隨著化工生產(chǎn)的自動化程度的提高，控制系統(tǒng)現(xiàn)場儀表的應用越來越廣泛。儀表進入了一個新的發(fā)展時期，新型儀表不斷出現(xiàn)。雷達液位計就是近幾年開始應用的新型測量儀表。在石油、化工等行業(yè)得到廣泛應用，尤其適用于各種高溫、高壓、強腐蝕的惡劣環(huán)境。雷達技術最初應用于軍事，后來擴展到用于監(jiān)控民用飛機，將雷達技術應用到液位測量是近20年的事情。其間大致有三個發(fā)展階段：射空雷達(PTOF)，調(diào)頻連續(xù)波雷達(FMCW)，導波雷達(TDR)。雷達是通過發(fā)射———反射———接收電磁波來測量液位的。電磁波由雷達液位變送器天線發(fā)射，通過空間或導波體向下傳遞，到達被測介質(zhì)表面反射后，再被變送器天線接收到，電磁波從發(fā)射到接收的時間與到達液位的距離成正比，其關系式如下：D=CT/2L=E- D式中：D———天線到液位的距離C———電磁波傳播速度 C=300000km/sT———電磁波運行時間L———罐的液位值E———測量基準點至罐底距離雷達液位變送器記錄電磁波經(jīng)歷的時間，而電磁波的傳播速度為常數(shù)，則可計算出液位到達雷達天線的距離，從而可得出被測液位的量值。雷達液位變送器采用與介質(zhì)非接觸的測量方式，具有準確度高、無可動部件、安裝簡單、使用可靠、受介質(zhì)影響小等優(yōu)點。雷達液位變送器發(fā)射的電磁波有調(diào)頻連續(xù)式和脈沖波兩種形式。采用調(diào)頻連續(xù)波技術的液位計功耗大，需用四線制，電子電路復雜，性能好，價格貴。而采用雷達脈沖波技術的液位計功耗低，可用二線制24VDC供電，容易實現(xiàn)本質(zhì)安全防爆，準確度高，適用范圍廣。1 雷達液位計的技術特點1) 電磁波能夠穿透真空，不需要傳輸媒介，不受大氣、霧氣、泡沫、掛料影響。2) 雷達液位計采用一體化設計結構，無可動部件，不存在機械磨損，運行穩(wěn)定，使用壽命長。3) 測量準確度高，分辯率可達1mm;測量范圍大，最大測量范圍可達40m，特別適用于高大貯罐的測量。4) 采用非接觸測量，不受被測介質(zhì)各種物理特性的影響，特別是在溫度較高、壓力較高、腐蝕性和蒸汽較大的場合更能發(fā)揮其優(yōu)越性。5) 導波雷達與常規(guī)雷達發(fā)射量相比，約為其10%，同時通過導波體返回的信號能量強，基本無干擾。2 雷達液位計安裝的注意事項1) 雷達液位計的軸線須與液面垂直以增強反射波強度。2) 圓形或橢圓形的容器，應安裝在離中心1/2R距離的罐頂位置;防止容器壁多重反射后形成強干擾波影響準確測量。3) 如果液位波動較大，可采用旁通管安裝。雷達液位計與其它液位計比較有明顯的優(yōu)勢。雷達液位計安裝簡單、維護量低、價格較高。但是隨著近幾年價格的逐年下降，使用范圍逐漸擴大。3 故障分析處理案例一：一臺雷達液位計，正在使用的時候忽然液位在一直快速上升，之后超過范圍就不動了。開始，按照說明書上的介紹調(diào)整參數(shù)，進行空罐檢測，可是都沒有用，后來工藝催得緊，干脆換掉。換下來后，在下面用水試沒有問題，問題到底出在哪兒呢?經(jīng)過認真分析和后來的多次問題的處理發(fā)現(xiàn)，之所以使用中出現(xiàn)不能檢測，主要是天線本身掛上了介質(zhì)。這臺雷達液位計用來檢測苯罐液位，苯在溫度低于6攝氏度的時候會結晶，其實也就是上凍。