，因此微波不受任何干擾地到達(dá)被測介質(zhì)的液面是儀表理想的使用條件，但受雷達(dá)液位計(jì)安裝位置的限制，實(shí)際應(yīng)用中這種要求很難達(dá)到。
在物料排空時(shí)，天線或附近的凝聚物會(huì)產(chǎn)生干擾回波。物料排空時(shí)槽罐內(nèi)固定組件引起強(qiáng)烈干擾回波，像工業(yè)槽罐中的下料口、蒸汽加熱盤管、攪拌葉片、溫度元件、固定鋼梁等阻擋物都會(huì)產(chǎn)生干擾回波。一個(gè)典型儲(chǔ)槽中的回波分布如下圖所示：
包絡(luò)線是描述容器內(nèi)雷達(dá)反射波分布與強(qiáng)度的曲線。上圖右側(cè)的包絡(luò)線很直觀地顯示：儲(chǔ)罐內(nèi)的溫度元件、攪拌葉片和加熱管產(chǎn)生了較強(qiáng)的干擾回波，增加了儀表辨識(shí)正確測量回波的難度。
二、壓力和溫度
1．壓力對(duì)雷達(dá)液位計(jì)可靠測量的影響
雷達(dá)液位計(jì)在傳播微波信號(hào)時(shí)不受空氣密度的影響，所以在真空和受壓狀態(tài)下，雷達(dá)液位計(jì)都能正常工作。但受雷達(dá)探測器結(jié)構(gòu)的限制，當(dāng)容器內(nèi)的操作壓力高到某一范圍時(shí)，雷達(dá)液位計(jì)便會(huì)產(chǎn)生較大的測量誤差，因此，實(shí)際測量時(shí)，應(yīng)注意不能超過廠家出廠時(shí)允許的壓力值，以確保雷達(dá)液位計(jì)測量的可靠性。
2．溫度對(duì)雷達(dá)液位計(jì)可靠測量的影響
雷達(dá)液位計(jì)發(fā)射微波無需以空氣作為傳播介質(zhì)，所以介質(zhì)溫度變化對(duì)微波的傳播速度的影響微乎其微。但是雷達(dá)液位計(jì)的傳感器和天線部分卻不耐高溫，如果這部分溫度太高則會(huì)影響雷達(dá)液位計(jì)的可靠測量和正常工作。
為此，在使用雷達(dá)液位計(jì)測量高溫介質(zhì)時(shí)，需要釆用空氣或水強(qiáng)制冷卻等降溫措施，或使天線喇叭口和最高液位之間保持一定距離，以避免天線受到高溫影響。
三、工藝過程特性
以氧化鋁行業(yè)為例，由于氧化鋁流程的各種料漿均以水為載體，因此介電常數(shù)較大，對(duì)微波的反射能力較好，并且使用雷達(dá)液位計(jì)的槽罐多為常壓，能夠在不停車的情況下維護(hù)檢修。但工藝的特殊性也使得測量面對(duì)許多不利因素：
1．多下料口。
2．許多料漿粘稠易結(jié)疤，當(dāng)天線存在厚而濕的結(jié)疤會(huì)對(duì)微波產(chǎn)生強(qiáng)烈的反射，使儀表測量值保持一個(gè)恒定的高液位值。當(dāng)開啟“近現(xiàn)場抑制”后，又因?yàn)閮x表接收不到有效的測量回波而出現(xiàn)“失波”錯(cuò)誤或死機(jī)。
3．為防止料漿沉積硬結(jié)，槽內(nèi)多有攪拌，且攪拌使得液面震蕩，有時(shí)還會(huì)有泡沫、旋渦產(chǎn)生。
4．高濃度加熱蒸汽。
上述因素，尤其是在多種因素的綜合作用下，雷達(dá)液位計(jì)的測量條件就變得極為復(fù)雜，往往產(chǎn)生較強(qiáng)的干擾回波或?qū)е聹y量回波丟失，進(jìn)而使得儀表測量失真，使測量不可靠性增加。
（深圳計(jì)為自動(dòng)化技術(shù)有限公司市場部2019年7月10日發(fā)布）
TAGS : 雷達(dá)液位計(jì)
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