李寧

[摘要]本文介紹了導(dǎo)波雷達物位計的工作原理、技術(shù)特點，并結(jié)合實際項目介紹其選用方法及安裝使用要求等

[關(guān)鍵詞]導(dǎo)波雷達物位計、精度、天線、波束角、介質(zhì)

[中圖分類號]TN95 [文獻標識碼]A [文章編號]1672-5158（2013）06-0023-01

一、前言

目前，隨著工業(yè)和儀表技術(shù)的發(fā)展，在越來越多的工廠中采用雷達物位計來監(jiān)控反應(yīng)釜、聚合釜及罐等關(guān)鍵設(shè)備的物位狀況，從而反饋相關(guān)信息做為反應(yīng)、聚合控制的依據(jù)。本文將結(jié)合項目，談?wù)劰P者對導(dǎo)波雷達物位計的工作原理、技術(shù)特點、選型要點和安裝使用要求等各個方面的一些理解。

二、導(dǎo)波雷達物位計工作原理

導(dǎo)波雷達物位計是一種微波物位計，根據(jù)測量能量波運動過程的時間差來確定物位變化情況。由電子裝置對微波信號進行處理，最終轉(zhuǎn)化成與物位相關(guān)的電信號。

這里的能量波是脈沖能量波，能量輻射水平低（頻率一般比智能雷達物位計低），一般脈沖能量波的最大脈沖能量為hnW左右（平均功率為1μW左右），不會對其他設(shè)備以及人員造成輻射傷害。

導(dǎo)波雷達物位計用于對液體、漿料及顆粒料等介電常數(shù)比較小的介質(zhì)（≥1.4）進行非接觸式連續(xù)測量，適用于溫度和壓力變化大、有隋性氣體或蒸汽存在的場合，具有通用性強、防掛料、免維護和抗干擾及準確可靠等特點。

三、導(dǎo)波雷達物位計的選用實例

在中海石油化學(xué)股份有限公司所籌建的二氧化碳可降解塑料項目中，工藝需要監(jiān)測帶攪拌設(shè)備的反應(yīng)釜中物料的液位，根據(jù)具體技術(shù)要求，采用了E+H智能型微波物位儀（導(dǎo)波雷達）Micropiiot M系列，下面將根據(jù)在項目過程中的實際運用來對導(dǎo)波雷達物位計的選型要點和安裝要求做一個闡述：

（一）選型原則：

在本項目中，采用的反應(yīng)釜規(guī)格為2.4m×3.6m（WxH），工藝要求測量范圍為0-5m，帶有攪拌槳，介質(zhì)為聚合產(chǎn)物、環(huán)氧丙烷、甲醇，操作壓力為0.3MPaG，操作溫度為60℃，精度要求為±3mm，工藝連接要求為法蘭形式，通訊類型為HART。根據(jù)以上參數(shù)，我們從以下幾個方面方面來進行選型。

（1）精度

精度是測量準確性的指標，所以我們在選型過程中必須完全保證其對測量精度的要求。

（2）介質(zhì)干擾反射

介質(zhì)對其測量都有一定的干擾反射，但就其相同的導(dǎo)波雷達物位計來說，高頻的物位計對介質(zhì)的抗干擾能力強于低頻的物位計。故在實際操作中選用了高頻導(dǎo)波雷達。

（3）介質(zhì)特性和測量值

根據(jù)介質(zhì)特性，以介質(zhì)的介電常數(shù)為依據(jù)來確定雷達波的反射率，從而進行分層測量和計算，最終得到較為準確的測量值。

（4）天線尺寸、溫度、密封

天線尺寸越大，波束角就越小，干擾回波也就越弱，所以應(yīng)該選擇天線尺寸較大者。

天線溫度的要求，根據(jù)工藝條件，一般選擇在工藝條件允許的范圍內(nèi)。如果溫度高過80℃，注意應(yīng)該選擇高溫型號的雷達天線。

天線的密封要求，如果介質(zhì)具有腐蝕性，在選擇時我們必須特別注意其密封要求，需要選擇特殊密封方式的產(chǎn)品。

（5）波束角

波束角是指雷達波的能量密度達到其最大值一半（3dB）時的角度，微波可以散射至波束角之外的區(qū)域，也可被干擾物反射回來，波束寬度直徑W是天線類型（波束角a）和測量距離D的函數(shù)：W=2×D×tan a/2

