江蘇紅光儀表廠雷達(dá)液位計說明書

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雷達(dá)液位計采用“發(fā)射一反射一接收”的工作模式。其測量原理是:雷達(dá)液位計的天線發(fā)射出電磁波，這些波經(jīng)被測對象表面反射后，再被天線接收，電磁波從發(fā)射到接收的時間與到液面的距離成正比，雷達(dá)液位計記錄脈沖波經(jīng)歷的時間，而電磁波的傳播速度為常數(shù)，則可計算出液面到雷達(dá)天線的距離，從而測得液體的液位。
距離物料表面的距離D與脈沖的時間行程T
成正比:D=CxTl2(其中C為光速)
因空罐的距離E已知，則物位L為:L=E一D
(如圖1所示)。
通過輸人空罐高度E(=零點)，滿罐高度F(=滿量程)及一些應(yīng)用參數(shù)來設(shè)定，應(yīng)用參數(shù)將自動使儀表適應(yīng)測量環(huán)境，對應(yīng)于4}20mA輸出。
(江蘇紅光儀表廠雷達(dá)液位計說明書)

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摘要：導(dǎo)波雷達(dá)液位計在液位測量中發(fā)揮著越來越重要的作用。介紹導(dǎo)波雷達(dá)液位計的測量原理及組成，探討了常見的探頭類型、儀表安裝方式和注意事項，分析了ＧＷＲ在工業(yè)設(shè)備液位和界面測量中的應(yīng)用。
物料液位是工業(yè)生產(chǎn)中的一個重要參數(shù)，測量液位的方法有很多［１］，針對不同的工況和介質(zhì)可以使用不同測量原理的液位計［２］。吹氣法、差壓式、浮球式、電容法、超聲波等常用的液位測量儀表都有各自的特點和應(yīng)用范圍。導(dǎo)波雷達(dá)液位計（ＧｕｉｄｅｄＷａｖｅＲａｄａｒ，ＧＷＲ）由于具有先進(jìn)的雷達(dá)測量技術(shù)，測量時不受介質(zhì)、溫度、惰性氣體、蒸汽、粉塵及泡沫等影響，測量長度可靈活變更，測量結(jié)果精度較高，故在液位測量中發(fā)揮著越來越重要的作用。 １導(dǎo)波雷達(dá)液位計的測量原理 ＧＷＲ是依據(jù)時域反射原理為基礎(chǔ)的雷達(dá)液位計。雷達(dá)液位計的電磁脈沖波以光速沿著波導(dǎo)體（探頭）向下傳送，當(dāng)遇到被測介質(zhì)表面時，部分脈沖被反射形成回波并沿相反路徑返回到脈沖發(fā)射裝置，用超高速計時電路（電子表頭）精確地測量出脈沖波的傳導(dǎo)時間，而發(fā)射裝置與被測介質(zhì)表面的距離同傳導(dǎo)時間成正比，經(jīng)計算就可得到液位高度［３－４］。 脈沖發(fā)射裝置發(fā)射的電磁波信號到達(dá)介質(zhì)表面并返回時，信號會衰減。此時，信號強(qiáng)度與介質(zhì)的介電常數(shù)成正比［５］，介電常數(shù)越大，反射信號越強(qiáng)；反之，反射信號越弱。目前，Ｍａｇｎｅｔｒｏｌ公司的ＧＷＲ可用于測量最低介電常數(shù)為１．４的介質(zhì)液位。另外，高導(dǎo)電性介質(zhì)（如水）產(chǎn)生較強(qiáng)的反射脈沖；而低導(dǎo)電性介質(zhì)（如烴類）產(chǎn)生較弱的反射脈沖，低導(dǎo)電性介質(zhì)使得某些電磁波能沿探頭（波導(dǎo)體）穿過液面向下傳播，直至完全消散或被一種較高導(dǎo)電性的介質(zhì)反射回來。