水泥倉(cāng)料位計(jì)
江蘇奧科儀表有限公司
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大家知道，物位測(cè)量在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中具有十分重要的作用。它通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)控指定儲(chǔ)罐內(nèi)物料的使用情況，可以確保各工業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的用料平衡和生產(chǎn)的安全進(jìn)行。
隨著科技的進(jìn)步，尤其是傳感器技術(shù)、集成電路芯片設(shè)計(jì)工藝以及物位測(cè)量算法的發(fā)展，物位測(cè)量技術(shù)也取得重大進(jìn)展，一大批多功能、高精度的物位測(cè)量?jī)x表涌現(xiàn)出來(lái)。按不同物位計(jì)采用的不同測(cè)量原理劃分，有浮力式、壓力式、超聲式、雷達(dá)式物位計(jì)等等。在這些種類繁多的物位計(jì)中，雷達(dá)式物位計(jì)無(wú)疑是技術(shù)zui為先進(jìn)，也是zui為復(fù)雜的。那么，雷達(dá)物位計(jì)是怎樣工作的呢？這里針對(duì)雷達(dá)物位計(jì)工作原理淺析如下：
與超聲波物位計(jì)類似，雷達(dá)物位計(jì)的工作原理同樣采用發(fā)射—反射—接收的工作模式，所不同的是雷達(dá)物位計(jì)將超聲波物位計(jì)使用的超聲波換為了射頻信號(hào)。雷達(dá)物位計(jì)的天線以波束的形式發(fā)射電磁波信號(hào)，發(fā)射波在被測(cè)物料表面產(chǎn)生反射，反射回來(lái)的回波信號(hào)仍由天線接收。電磁波從發(fā)射到接收的時(shí)間與到物料的距離成正比，通過(guò)雷達(dá)物位計(jì)記錄的電磁波的發(fā)射與接收時(shí)間，可以推算出實(shí)際的物位值。
水泥倉(cāng)料位計(jì)產(chǎn)品分類
雷達(dá)物位計(jì)按工作方式可分為接觸式雷達(dá)物位計(jì)和非接觸式雷達(dá)物位計(jì)，具體如下：
1、非接觸式（射空雷達(dá)）雷達(dá)物位計(jì)
非接觸式雷達(dá)物位計(jì)常用喇叭或桿式天線來(lái)發(fā)射與接收微波，儀表安裝在料倉(cāng)頂部，不與被測(cè)介質(zhì)接觸，微波在料倉(cāng)上部空間傳播與返回。
非接觸式雷達(dá)物位計(jì)，按照微波的波形又可分為脈沖雷達(dá)物位計(jì)和調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)物位計(jì)。
2、接觸式雷達(dá)物位計(jì)
接觸式雷達(dá)物位計(jì)一般采用金屬波導(dǎo)體（桿或鋼纜）來(lái)傳導(dǎo)微波，儀表從倉(cāng)頂安裝，導(dǎo)波直達(dá)倉(cāng)底，發(fā)射的微波沿波導(dǎo)體外部向下傳播，在到達(dá)物料面時(shí)被反射，沿波導(dǎo)體返回發(fā)射器被接收。
這種可以通過(guò)導(dǎo)波線或?qū)РU直接接觸所測(cè)物料來(lái)測(cè)量的接觸式雷達(dá)物位計(jì)，主要是導(dǎo)波雷達(dá)物位計(jì)，根據(jù)其采用的金屬波導(dǎo)體不同，又可進(jìn)一步細(xì)分為：纜式（單/雙）、桿式（單/雙）和同軸導(dǎo)波雷達(dá)物位計(jì)。
相比接觸式雷達(dá)物位計(jì)，非接觸式雷達(dá)物位計(jì)具有安裝簡(jiǎn)單、維護(hù)量少、使用方式靈活、不受到倉(cāng)內(nèi)粉塵、溫度等因素的影響等優(yōu)點(diǎn)，是近年來(lái)發(fā)展zui快的一種測(cè)量?jī)x器。
技術(shù)原理
1、脈沖雷達(dá)物位計(jì)
脈沖雷達(dá)物位計(jì)將發(fā)射微波脈沖，以光速（在空氣中）傳播，碰到被測(cè)介質(zhì)表面（介電常數(shù)必須大于傳播介質(zhì)的介電常數(shù)），部分微波被反射回來(lái)（反射量取決于料面平整度/介電常數(shù)大小），被同一天線接收，介質(zhì)的反射量（率）越大，信號(hào)就越強(qiáng)，越好測(cè)量；反射量（率）越小，信號(hào)就越弱，越容易受干擾。準(zhǔn)確的識(shí)別發(fā)射脈沖與接收脈沖的時(shí)間間隔△t，從而進(jìn)一步計(jì)算出天線到被測(cè)介質(zhì)表面的距離D。
脈沖雷達(dá)原理圖
2、調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)物位計(jì)
