雷達液位計在罐體的液位測量中的應用淺談

　　　雷達液位計是隨著技術進步和生產實踐對于測量精度要求逐步提高而應運而生的，目前在煤化工裝置中有存在著各類儲罐、球罐、緩沖罐，罐體中的液體、漿料、顆粒物等形態各異，傳統的物位測量技術已經無法勝任的情況下，迫切需要一種不受溫度、壓力、形態影響的物位測量儀表的出現，雷達物位計，雷達液位計，這種基于時間行程原理的測量儀表，因為其與眾不同的測量持點和優異性能，在投入生產應用后，不僅實現了精確的測量，簡化了工藝流程，大大提高了生產效率，在工業生產的物位測量中發揮著重要的作用。本文主要針對于雷達液位計的原理、類型、特點，及在生產項目中的選型與應用作簡要說明與介紹。
 
　　1 雷達液位計
　　1.1 測量原理
　　雷達液位計采用發射—反射—接收的工作模式。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，關系式如下：
　　D=CT/2
　　式中D——雷達液位計到液面的距離；
　　C——光速；
　　T——電磁波運行時間。
　　雷達液位計記錄脈沖波經歷的時間，而電磁波的傳輸速度為常數，則可算出液面到雷達天線的距離，從而知道液面的液位。
在實際運用中，雷達液位計有兩種方式即調頻連續波式和脈沖波式。采用調頻連續波技術的液位計，功耗大，須采用四線制，電子電路復雜。而采用脈沖波技術的液位計，功耗低，可用二線制的24V DC供電，容易實現本質安全，精確度高，適用范圍更廣。
 
　　1.2 接觸式雷達液位計
接觸式雷達液位計也叫導波雷達液位計，分桿式和纜式，由導波桿(纜)傳輸微波脈沖，主要用于液體或固體的液位和界面測量，適用于較廣范圍的溫度和壓力要求，不受介質特性的影響，例如：密度、粘度、電導率、粉塵等。
 
導波雷達液位計通過導波桿引導低功率、納秒級微波脈沖，進行液位物位測量。對于液體界面位置，當微波脈沖**次抵達上層介質表面時，延導波桿反射部分微波回去，未被反射部分繼續向下到達下層介質表面，即界面時，也被反射回來。微波脈沖之間的時間差，換算成距離，即可得出總體物位或界面的位置。反射強度取決于被測介質的介電常數，介電常數越高，反射強度越大。因此該系列適用于大多數液體和固體的液位/物位測量，以及液體界面位置測量，其測量精度高達±3mm。
 
導波雷達液位計采用了直接切換技術(Direct Switch Technology，以下簡稱”DST”)，使變送器和接收器之間的信號傳輸實現快速切換，大大降低了傳輸中的信號損失。通過DST技術，可獲得更強的信噪比，對于干擾因素的處理能力也更優越，因而可測量范圍能達到50m，可處理的介質介電常數可低至1.4。該系列同時還采用了導波桿末段探測功能(Probe End Projection，以下簡稱”PEP”)，提高了低介電常數和長距離測量的性能，如果信號的表面回波丟失，則使用導波桿末端作為參考來計算實際物位。
 
　　1.3 非接觸式雷達液位計
非接觸式雷達液位計也叫調頻連續波雷達液位計，主要通過調頻連續波技術測量液位。通過天線發出的雷達信號被介質表面反射后，天線會自動檢測回波。由于信號頻率是變化的，回波頻率與天線發出的信號頻率不一致，其頻率差與距介質表面的距離成正比，從而精確計算出液位。在復雜工況下，反射能量會被削弱甚至完全消耗，因此就需要更高靈敏度的雷達、*佳天線的類型，以提高反射強度，實現測量需求。四線制非接觸式雷達液位計，其靈敏度和性能是其雷達液位計產品中*高的。適合于在液位快速變化、工況條件極端的負責反應器中測量固體、液位或漿液的物位，適用于高溫高壓環境。
 
　　2 FMTP 項目中的應用
　　2.1 項目簡介
　　中國天辰工程有限公司總承包華亭煤業集團有限責任公司年處理60萬噸甲醇制20萬噸聚丙烯(FMTP)科技示范項目(以下簡稱”華亭FMTP項目”)項目選址位于甘肅省平涼市華亭縣安口鎮石堡子華亭煤業集團60萬噸煤制甲醇廠區二期。2.2 FMTP 裝置選型與應用
　　FMTP裝置是本項目的主反應裝置，根據工藝要求，三個催化劑儲罐需設置液位計，實時監測催化劑的物位。由于催化劑為固體，而且催化劑罐均為直徑7米，高約23米的大型儲罐，因此初步選型三臺導波纜式雷達液位計。但是其中兩個催化劑罐內分別儲存熱催化劑及廢催化劑，其*高操作溫度可達400攝氏度，于是*終確定這兩臺選用5601型非接觸式雷達液位計，而常溫狀態的催化劑儲罐則選擇用5302型導波纜式雷達液位計。
本裝置區內甲醇進料罐，根據工藝要求要設置液位計，考慮介質為常溫常壓下的甲醇液體，故綜合考慮選用導波桿式雷達液位計。
 
　　2.3 PP 裝置選型與應用
本裝置區主要為聚丙烯合成裝置，根據工藝包商魯姆斯Novolen的工藝要求，共有5臺設備需設置導波雷達液位計。其中2臺緩沖罐內介質為常溫常壓的液體，故選用5301型導波桿式雷達液位計。另外3臺粉料手機罐內介質為聚丙烯粉末顆粒，故選用導波纜式更為合適，即5302型。
 
　　2.4 球罐區選型與應用
球罐內介質基本上均為常溫狀態下單一介質液體，因此本項目球罐均選用5301型導波桿式雷達液位計，用于測量球罐內的液位。
 
　　3 結語
　　通過華亭FMTP項目，初次接觸了雷達液位計在煤化工項目中的選型與應用，。雷達液位計以其高度準確、可靠的直接測量技術，及無需補償、無活動部件、無需校準的簡潔精確設計，相信會在煤化工行業的物位及界面測量中，扮演越來越重要的角色。


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