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                  江蘇紅光儀表廠雷達液位計說明書

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                  雷達液位計采用“發射一反射一接收”的工作模式。其測量原理是:雷達液位計的天線發射出電磁波,這些波經被測對象表面反射后,再被天線接收,電磁波從發射到接收的時間與到液面的距離成正比,雷達液位計記錄脈沖波經歷的時間,而電磁波的傳播速度為常數,則可計算出液面到雷達天線的距離,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)及一些應用參數來設定,應用參數將自動使儀表適應測量環境,對應于4}20mA輸出。
                  (江蘇紅光儀表廠雷達液位計說明書)

                  (江蘇紅光儀表廠雷達液位計說明書)

                  摘要:導波雷達液位計在液位測量中發揮著越來越重要的作用。介紹導波雷達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在工業設備液位和界面測量中的應用。
                  物料液位是工業生產中的一個重要參數,測量液位的方法有很多[1],針對不同的工況和介質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用范圍。導波雷達液位計(GuidedWaveRadar,GWR)由于具有先進的雷達測量技術,測量時不受介質、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,測量結果精度較高,故在液位測量中發揮著越來越重要的作用。 1導波雷達液位計的測量原理 GWR是依據時域反射原理為基礎的雷達液位計。雷達液位計的電磁脈沖波以光速沿著波導體(探頭)向下傳送,當遇到被測介質表面時,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時間,而發射裝置與被測介質表面的距離同傳導時間成正比,經計算就可得到液位高度[3-4]。 脈沖發射裝置發射的電磁波信號到達介質表面并返回時,信號會衰減。此時,信號強度與介質的介電常數成正比[5],介電常數越大,反射信號越強;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為1.4的介質液位。另外,高導電性介質(如水)產生較強的反射脈沖;而低導電性介質(如烴類)產生較弱的反射脈沖,低導電性介質使得某些電磁波能沿探頭(波導體)穿過液面向下傳播,直至完全消散或被一種較高導電性的介質反射回來。根據這一特點,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應遠大于界面上液體的介電常數。 2導波雷達液位計的組成 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。Magnetrol公司的GWR適用的介質溫度可達400℃,其壓力可高達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,且在所有應用場合中應首先考慮使用,但是該種探頭的長度應控制在5m內,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,死區的大小與測量介質的介電常數成反比。如果測量介質的介電常數越大,測量時的死區越??;反之,死區越大。對于不同廠家的產品,死區的大小都有差別,Magnetrol公司探頭的死區范圍為25~150mm。在確定探頭長度時需要將死區的大小考慮在內,應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根據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。旁路管應遵照項目的管道設計規范進行設計。對于腐蝕性較高的介質還應考慮一定的腐蝕余量,如應符合美國腐蝕工程師協會(NACE)的標準等。旁路管與設備連接時,其法蘭連接管口應完全垂直于旁路管,其中心線與設備管口的中心線應在同一水平面上,必要時可使用夾具裝置(JigSet)校正。應根據探頭的長度來確定旁路管的長度,如果旁路管過長,還應在測量范圍的中心位置使用機械支撐,對旁路管起到支撐作用。旁路管的制作應根據項目的要求確定,圖4所示為某項目所用的機械支撐。 4GWR在液位測量中的應用 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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