雷达料位计应用中注意的几个关键问题

雷达料位计应用中注意的几个关键问题
针对雷达料位计在应用中遇到的不同容器、不同介质及各种复杂的测量环境，利用雷达料位计的测量原理和特点，在选型、安装和应用中采用相应的方法，解决连续生产过程中料位测量的各种问题，纠正雷达料位计在选型和安装中容易忽略的问题。

同时，对应用中的各种具体问题进行了简要分析，并提出解决方案。

雷达料位计；发射波；回波；天线；选型；安装中铝山西分公司的氧化铝生产是多工序衔接的连续作业，生产中大量使用物位测量仪表。

物位测量对于提高氧化铝生产效率，控制质量和安全环保都起到非常重要的作用。

物位测量的介质有水、浆料、粉状料；环境有较好的静态液面，也有大量蒸汽积聚的液面，有粉尘飞扬的物料，还有汽中带料的环境；有带压的，也有敞口的。

需测量的物位几乎全部需要实时测量，有相当一部分直接参与控制。

各工序物位测量中，介质的多样性、工况的复杂性、工艺要求的严格性给物位测量带来一定难度。

我们使用的物位仪表主要是雷达料位计，达刀划余台，生产厂家有E + H 公司、SIEMENS 公司、ROSEMOUNT 公司、Vega 等。

实践表明，使用好雷达料位计，重点要做好选型、安装和对不同工况有针对性地采用相应的维护措施。

雷达料位计要按要求的量程、信号、环境、介质类型、槽、罐情况选型。

1 .
1 雷达天线l ）棒式天线。

如E + H 公司生产的FMR231 型雷达，适合于测量腐蚀性介质，工作压力可达1 . 6Mpa ，被测介质温度可达200 ℃，发射角大，一般在30 °，信噪比小，精度较低，但易于清洗，常用于测量运行条件较好、口径较大、测量范围小的槽罐和腐蚀性介质。

2 ）喇叭口天线。

喇叭口天线喇叭口径大，收发性能好。

这种雷达适合于大多数测量，工作压力可达6 . 4MPa，被测介质温度最高可达350 ℃，聚焦性能好，发射角比棒式天线小。

如果是高频雷达料位计，发射角就更小，准确度更高。

如SIEMENS 公司的APEX 型雷达，测量精度可达±1mm。

许多缓冲罐、储罐、反应罐等都选用这类天线，但这类天线不适用于腐蚀性介质的测量。

3 ）抛物面天线。

这是最近推出的新型天线，多用在高频发射的雷达，由于其发射角只有3 . 5°，非常适合测量精确目标和饶过障碍物进行测量。

4 ）导波雷达。

通过导波金属或缆绳收发电磁波，属接触测量。

由于它对粉尘、蒸汽、导波杆上粘附介质等影响较小，所以更广泛地应用在固体料位和介电常数很小的液位测量。

5 ）套管天线。

当介电常数较小（1 . 6~3 ）或液面产生持续涡流或容器内装置造成假反射时，应选这类仪表。

套管对雷达波有聚焦作用，天线装在导波管中或旁路管中。

套管内径大小对雷达波传播时间产生影响，所以在参数设置时应设置套管内径参数，对行程内时间进行补偿。

另外，这类天线要求被测介质流动性好，不易挂料。

1 . 2 发射频率大多数经济型雷达都采用5 . 8GHz 或
6 . 3GHz 的微波频率，其发射角较大，容易在容器壁或内部构件上产生干扰回波。

虽然喇叭天线增大可以减小发射角，但体积增大，安装不便，而且改善有限。

采用高频率的雷达，如SIEMENS 公司的LR400 ( 24GHz ）、Vega 公司的Vega Plus40 ( 26GHz ) ，发射角可以到8°，这样即使在测量狭长的料罐物位时，也能有较高的测量精度。

