雷达物位计选型及实际应用

摘要：介绍了雷达物位计的用途、原理，讨论了在实际应用中要按照其要求的不同量程、环境、介质及容器情况，选用适用的型号。并提出选型、安装和应用中的一些问题。

关键字：雷达物位计、安装、型号选择

Abstract: The paper introduces the radar thing location USES, principle, and discussed the application of its requirements according to different range, environment, medium and containers, selection of a suitable model. And put forward the selection, installation and some of the problems in application.

Key word: radar thing location； installation； model selection

中图分类号：TQ056.1 文献标识码：A文章编号：

1、引言

现代工业生产中大量应用着各种原理的物位计，其中雷达物位计运用先进的雷达技术，以其优良的性能，尤其是在槽罐中有搅拌、温度高、蒸汽大、介质腐蚀性强等复杂的测量条件下，显示出其优良的性能，在工业生产中发挥着越来越重要的作用。

2、测量原理

液位测量即对液体容器内液面相对于参考水平面（一般以容器允许的最低液面或运行中的正常标准液面作为参考水平面）的高度差进行测量，用于指导对容积液面进行的控制、监视及保护， 一般环境中的液位测量都是选用差压变送器。

导波雷达物位计是一种“俯视式”时间行程测量系统。测量从参考点到物料表面的距离。探头发出高频脉冲传播，当脉冲遇到物料表面时反射回来被仪表内的电子接受器接受，并将距离信号转化成物位信号。导播雷达物位计可用于各种工况下的水、各类油品、酸碱液、浆料及固体粉料、粒料的物料测量。

3、雷达的选型及性能

在物位测量的介质中有水、浆料、粉状料；环境较好的静态液面，也有存在大量蒸汽积聚的液面；有粉尘的物料，也有空气中带料飞扬的测量环境；有带压的封闭型的容器，也有敞口的容器。大量的测量实践表明，详细了解物位计的性能，选择适用的型号和合理的安装并针对不同的工况采用相应的措施，是正确使用雷达物位计的关键环节。

雷达物位计在应用中按照生产的实际需要所需求的不同的量程、信号、环境、介质类型及所使用的容器等情况，选择适用的型号，基本要考虑到几个问题。

3.1雷达物位计的天线

雷达天线是雷达物位计的重要部件，不同类型的天线决定着雷达物位计不同的测量范围、测量介质和测量精度。

（1）杆式天线

一般杆式天线适合于测量腐蚀性介质和高温介质。这种天线工作压力中等，发射角度大，信噪较小，精度较低，由此比较适用于测量运行条件较好、口径较大、测量范围较小的罐容器和腐蚀性介质。同时，带有屏蔽管的杆式天线可在狭窄的加接管及有冷凝和粘附加接管内进行测量。

（2）喇叭天线

喇叭口天线具有喇叭口径大，收发性能好的特点，可应用与范围广的测量场合。这种天线工作压力较大，可测量高温介质，聚焦性能好，发射角比杆式天线小。高频雷达物位计的发射角会更小，测量准确度更高，测量精度可达1m，许多存储罐、缓冲罐、反应罐都采用这种天线，喇叭天线具有抗腐蚀性强且易于清洗的特点。我厂在硫磺池的液位测量的雷达物位计就是采用这种天线式雷达。

（3）抛物面天线

抛物面天线是一种新型的雷达天线，大多用于高频发射的雷达物位计上，它的特点是发射角较小，非常适合高精度的测量和避开障碍物进行测量。

3.2雷达物位计的发射频率

在实际应用中必须要考虑到雷达物位计的发射频率这个问题。大部分经济型雷达物位计都采用中等频率的微波频率，这样其发射角较大。容易在容器壁或者内部结构中产生干扰回拨，影响测量精度。虽然在喇叭天线增大的情况下可以减小发射角改善干扰波的影响，但随着天线体积的增大给安装带来困难，而且干扰波的影响减少不多。这时考虑采用高频率的雷达天线可以解决这个问题，在测量直径较小的狭长的料物罐物位时，可以达到较高的测量精度。

3.3雷达物位计的外壳材质

一般情况下，雷达物位计大多采用铝制外壳，但是这种材料不耐酸碱，不适宜在腐蚀性介质环境中工作。因此，在特殊环境中最好采用带有塑料或者带有防腐蚀涂层的外壳。

4、雷达物位计的安装

（1）安装距离。在罐上安装时，天线的安装应垂直于被测界面，与罐壁距离应大于发射角波束区域。

（2）一般由罐的内壁至安装短管的外壁之间的距离应大于罐的直径的1/6.

（3）安装位置。为防止虚假回波的干扰导致信号丢失，不能安装于拱形罐顶的中心位置

（4）为防止进料口进料过程中产生的进料反射的干扰信号影响测量，安装点不能设在进料口。同理，也应该避开出料口。

（5）在以安装的雷达物位计的信号波束内，要避免安装任何装置，如：限位开关、温度传感器等，以避免带来干扰波的影响。

（6）对称的装置，如真空环、加热线圈、挡板等都可能干扰测量。

5、雷达物位计应用中的几个问题

（1）量程的选用

在选用雷达物位计的量程时，有时往往认为选用的量程只要大于容器的高度就行。事实上，在选择其量程时要看容器的特性和被测物的特性，如贮罐被测物表面平稳还是有波纹，是否有搅拌。同一型号的雷达物位计在不同工况下所能测量的实际物位是有很大差别的。

（2）被测物带有泡面或带有蒸汽的液位测量

在测量适用中发现，进料飞溅引起的泡沫或介质中混杂的泡沫不会对雷达波的反射造成影响。对于一些泡沫较少的介质，选用型号适用的雷达物位计，在介质选项中选择介质泡沫，可以有效对泡沫进行较准确的测量。但需要引起注意的是，剧烈化学反应产生的大量厚重的泡沫会吸收和散射雷达波，回波质量很差，严重影响测量精度，甚至不能进行测量。

（3）出现乱码

在运行过程中，变送器出现乱码现象，热启动或者将电源切断后重新供电，次现象消失。经多次排查分析，肯能导致此现象的原因有俩点：在单表头变送器中，接线需将显示表头拆下，恢复时表头没插紧所致。另一种原因是接线不牢固，导致乱码。

（4）测量值偏差

在硫磺池实际测量运行过程中，雷达物位计的测量值有现场物位计指示偏差。拆下雷达物位计检查发现，雷达的探头天线上附着被测介质的固态颗粒，被测物附着在天线上导致测量值有偏差，清理干净后，测量值偏差现象消失。

6、结束语

实践表明，雷达物位计具有适应复杂的环境、应用范围广、测量精确、可进行非接触式测量和维护方便的优势，但雷达物位计也有自身的不足，只有全面了解雷达物位计的性能和原理，在实际应用中按照其要求的不同的量程、信号、环境、介质类型及使用的容器等情况，选择正确合适的型号，才能使测量更精确，对提高生产效率、控制质量和保证安全起到越来越重要的作用。

参考文献

【1】EMP40雷达液位计操作说明【Z】 上海：上海恩德斯豪自动化设备公司，2009