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雷达物位计的测量原理资料下载
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2021-04-05
小峰
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文章通过高频雷达物位计在山西兆丰铝业有限责任公司氧化铝生产中应用实践，对雷达物位计的测量原理、特点、安装注意事项、使用方面进行探讨，对规避虚假回波，更好地应用雷达物位计做雷达物位计应用经验总结。
目前，氧化铝工艺越来越先进，自动化投入要求很高，虽然原有的差压式、静压式、浮球式、超声波等常用的液位测量仪表都有各自的优点，但同时因生产现场条件的影响也有各自的缺点。然而作为非接触式高频雷达物位计能很好适应氧化铝特殊的生产工况，不受各种介质、高温、蒸汽、粉尘、泡沫等影响，以山西兆丰铝业有限责任公司为例，原料、溶出、沉降、分解、焙烧、蒸发六大主要生产车间95%的槽罐介质测量都在采用雷达物位计。但在测量的过程中有时也会产生虚假回波，显示假液面。为避免虚假回波的产生，将从以下几方面进行探讨。
1、雷达物位计的测量原理
能量很低的微波脉冲通过天线系统发出，经被测介质表面反射后，再被天线接收，经历的时间通过电子部件处理得出介质与探头之间的距离，送DCS控制系统进行显示、报警。微波从被发射－反射－接受的时间与探头到介质表面的距离成正比，关系为：D=CT/2。公式中：微波的传输速度C为常数，测出雷达物位计记录微波经历的时间T，可得出液面到雷达天线的距离D。空罐槽的高度E减去雷达天线测距离D就可以得出实际液位的高度。如图1所示：L=E-D。公式中：L表示槽罐实际液位；E表示槽罐自身高度；D表示雷达测量距离。
2、雷达物位计的特点
①测量高度可以灵活更改，适宜多种不同高度槽罐测量
例如制造有限公司26G（）YR-DR90系列测量范围在100m-70m内可以任意设置。测量范围与雷达物位计的选型即天线有关。
②应用场合比较广，可连续准确地测量
高频雷达物位计作为非接触式液位测量仪器，采用一体化设计，主要有金属外壳、电子部件、天线系统组成，使用中不存在机械磨损。天线等关键部件采用高质量的材料，抗腐蚀能力强。雷达物位计采用的是发射、接收电磁波，在氧化铝生产应用中，YR-DR90系列高频雷达物位计发射出的微波脉冲无论各种被测介质都能够反射，并且雷达物位计有棒式、多种喇叭式、缆式能够应用在更复杂的工矿条件，不受高温、泡沫、粉尘、蒸汽等的影响。故雷达物位计在恶劣条件下功效显著，无论是有毒介质，还是腐蚀性介质，也无论是液体还是浆状、固体介质，它都可以连续准确地测量。
③安装、维护方便，操作简单
雷达物位计质量轻，通过螺纹或法兰连接安装在槽罐的上面，可采用二线制的24VDC供电，功耗低、用电安全，一名维护人员就可操作、维护，并且能通过表头显示报警故障。根据模块提示的错误代码，维护人员能及时分析故障，予以排除，或者为降低成本也可以寻找几个坏的雷达物位计，将里面的电子部件重新拼凑组装。参数设定方便，如YR-DR90系列雷达物位计可通过显示模块调试设定，也可用的手操器或装有WARE软件和文件的计算机进行设定。
3、雷达物位计的安装、使用
高频雷达物位计发射的电磁波由反射体（被测液面）反射，同时也会受到其他反射体的干扰，如容器壁、料面波动、搅拌等影响产生虚假回波，造成错误液位，因此高频雷达物位计的安装十分重要。
①天线和介质表面距离需要保持一定的距离。是为了防止被测介质接触天线，在天线上会造成粘附，从而影响测量。如果在使用过程是天线上出现粘附，粘附对微波会造成强烈的反射，产生虚假回波，显示满液位，需要及时清理，以免长期出现假液位。
②设计安装在有容器接管的槽罐上时，要保证天线下端末端伸出容器管至少10mm。是为了防止容器接管对测量产生干扰。
③雷达物位计要安装在易于安装接线、工人调试、拆卸、清理的位置。
④在球形或拱形罐顶上安装雷达物位计时，应该尽量将雷达物位计安装在罐顶半径的1/2处。如果安装在罐顶中央会产生多重虚假回波。
⑤要保证高频雷达物位计与容器壁的距离。如果保证不了与容器壁位置，容器壁上粘附的介质将会导致产生虚假回波，出现假液位。
⑥雷达物位计的安装应避开料流或料流上面。例如我单位原料车间泵池上的雷达物位计，因没有无法避开料流，虚假回波很多，测量结果不准确，经过多次变更安装位置，都无法规避虚假回波。最后只能选用安装静压液位计，通过压力测算距离。
⑦高频雷达物位计要垂直对准被测介质表面，物位计的安装位置必须选择一个没有其它装置阻挡雷达信号的地方。如果计划安装物位计的容器内有限位开关、工字钢支架、梯子、加热管等物体，它们都会反射很强的电磁波，产生的虚假回波信号强度会超过真实回波的信号强度，出现假液位。所以在设计的时候，必须确认在传感器和被测介质之间没有凸出物或支撑物等遮挡物。如果容器内的遮挡物造成虚假回波，可以通过采取有效措施来规避，比如可以在这些遮挡物上安装斜的折射板，将雷达信号折射走，使其反射不到物位计上，避免造成虚假回波。
⑧由于氧化铝工艺中槽罐多，基本处于露天状态，为了防止雷达物位计的电子部件防潮进水必须使电缆入口前面的连接电缆向下，并且电子部件要做好防水处理。
⑨在使用高频雷达物位计测量的过程中，主要的维护操作是进行虚假回波存储。首先在空仓的时候进行干扰存储，可以防止其他因素造成的虚假反射。
如果容器内有搅拌器，一旦搅拌器被启动，会产生多个虚假信号，需要对每个虚假回波进行存储。对于搅拌器容器，维护人员要保证来自搅拌器各个方向产生的虚假回波都被存储。
如果是使用过程中有错误液位显示，可以采用绳子测量方法确定其真实液位，然后通过调试模块或者电脑根据回波曲线图，单独存储这一段的虚假回波。
为保证高频雷达物位计在氧化铝生产中测量各种介质液位的准确性，一定要注意在安装上和使用中采用最佳存储虚假回波设置。高频雷达物位计在液位测量中使用方便，维护简单，不受企业工况环境影响测量精度高，随着性价比的提高，在工业生产中应用将更广泛。
文章作者：山西兆丰铝业有限责任公司 冷雄燕(mbbeetchina)
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