FMCW雷達(dá)用24GHZ作為測(cè)量基頻（載頻），2GHZ為調(diào)節(jié)頻寬,整個(gè)掃描時(shí)間為7ms，完成一次線性掃描，信號(hào)發(fā)射后，經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間延遲后，接受到回波信號(hào)。在線性掃頻中產(chǎn)生的時(shí)間差，將正比例液位距離，由于有許多反射波，將所有的回波時(shí)間進(jìn)行快速傅立葉（FFT）變換，將時(shí)間信號(hào)轉(zhuǎn)換成有一定能量的頻譜，視頻譜比較高和比較陡的信號(hào)為有用信號(hào)。
調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)物位計(jì)原理圖
3、導(dǎo)波雷達(dá)物位計(jì)
導(dǎo)波雷達(dá)發(fā)出高頻微波脈沖沿著探測(cè)組件（鋼索或者鋼管）傳播，當(dāng)遇到被測(cè)介質(zhì)時(shí)，由于介電常數(shù)突變，引起發(fā)射，一部分脈沖能量被發(fā)射回來(lái)。發(fā)射脈沖與反射回來(lái)的脈沖的時(shí)間間隔與被測(cè)介質(zhì)的距離成正比。
三、應(yīng)用區(qū)別
雷達(dá)物位計(jì)的應(yīng)用范圍很廣泛，涵蓋了電力、鋼鐵、冶金、水泥、石油化工、造紙、食品等領(lǐng)域，但是應(yīng)用不同原理的雷達(dá)物位計(jì)，其解決的應(yīng)用工況也各有不同。
脈沖雷達(dá)物位計(jì)一般可以用于大部分應(yīng)用場(chǎng)合，主要針對(duì)圓柱形、35米以內(nèi)罐體介質(zhì)的液位測(cè)量；但對(duì)于球形罐或者帶有攪拌功能的液體儲(chǔ)罐，就需要使用導(dǎo)波雷達(dá)物位計(jì)進(jìn)行測(cè)量；而針對(duì)大量程、粉塵較大的容器或儲(chǔ)罐，就必須使用能量大、抗干擾能力強(qiáng)的調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)物位計(jì)。
選型參數(shù)表
罐/容器信息
儲(chǔ)罐類型：
□儲(chǔ)罐 □ 反應(yīng)罐 □ 分離罐 □ 船用儲(chǔ)罐
儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)： □ 罐材質(zhì)： □壓力： m
罐尺寸： □ 罐高度： m □直徑： m
罐頂： □ 拱頂式 □ 平頂式 □ 敞口式 □ 錐頂式
罐底： □ 錐底 □ 平底 □ 斜坡底 □ 弧形底
安裝： □ 頂部安裝 □ 側(cè)面安裝
□旁通管安裝 □ 導(dǎo)波管安裝
罐頂安裝接管（重要信息）
接管高度 mm 接管直徑 mm
測(cè)量介質(zhì)
介質(zhì)名稱： □ 液體 □ 固體 □ 混合介質(zhì)
介質(zhì)溫度： ℃ 介電常數(shù)： m
掛 料： □ 是 □ 否
攪 拌： □ 是 □ 否
過(guò)程連接
螺 紋：（□ G1?″ □ 1?″NPT）法蘭（DN= ） 法蘭（ANSI= ）
電 源：
□ 24V DC兩線制 □ 24V DC 四線制 □ 220V AC四線制
輸 出： □ 4-20mA □ HART
顯 示： □ 帶表頭顯示編程 □ 不帶表頭顯示編程
安裝指導(dǎo)：
下述安裝指導(dǎo)適用于桿式和纜式探頭，管式探頭測(cè)量與安裝方式無(wú)關(guān)。
1、安裝位置：
a、距離罐壁的距離建議為罐直徑的1/6－1/4（至少300mm，混凝土罐至少400mm）；
b、不要安裝在金屬罐中間；
c、不要裝在下料口處；
d、選擇探頭長(zhǎng)度時(shí)，注意探頭底部距罐底約大于30mm；注意介質(zhì)溫度。
2、罐內(nèi)障礙物：
安裝時(shí)注意探頭距離障礙至少200mm。
3、干擾的祛除：
a、干擾回波抑制：軟件可實(shí)現(xiàn)對(duì)干擾回波的抑制，從而達(dá)到理想測(cè)量效果；
b、旁通管及導(dǎo)波管（僅適用于液體）對(duì)于粘度不打于500cst，可采用旁通管，導(dǎo)波管或管式來(lái)避免干擾。
4、液體標(biāo)準(zhǔn)安裝：
對(duì)于粘度≤500cst且不易產(chǎn)生粘附的介質(zhì)，管式探頭是理想方案，其特點(diǎn)如下：
a、卓越的可靠性；
b、可用于介電常數(shù)大于等于1.4的任何介質(zhì)，測(cè)量與介質(zhì)的導(dǎo)電性無(wú)關(guān)；
c、罐內(nèi)障礙物及短管尺寸不影響測(cè)量；
d、比桿式探頭能承受的橫向壓力高；
e、對(duì)于高粘度的介質(zhì)，建議使用桿式探頭。
5、臥罐及立罐上的安裝：
a、管式探頭及桿式探頭zui長(zhǎng)可到6米對(duì)于測(cè)量距離超過(guò)6米的罐，可選用8mm纜式探頭；
b、安裝及固定方式同固體粉倉(cāng)測(cè)量；
c、對(duì)距罐壁的距離無(wú)限制，只要避免探頭接觸罐壁即可；
d、如果罐內(nèi)障礙物比較多或過(guò)于靠近探棒時(shí)，請(qǐng)選用管式探頭。
6、腐蝕性介質(zhì)測(cè)量：
如果測(cè)量腐蝕性介質(zhì)，可選用桿式探頭套一個(gè)塑料套管進(jìn)行測(cè)量。
