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雷达液位计

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接触与非接触雷达液位计在实践应用中的对比分析

作者: 来源: 发布时间:2021-01-05 09:37:27

        雷达的出现已成为液位测量领域的重要进步。雷达代表了一种经济高效,准确的解决方案,不受密度和其他过程流体变化以及大多数蒸汽空间条件的影响。

 
       雷达液位计测量系统有接触式液位计和非接触式液位计两种。接触通常适合于狭小的空间,并且很容易替代置换器和电容探头等旧技术。非接触式通常更适合肮脏,粘稠和/或腐蚀性应用以及存在搅拌器的情况。当前,被称为导波雷达液位计(GWR)的接触设备更为普遍,主要是因为它们能够提供界面液位测量(例如油和水)以及标准直接液位测量。但是,这两种格式现在都已被过程工业广泛接受。
 
       尽管GWR在许多条件下都可以工作,并且不依赖于从平坦表面反射信号,但是在选择探头时需要采取一些预防措施。有几种探头样式可用,并且应用,长度和安装限制会影响它们的选择。除非使用同轴电缆,否则探头不应直接与金属物体接触,否则会影响信号。双探头和同轴探头容易堵塞和堆积。如果应用中涉及的液体往往会变脏,发粘或可能会被覆盖,则应仅使用单根探针。对于此类应用,提供信号质量诊断的设备可以帮助用户确定是否需要清洁探头,并允许仅在需要时安排维护。一般来说,GWR不适合流体流动极少的高粘度产品。如果GWR与非常粘稠的流体一起使用并安装在旁路室中,则应对该室进行伴热和绝热以确保流动性。此外,从储罐到腔室的连接以及腔室的直径应足够大,以允许良好的流体流动。沥青等可能需要重涂的应用更适合非接触式雷达液位计。
 
       对于非接触式雷达液位计,需要仔细考虑过程条件和安装限制。非接触式雷达液位计需要清晰,无障碍的液体表面视图。同样重要的是要有一个不受限制的安装喷嘴。被测表面必须相对平坦而不倾斜。非接触式雷达液位计可以处理搅动,但其成功将取决于流体性质和湍液位的组合。介电性能也会影响测量。对于低介电的过程流体,大部分辐射能量会损失到流体中,而几乎没有能量反射到液位计。如果液体表面湍流,无论是由于搅动,产品混合还是飞溅,都将损失更多信号。因此,低介电流体和湍流的结合可以将返回信号限制到非接触式雷达液位计。为了克服这个问题,可以使用旁通管(包括独立的腔室或静水井)将表面与湍流隔离。
 
高温和高压应用
       在极端温度和压力条件下的应用中,重要的是选择一种具有多层保护层和柔性组件的重型过程密封件,以应对应力和感应力。这是为了防止泄漏并确保工厂的安全性和效率。
 
       当测量室内温度非常高的液体时,对室内进行绝热和绝热非常重要。温度的波动会改变产品的密度和体积,进而影响腔室内的液位。保持诸如重油之类的脏液体的温度还有助于避免腔室内的堵塞和粘连,并使足够的液位通过。
 
       尽管雷达技术不受密度变化的影响,但电介质变化会产生影响。对于存在沸水和高压饱和蒸汽蒸气的锅炉和给水系统,随着水温的升高,从地面返回的信号变弱。如果不考虑这一点,饱和蒸汽会改变雷达信号的传播速度,并在液位读数中产生与测量距离成比例的误差。动态蒸气补偿方法可动态补偿蒸气空间电介质的变化,并将因压力和/或温度变化而导致的不正确距离减小到小于2%。
 
       使用GWR已成功进行了液位和界面测量,但提出了另一套挑战。具有较低电介质的流体必须始终在顶部。两种液体的介电差必须在10左右,并且上层介电值必须已知。为了进行有效的测量,还需要一定的层厚度。典型的成功应用包括:顶层的电介质约为2的烃基流体,底层的电介质超过40的水基流体。
罗斯蒙特5400非接触式雷达液位变送器
       在两种流体的密度非常接近或使用乳化剂化学物质的界面测量应用中,产品之间会产生相当大的乳液。这可能会使接口不清楚。由于技术需要明显的介电差异来检测界面,因此厚,厚的乳剂层或具有类似电介质的液体层可能会给GWR带来问题。GWR设备已被证明可以工作,但是成功很难预测。可能需要手动调整雷达设备上的界面阈值,腔室/蒸馏井可以帮助zui小化乳剂。
 
       在乳液较大的应用中,依靠浮力效果而不是任何介电值的置换装置可以跟踪乳液层的中点,并可以提供更好的解决方案。但是,该技术的zui大缺点是其运动部件需要经常清洁和更换,从而降低了测量的可靠性,并导致更高的维护成本。
 
露天和非金属储罐的应用
       雷达液位计通常在露天或非金属储罐安装中工作良好。但是,在某些情况下,外部干扰可能会干扰雷达信号。在这里,重要的是要选择具有高抗EMI能力的雷达设备,例如具有智能电流接口的GWR。对于大多数露天集水池和井道安装,超声波仪表是一种更具成本效益的解决方案。但是,如果存在蒸气,则首选低频雷达设备。
 
溢出保护
       在关键级别的应用程序中,必须至少使用两种级别的技术或设备;如果使用相同的技术,则应采用表决方案。使用受工艺条件影响较小的技术,例如雷达与振动叉形开关相结合,是实现更准确和可靠的测量的一个很好的步骤。
使用导波雷达通过腔室测量低反射性湍流液体
       对于雷达液位计,大多数故障模式都与信号丢失有关。高灵敏度通常会导致高可用性。通过使用双端口和直接开关技术等技术提高信噪比,可以实现高灵敏度。增强的回声逻辑-可以忽略误回波的能力-以及智能软件功能也可以提高雷达的性能。一些GWR设备集成了参考脉冲消除软件,该软件可改善近区(高水平区域)的测量,尤其是对于低反射率目标。但是,在一定水平以上,表面回波在波形中可能根本看不到,但是当水平接近顶部时,回波逻辑用于监视信号的变化,从而增加了一层保护。
 
       高级诊断是朝着正确方向进行安全测量的又一步。例如,在某些GWR设备中,信号质量度量标准会实时通知用户是否覆盖了探头。这提供了安排主动维护的机会。
 
安装陷阱
       良好的安装是雷达成功的关键。当安装新的雷达设备时,它通常在现有的喷嘴上。该喷嘴有时对于仪器而言可能太高或太窄。建议用户尽量减小所用喷嘴的高度。理想情况下,对于GWR,喷嘴的高度至少应为2英寸,但不超过6英寸。对于非接触式雷达,zui好将天线的末端稍微延伸到喷嘴之外。较长的喷嘴可与高频非接触式雷达配合使用,但必须保持畅通无阻。
 
       另一个安装问题是当喷嘴直接位于管道,挡板或其他障碍物上方时。障碍物干扰雷达波束,成为液位测量而非容器中的过程介质。同样,如果进入油箱的流体流落入雷达波束的路径或探头上,则将影响测量的可靠性。
 
       与所有仪器一样,必须根据应用需求正确配置雷达设备。输入雷达信号的阈值时,必须格外小心。这些将根据所测量的介质而变化。例如,与水相比,雷达设备的油看起来非常不同,因此需要不同的阈值设置。但是,今天有很好的设置指南和功能,例如测量和学习,因此在大多数情况下,只需几个步骤即可轻松实现配置。
 
       正确选择和实施过程级解决方案对于获得准确而可靠的测量至关重要。

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