根據(jù)這一特點，可采用ＧＷＲ測量兩種液體的界面（如油／水界面），條件是界面下的液體介電常數(shù)應(yīng)遠(yuǎn)大于界面上液體的介電常數(shù)。 ２導(dǎo)波雷達(dá)液位計的組成 ＧＷＲ主要包括液位計電子表頭、過程連接和探頭３個部分，如圖１所示。其中，過程連接包括法蘭連接及螺紋連接２種，圖１所示為法蘭連接。ＧＷＲ適用于測量絕大部分過程容器和儲罐、連接容器和旁路容器的液位，測量的溫度和壓力限制在探頭的額定溫度和壓力范圍內(nèi)。Ｍａｇｎｅｔｒｏｌ公司的ＧＷＲ適用的介質(zhì)溫度可達(dá)４００℃，其壓力可高達(dá)３４．４５Ｐａ（５０００ｐｓｉｇ）。另外，如果工藝過程溫度過高，還可將ＧＷＲ裝在容器的旁路管中，這樣能起到一定的降溫作用。 ３ＧＷＲ探頭與旁路管 ３．１探頭 在實際應(yīng)用中，ＧＷＲ探頭的選擇十分重要。探頭主要有同軸式、雙桿式（硬纜或軟纜）和單桿式（硬纜或軟纜）３種［６－７］，如圖２所示。 同軸式探頭是所有探頭配置中最有效的，且在所有應(yīng)用場合中應(yīng)首先考慮使用，但是該種探頭的長度應(yīng)控制在５ｍ內(nèi)，否則不便于運輸和安裝（一般情況下，若測量范圍超過３ｍ，則建議使用軟纜式的探頭）。若流體有較大的波動，建議使用同軸式探頭和硬桿式探頭，因為它們具有一定的抗震性；若波動或測量范圍太大則必須用軟纜式探頭，以便在探頭外另加保護(hù)套管。值得注意的是，為保證信號傳輸過程中不受障礙物的干擾，除同軸式探頭外，其他類型的探頭都有一定的空間要求。由于探頭有一定死區(qū)，死區(qū)的大小與測量介質(zhì)的介電常數(shù)成反比。如果測量介質(zhì)的介電常數(shù)越大，測量時的死區(qū)越小；反之，死區(qū)越大。對于不同廠家的產(chǎn)品，死區(qū)的大小都有差別，Ｍａｇｎｅｔｒｏｌ公司探頭的死區(qū)范圍為２５～１５０ｍｍ。在確定探頭長度時需要將死區(qū)的大小考慮在內(nèi)，應(yīng)確保探頭能插入到最低液面下的一定距離。Ｍａｇｎｅｔｒｏｌ公司的ＧＷＲ在測量最低液位時，要求選擇的探頭長度應(yīng)確保探頭能插入到液面下２５～１５０ｍｍ。 ３．２ＧＷＲ旁路管 在測量液位時，ＧＷＲ可以直接插入設(shè)備中，或裝在旁路管里。旁路管由管道部門或ＧＷＲ供貨商提供。旁路管與探頭的連接方式應(yīng)根據(jù)所用探頭的連接方式而定，可以是法蘭連接，也可以是螺紋連接。 如圖３所示為ＧＷＲ旁路管。旁路管應(yīng)遵照項目的管道設(shè)計規(guī)范進(jìn)行設(shè)計。對于腐蝕性較高的介質(zhì)還應(yīng)考慮一定的腐蝕余量，如應(yīng)符合美國腐蝕工程師協(xié)會（ＮＡＣＥ）的標(biāo)準(zhǔn)等。旁路管與設(shè)備連接時，其法蘭連接管口應(yīng)完全垂直于旁路管，其中心線與設(shè)備管口的中心線應(yīng)在同一水平面上，必要時可使用夾具裝置（ＪｉｇＳｅｔ）校正。應(yīng)根據(jù)探頭的長度來確定旁路管的長度，如果旁路管過長，還應(yīng)在測量范圍的中心位置使用機(jī)械支撐，對旁路管起到支撐作用。旁路管的制作應(yīng)根據(jù)項目的要求確定，圖４所示為某項目所用的機(jī)械支撐。 ４ＧＷＲ在液位測量中的應(yīng)用 ４．１ＧＷＲ的合理安裝 合理選擇安裝位置對ＧＷＲ十分重要，將影響到測量?

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