1、智能雷達液位計的工作原理及現(xiàn)場應用

雷達液位計的基本測量原理是由發(fā)射、 反射、 接收組成的，雷達傳感器的天線以波束的形式發(fā)射雷達信號，采用微波脈沖的測量方法，不同的距離 對應不同的物位，反射回來的回波信號仍由天線接 收，雷達的信號適宜連續(xù)的、非接觸的脈沖信號，能 夠在金屬的容器內(nèi)正常運行。 通常來說，微波脈沖 的發(fā)射時間間隔 1S,頻率為 2.5MHz,反射回來的信號會反映在回波圖上，回波圖能夠在極短的一瞬間 將回波信號進行放大、定位，然后精確細致的分析處理這些信號。 智能雷達液位計發(fā)射的微波脈沖的能力很低，不會威脅到人體的健康，要求能夠在各種金 屬與非金屬容器內(nèi)傳播，不僅可以測量立罐內(nèi)的液位，還能針對顆粒、漿料的液位進行連續(xù)測量，是一 種適用性很強的液位計。 一般來說，智能雷達液位計是 由發(fā)射器和天線組成，不同的型號，所采用的接收器與天線都存在著一定的差異。 天線是雷達傳感器 的眼睛，決定了智能雷達液位計的實際應用效果。 因此， 要根據(jù)實際的測量對象，選擇不同的天線系統(tǒng)。 一 般來說，天線的類型由天線的外形和微波的靈敏度 決定。 江西藍恒達化工有限公司采用的是西門子SITRANS LR250 型智能雷達液位計，SITRANS LR250 型智能雷達液位計具有 25GHz 脈沖雷達物位變送器。 本次雷 達 液 位 計 安 裝 在 高 2.4m、 長 0.96m、 材 質 為16MnR 的橢圓臥式罐上，經(jīng)初步設置參數(shù)后，液位計在試運行期間發(fā)現(xiàn)液位在較低時波動較大并且 有時出現(xiàn)無信號現(xiàn)象。 

 

2 智能雷達液位計低液位時不準原因分析

2.1 在與液位計廠家技術交流溝通后， 并結合現(xiàn)場實際運行工況，初步分析，造成低液位不準確的原 因：

2.1.1 本次安裝液位計由于是利用原有孔洞，原有孔 洞立管高度為 80mm, 而智能雷達液位計為 50mm 直徑 的，導致噪音基線高，真實測量信號信噪比下降。

 

2.1.2 由于測量的是橢圓臥式罐， 底部回波復雜，罐 底呈弧形，天線發(fā)射的雷達波經(jīng)金屬弧面多次反射后匯集在弧頂，由于是多次反射，時間較真實回波 的反射時間較長，這樣就會產(chǎn)生多個低于真實液位 回波的虛假回波， 而且鋼板的反射效果比液氯好，虛假回波強于真實回波，導致液位計測量錯誤。

2.1.3 液氯介電常數(shù)不高，從而影響介質表面對電磁波的吸收（反射）率，致使真實回波信號強度低。

 

2.2 針對上述情況采取了如下解決辦法

2.2.1 現(xiàn)場修改立管高度， 依據(jù)立管的非常大長度/直徑比為 1:1，立管的高度修改為 50mm，這樣提高真實測量信號信噪比。

 

2.2.2 TVT（動態(tài)回波抑制曲線）調整有差異，前期調 試時應用的是自動 TVT，經(jīng)過觀察發(fā)現(xiàn)抑制效果不 佳。 由于測量的是橢圓臥式罐，并且材質是 16MnR， 其回波要遠遠大于液氯反射回來的回波，故造成液 位在底部時出現(xiàn)了多重回波增加，這樣儀表在進行 微波回波時間的處理時，程序會將一束時間行程較 大的回波進行錯誤的識別，以為這個回波才是測量 回波，從而導致計算出來的上空距離出現(xiàn)差錯。 針 對這種情況，經(jīng)過與液位計廠家技術溝通后，決定 使用手動修改 TVT 參數(shù)對其進行虛假回波的抑制, 整個量程范圍一共分為 40 個點位， 根據(jù) DCS 系統(tǒng)趨勢分析 1~18 點位（高液位）時趨勢平穩(wěn)，故略微下調 TVT 參數(shù)提高信號可信度。 19~38 點位（中低 液位） 時信號比較弱為了增強信號可信度， 故將TVT 參數(shù)修改更低，39~40 點位（特殊點位）時由于金屬罐底回波太強超過實際液位回波， 故提高 39~40 的 TVT 參數(shù)， 低于 39~40 的 TVT 的回波都不會 被接收，這樣屏蔽了金屬罐底的虛假回波。

 

2.2.3 由于現(xiàn)場液氯介電常數(shù)不高，在儀表參數(shù)中材 料一項選擇低介電常數(shù)液體，這樣液位計的反射性 更好，信號也得到增強，同時結合現(xiàn)場進出料的速 率， 修改相應速率由原來的 0.1m/min 修改為 0.5m/min。

 

 3 優(yōu)化前后的效果

3.1 優(yōu)化前的液位趨勢

3.2 優(yōu)化后的液位趨勢

3.3 由圖 1 可見， 液位計在未做優(yōu)化前液位在 20%時，出現(xiàn)較大的鋸齒波動并且還出現(xiàn)間斷性無液位 現(xiàn)象。 發(fā)現(xiàn)圖 1 現(xiàn)象后現(xiàn)場通過更改原有液位計的 立管高度及調整儀表參數(shù)后， 由圖 2 可見液位在12%時也未發(fā)現(xiàn)鋸齒波動且液位趨勢較好， 達到了 運行要求，目前智能雷達液位計運行正常。 

 

4 結束語

智能雷達液位計測量利用飛行時間原理確定到液 位表面的距離。 設備發(fā)出信號后等待回波，通過時 間與到液位表面的距離成正比來計算液位的高度。

 

雷達液位計能否正確測量， 主要依賴于回波的信 號。 因此，為了確保智能雷達液位計所測量的準確性，同 時也為了確保生產(chǎn)過程的安全性，技術人員要對生產(chǎn)現(xiàn)場深入了解，同時對智能雷達液位計技術不斷的學習和總結，這樣才能確保回波信號的準確性，降低智能雷達液位計的故障率， 保證智能雷達液位計的高精度、 高可靠的穩(wěn)定運行。