同時苯又是一種容易揮發(fā)的液體，為了防止苯在冬季的結冰，工藝在儲罐上設計有環(huán)管蒸汽加熱，這就造成了冬季的時候苯依舊在儲罐內(nèi)揮發(fā)。雷達液位計沒有保溫和伴熱，并且有時安裝在管的頂部的管口上，溫度要遠低于儲罐內(nèi)溫度，這樣冬季的時候，苯蒸汽碰到液位計的天線會受冷凝結最終結冰，影響雷達液位計的使用。后來再出現(xiàn)這樣的問題，采取的辦法是把儀表拆下，對天線進行清理，做過這樣的工作之后問題通常都能消除。因此在這提醒大家，如果是冬季出現(xiàn)的問題，首先考慮一下保溫和伴熱。要想從根本上解決這個問題，可考慮換型。如果要測量有凝結現(xiàn)象的液體時可以考慮使用帶吹掃裝置的雷達物位計，風可以由內(nèi)部直接吹著發(fā)射天線，這樣可以解決這種現(xiàn)象。或者在喇叭口處包層塑料布透明膠密封，以減輕天線處結晶。減少維護頻率。案例二：2006年5月，某大型化工企業(yè)儀表工作人員巡檢時發(fā)現(xiàn)三聚氰胺裝置的雷達液位計儀表輸出老是在最大值。應該是有障礙物造成發(fā)射波受阻，使液位計測得距離最小。經(jīng)細心檢查發(fā)現(xiàn)石英窗下面有水柱，通常用水沖洗后便會正常工作。但是，石英晶體沾上了物料或臟污物質(zhì)，則需要及時清洗，具體方法是：關掉球閥，拆下罩子法蘭和石英實體窗法蘭，用綢布蘸酒精、汽油等溶劑擦拭石英表面，不可用堿性溶劑擦洗，最后將石英玻璃擦干靜，儀表指示恢復正常。注意：在清洗過程中，不要拆開石英固定螺釘，不要用金屬鉗子，以免損傷石英表面的噴涂層。重裝石英窗法蘭時，石墨不銹鋼纏繞墊要按工廠要求更換新的。案例三：某鋁業(yè)公司用雷達液位計測量預脫硅槽液位，是帶攪拌器的漿料罐，有伴熱管。罐高 20 米，直徑 10 米。安裝位置在罐頂1/6D 處，躲開攪拌漿葉并且做了回波干擾抑制。現(xiàn)象：剛安裝上是好的，生產(chǎn)一段時間后就死機，操作沒有反應液晶顯示不變。更換液位計后還是這樣，開始是好的，一段時間后也是死機。查回波曲線、干擾抑制都正常。經(jīng)過多次反復、歸納總結。最后確定原因是溫度過高，表頭電子元件部分溫度超過65°造成的。生產(chǎn)過程中要保持漿料溫度，溫度傳導至雷達液位計表頭，溫度散不出去超出電子部分的使用溫度。解決方法是加散熱片，或者改為高溫型。改裝后儀表回波曲線正常，工作正常。案例四：工況介紹：測量距離為10~11m 的金屬錐形底倉，測量介質(zhì)為漿料。故障：空倉時，無法正常顯示零位。雷達液位計在有料的情況下，測量值基本準確。故障分析：檢查現(xiàn)場，發(fā)現(xiàn)安裝位置比較靠近進料口，且基本接近在中心位置，不是很理想。在無液位時，雷達波會進入錐型底倉而使反射回波失真。建議更正方案：將安裝位置移到遠離進料口的位置，且稍靠近倉壁(離倉壁約1.0m 處)，且喇叭口“射”向下料口位置。改進后效果良好。案例五：某化工廠用雷達液位計測量距離為2米的過程罐，測量介質(zhì)為氯甲烷，溫度為130℃。故障現(xiàn)象：在生產(chǎn)過程中，加壓后，儀表測量數(shù)據(jù)失常。無法讀取液位值。故障分析：通過測量效果及所表現(xiàn)的現(xiàn)象來看，估計氯甲烷在高溫下介電常數(shù)下降(大多數(shù)介質(zhì)都有這樣的特性)，這臺雷達液位計在正常情況下只能測量介電常數(shù)大于3的介質(zhì)。解決方案是加裝導波管，增強反射波強度，改裝后效果良好。