1 . 3 外壳材质雷达料位计多采用铝制外壳，不耐碱腐蚀，遇到这种工况最好采用塑料外壳。

l ）为防止进料反射的虚假信号影响测量，测点应避开进料口。

固态物料测量也应避开出料口，出料处的物料没有代表性。

2 ）天线安装应垂直于界面，与罐壁距离应大于发射角波束区域，但为了防止虚假回波，也不能安装在拱型罐中心。

3 ）避开有很强涡流的区域，如有搅拌或很强的化学反应的地方，应采用旁路管或导波管安装方式。

4 ）避开振动、高压清洗及横向负载，以防损坏仪表。

5 ）采用加接管安装时，天线轴线应垂直物料表面；天线伸入罐顶足够长，保证足够回波。

需要时采用天线延伸管，同时加大接管直径，以减少接管产生的干扰回波。

6 ）底部锥型的槽罐安装时，应注意天线要对准槽底，这样虽然带来一定误差，但可以实现料位完整测量，又可以克服锥型底引起的虚
假回波。

7 ）导波管天线的安装。

导波管内壁要光滑，下面开口的导波管必须达到最低液面，才能在导波管中测量。

导波管的开孔轴线与雷达的极向标志成90 °安装，防止雷达信号极化影响测量。

当被测介质介电常数小于4 时，需在导波管末端安装反射板，或将导波管末端做成弯管，将储罐底部干扰反射、折射开。

3 . 1 量程问题在选用雷达时，往往有一种错误看法，认为选用的量程只要大于槽罐的高度就行。

事实上，雷达上标识的量程可能是它的最大量程，选型时还要看容器的特性，如贮罐表面平稳还是有波纹，甚至有搅拌。

同一型号的雷达料位计在不同情况下所能测量的实际料位有很大差别。

E + H 公司的FMR - 23lE 型雷达，量程是20m ，只是表面平稳液体可以测量20m ，如用在无搅拌有波纹的缓冲罐上，就只能测量10m 。

用其测量十几米的带有搅拌的料位时，经常测量不到低料位，这实际是选型量程不够，增加量程后问题得到解决。

同样，介质的介电常数也容易被忽略，对介电常数小的介质应注意。

3 . 2 带有泡沫的液位测量进料飞溅引起的泡沫或介质中混杂的泡沫对雷达波的反射没有影响。

对一些泡沫较少的介质，选用Saab TankRadar PRO），在介质选项中选介质泡沫，可以对有泡沫的液位进行较准确的测量。

但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。

山西分公司碳分槽的料位，由于槽内剧烈的化学反应产生大约lm 多厚的泡沫，采用包括SIEMENS 公司高频的APEX 型等多种雷达，都不能解决这一问题。

3 . 3 天线挂料问题由于蒸汽带料和多数料浆都具有很强的粘附性，雷达料位计会遇到天线挂料的问题。

挂料对介电常数小的介质没有影响，对介电常数大的介质会有影响。

在天线附近引入高压风对天线吹扫，可以防止挂料。

有些设备可选用带PTFE 的防尘罩，常温情况下，只需用塑料薄膜罩在天线上，定期清理挂料就可以了。

3 .
4 固态料位的测量固态料面不平，反射信号复杂，特别是气动传输的粉状料位。

虽然理论上粉尘对雷达没有影响，但大量粉尘也能产生散射，影响回波，采用导波雷达可以解决这一问题，已成功应用在成品仓的料位测量中。

但导波雷达的导波缆绳又容易被坚硬的物料损坏，在石灰石仓料位测量就遇到这样的问题，采用SIEMENS 公司的高频LR400 雷达，由于其发射角小，回波信号好，采用连续调频技术，抗干扰能力大大提高，固态甚至气动传输的粉料也得到准确测量。

3 .
5 带有蒸汽的液位测量实际应用中常常遇到蒸汽很大的液位测量问题，如山西分公司溶出稀释槽，安装后一直很正常，测量也比较准确，但是使用一周多后，开始出现失波现象，检查不出任何问题，重新安装又恢复正常。

这样反复多次，都不能解决问题。

理论上说蒸汽对雷达不会有任何干扰，这正是它的优点。

通过分析，认为形成干扰的不是蒸汽，而是凝结在发射天线上的冷凝水。

改用棒式天线，冷凝水顺天线流掉，问题得到解决。

增加吹扫装置也可以解决这一问题。