NRP-831系列雷達料位計的原理及應(yīng)用

　　一、概述

　　料位是工業(yè)生產(chǎn)中的一個重要參數(shù)。料位測量的方法很多，針對不同的工況和介質(zhì)可以使用不同測量原理的料位計，吹氣法、靜壓式、浮球式、重錘式、超聲波等幾種常用的料位測量儀表，都有各自的特點和應(yīng)用范圍。雷達料位計運用先進的雷達測量技術(shù)，以其優(yōu)良的性能，尤其是在槽罐中有攪拌、溫度高、蒸汽大、介質(zhì)腐蝕性強、易結(jié)疤等惡劣的測量條件下，顯示出其的性能，在工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著越來越重要的作用。

　　二、原理及技術(shù)性能

　　雷達波是一種特殊形式的電磁波，雷達料位計利用了電磁波的特殊性能來進行料位檢測。電磁波的物理特性與可見光相似，傳播速度相當(dāng)于光速。其頻率為300MHz-3000GHz。電磁波可以穿透空間蒸汽、粉塵等干擾源，遇到障礙物易于被反射，被測介質(zhì)導(dǎo)電性越好或介電常數(shù)越大，回波信號的反射效果越好。

　　雷達波的頻率越高，發(fā)射角越小，單位面積上能量(磁通量或場強)越大，波的衰減越小，雷達料位計的測量效果越好。

　　1.雷達料位計的基本原理

　　雷達式料位計組成：它主要由發(fā)射和接收裝置、信號處理器、天線、操作面板、顯示、故障報警等幾部分組成。

　　發(fā)射-反射-接收是雷達式料位計工作的基本原理。雷達傳感器的天線以波束的形式發(fā)射最小5.8GHz的雷達信號。反射回來的信號仍由天線接收，雷達脈沖信號從發(fā)射到接收的運行時間與傳感器到介質(zhì)表面的距離以及物位成比例。

　　即：h= H–vt/2

　　式中 h為料位;H為槽高; v為雷達波速度;t為雷達波發(fā)射到接收的間隔時間;

　　2.雷達料位計測量料位的先進技術(shù)：

　　(1)測量數(shù)據(jù)處理：

　　從雷達料位計的測量原理可以知道，雷達料位計是通過處理雷達波從探頭發(fā)射到介質(zhì)表面然后返回到探頭的時間來測量料位的，在反射信號中混合有許多干擾信號，所以，對真實回波的處理和對各種虛假回波的識別技術(shù)就成為雷達料位計能夠準(zhǔn)確測量的關(guān)鍵因素。

　　(2)回波處理新技術(shù)的應(yīng)用

　　由于液面波動和隨機噪聲等因素的影響，檢測信號中必然混有大量噪聲。為了提高檢測的準(zhǔn)確度，必須對檢測信號進行處理，盡可能消除噪聲。

　　經(jīng)過大量的實驗驗證，采用數(shù)據(jù)平滑方法可以達到滿意的效果。此方法也可有效的克服罐內(nèi)攪拌器對測量的影響。

　　(3)雷達料位計的特點：

　　由于雷達料位計采用了上述先進的回波處理和數(shù)據(jù)處理技術(shù)，加上雷達波本身頻率高，穿透性能好的優(yōu)點，所以，雷達料位計具有比接觸式料位計和同類非接觸料位計更加優(yōu)良的性能。

　?、倏稍趷毫訔l件下連續(xù)準(zhǔn)確地測量。

　?、诓僮骱唵危{(diào)試方便。

　　③準(zhǔn)確安全且節(jié)省能源。

　　④無需維修且可靠性強。

　?、輲缀蹩梢詼y量所有介質(zhì)。

　　三、安裝應(yīng)注意的問題

　　(1)當(dāng)測量液態(tài)物料時，傳感器的軸線和介質(zhì)表面保持垂直;當(dāng)測量固態(tài)物料時，由于固體介質(zhì)會有一個堆角，傳感器要傾斜一定的角度。

　　(2)盡量避免在發(fā)射角內(nèi)有造成假反射的裝置。特別要避免在距離天線最近的1/3錐形發(fā)射區(qū)內(nèi)有障礙裝置(因為障礙裝置越近，虛假反射信號越強)。若實在避免不了，建議用一個折射板將過強的虛假反射信號折射走。這樣可以減小假回波的能量密度，使傳感器較容易地將虛假信號濾出。

　　(3)要避開進料口，以免產(chǎn)生虛假反射。

　　(4)要避免安裝在有很強渦流的地方。如：由于攪拌或很強的化學(xué)反應(yīng)等，建議采用導(dǎo)波管或旁通管測量。

　　(5)傳感器不要安裝在拱形罐的中心處(否則傳感器收到的虛假回波會增強)，也不能距離罐壁很近安裝，安裝位置在容器半徑的1/2處。

　　(6)若傳感器安裝在接管上，天線必須從接管伸出來。喇叭口天線伸出接管至少10mm。棒式天線接管長度100或250mm。接管直徑最小250mm?？梢圆扇〖哟蠼庸苤睆降姆椒?，以減少由于接管產(chǎn)生的干擾回波。

　　7)關(guān)于導(dǎo)波管天線：導(dǎo)波管內(nèi)壁一定要光滑，下面開口的導(dǎo)波管必須達到需要的液位，這樣才能在管道中進行測量。傳感器的類型牌要對準(zhǔn)導(dǎo)波管開孔的軸線。若被測介電常數(shù)小于4，需在導(dǎo)波管末端安裝反射板，或?qū)?dǎo)波管末端彎成一個彎度，將容器底的反射回波折射走。

　　四、應(yīng)用中存在的問題及解決方法

　　有些工況下所使用的雷達料位計，因為傳感器安裝位置不當(dāng)及條件所致，出現(xiàn)了一些問題，下面將對一些使用中的問題提出解決方案,供大家參考。

　　1.探頭結(jié)疤和頻繁故障的解決方法

　　個辦法是將探頭安裝位置提高，但是有時候安裝條件限制，不能提高的情況下，就應(yīng)采用將料位測量值與該槽的泵聯(lián)鎖的辦法，解決這一難題：將料位設(shè)定值減小0.5m左右，當(dāng)料位達到該值時，即可停進料泵或開啟出料泵。

　　2.雷達料位計被淹相應(yīng)的改進辦法

　　解決這種問題的辦法是將雷達料位計改為導(dǎo)波管式測量。仍在原開孔處安裝導(dǎo)波管式雷達料位計，導(dǎo)波管高于排汽管0.2m左右，這樣一來，即使出現(xiàn)料漿從排汽管溢出的惡劣工況，也不會使料位計天線被料漿淹沒，而且避免了攪拌器渦流的干擾及大量蒸汽從探頭處冒出，減少了對探頭的損害，同時由于導(dǎo)波管聚焦效果好，接收的雷達波信號更強，取得了很好的測量效果。使用導(dǎo)波管測量方式，可以改善表計測量條件，提高儀表測量性能