（6）導(dǎo)波管

導(dǎo)波管一般用于介質(zhì)泡沫較多，介電常數(shù)比較低甚至不導(dǎo)電的介質(zhì)，或者測量設(shè)備中存在一定的干擾因素。本項目中，為了最大限度的避免攪拌漿對導(dǎo)波雷達的干擾，保證最佳的測量效果，為其增加導(dǎo)波管，以便給測量提供相對穩(wěn)定、可靠和干擾較小的測量環(huán)境。

（7）天線延伸管

因其安裝短管內(nèi)的天線部件為屏蔽段，為了測量精度，天線喇叭必須伸出安裝短管。

（二）安裝要求

導(dǎo)波雷達物位計能否正確測量，依賴于反射波的信號。如果安裝位置，液面不能將電磁波反射回雷達天線或在信號波的范圍內(nèi)有干擾物反射干擾波給雷達物位計，雷達物位計都不能正確反映實際物位。因此，合理選擇安裝位置對雷達物位計十分重要，在安裝時應(yīng)注意以下幾點：

（1）導(dǎo)波雷達物位計天線的軸線應(yīng)與液位的反射表面垂直。

（2）導(dǎo)波雷達物位計盡量遠離出料口和進料口。

（3）針對金屬罐和塑料罐，在整個量程范圍內(nèi)要求不碰壁，對于圓型或橢圓型的容器，應(yīng)裝在離中心為1/2R（R為容器半徑）距離的位置，不可裝在圓型或橢圓型的容器頂?shù)闹行奶?，否則雷達波在容器壁的多重反射后，匯集于容器頂?shù)闹行奶?，形成很強的干擾波，會影響準確測量。

（4）導(dǎo)波雷達物位計纜式探頭或桿式探頭離罐壁最小距離不小于30厘米。導(dǎo)波雷達物位計探頭底部距罐底大約30mm。

（5）導(dǎo)波雷達物位計探頭距罐內(nèi)障礙物最小距離不小于200mm。

（6）喇叭型的導(dǎo)波雷達物位計的喇叭口要超過安裝孔的內(nèi)表面一定的距離（>10mm）。

（7）導(dǎo)波雷達物位計如果容器底部是錐型的，傳感器可以安裝導(dǎo)波雷達物位計罐頂中央，這樣可以一直測量到罐底。

（8）如果外罐壁材質(zhì)為諸如GRP之類的非導(dǎo)電材料時，微波信號同樣可被信號波束角外的干擾物（如金屬管道、爬梯、壁爐等）反射回來。因此，在信號波束角內(nèi)不能安裝此類干擾物。

（9）導(dǎo)波雷達的高頻模塊對現(xiàn)場電焊比較敏感，因此要求在其3 m之內(nèi)不能動焊。

（10）對液位波動較大的容器的液位測量，可采用附帶旁通管的液位計，以減少液位波動的影響。

四、總結(jié)

導(dǎo)波雷達物位計作為雷達物位計的一種正在廣泛的被采用，因其特殊的測量原理，使其在非接觸式的測量要求下，能準確、安全、可靠的完成測量任務(wù)。

導(dǎo)波雷達物位計的選用主要考慮其精度、測量范圍、介質(zhì)特性、天線類型和材質(zhì)、延長管、安裝要求等方面，就筆者理解選型要點中最關(guān)鍵的是介質(zhì)特性和天線類型。充分了解導(dǎo)波雷達物位計的選型原則，能夠?qū)θ蘸笳_選用、安裝及使用及維護起到一定的指導(dǎo)作用，不僅可以提高導(dǎo)波雷達物位計的使用壽命，還可以幫助我們實現(xiàn)對物位既經(jīng)濟又準確的測量。

參考文獻

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