雷達物位計在化工裝置上的應用
摘要： 介紹了雷達液位計的工作原理，儀表特性、安裝要求等，并經過在長煉催化劑廠的實際應用，得出一些真實數(shù)據，證明了該類儀表在液位測量中的可行性及可靠性。對煉油、化工裝置物位測量儀表的選用提供了參考依據。
關鍵詞：
傳感器與數(shù)據采集
雷達物位計
Abstract：
Key words :
容器的物位測量和控制是石油化工生產過程中最普遍的儀表自動化應用項目之一。它不僅關系到工藝過程的平穩(wěn)操作和安全生產，而且對產品質量和產量的控制至關重要。物位測量儀表多種多樣，如以往采用的有超聲波、靜壓式、阻旋式、射頻導納式等等。
催化劑生產中有些貯罐的工況比較復雜，如存在著粉塵多，蒸汽彌漫、結垢、攪拌等諸多對物位測量的不利因素，導致儀表故障率高、維護量大、在線檢修困難、使用周期短、測量效果不盡人意。為解決此類問題，長煉的工程技術人員進行了許多探索。近年來，隨著科學技術的發(fā)展，一種新的物位計—雷達式物位計的采用解決了此類問題，本文通過現(xiàn)場調研的材料，對雷達物位計的應用作一總結分析。
一、雷達式物位計
1 雷達式物位計的構成
雷達式物位計主要由天線、發(fā)射和接收裝置、信號處理器、操作面板、顯示、報警等幾部分組成。
2 雷達式物位計的工作原理
（1）PULSE脈沖技術
這種技術就是由雷達頭發(fā)射一個脈沖信號，并測量從發(fā)出到接收回波的時間。這種技術根本上是一種模擬技術。
（2）FMCW(Frequency Modulated Continue Wave)，調頻連續(xù)波技術
這種技術不是測量時間。雷達頭發(fā)射連續(xù)變化的頻率信號，雷達信號被液體表面反射后，天線接收回波。由于信號頻率在改變，回波與信號發(fā)射瞬間的頻率不同，該頻率差正比于自雷達頭到液面的距離。FMCW技術就是測量這種頻率差，這是一種數(shù)字技術。
（3）導波雷達
導波雷達物位計運用ＴＤＲ原理(時域反射原理)，ＴＤＲ發(fā)生器產生一個沿導波桿向下傳送的電磁脈沖波，當遇到比先前傳導介質(空氣或蒸發(fā)氣)介電常數(shù)大的液體表面時，脈沖波會被反射。用超高速計時電路來計算脈沖波的傳導時間，電磁脈沖波傳輸距離ｓ=ｖｔ，從而達到精確液位測量。
3 雷達式物位計的特點
（1）連續(xù)準確的測量
雷達式物位計不受溫度、壓力、氣體的影響，與介質表面無接觸，快速且精確地測量不同介質的物位。
（2）安全且節(jié)能
雷達式物位計不但可以在高溫高壓下進行測量而且極準確安全且節(jié)省能源，雷達式物位計的發(fā)射功率只有每平方厘米幾個微瓦，因此可以不受任何限制將其應用于各種場合。在實際應用中，通過金屬外壁就可將雷達信號完全屏蔽。雷達式物位計使用的材料的化學性和機械性都相當穩(wěn)定，而且材料可以再循環(huán)利用。
（3）無需維修且可靠性強
雷達波不受干擾，由于雷達式傳感器的各部件均不能被拆開而且沒有機械磨損，所以雷達式物位計可以被應用于各種場合。通過使用高級材料，雷達式物位計對于極復雜的化學和物理條件都很耐用，它可以提供準確可靠且長期穩(wěn)定的模擬量或數(shù)字量物位信號。
（4）幾乎可以測量所有介質
雷達信號是否可以被反射，取決于兩個因素：被測介質的導電性，被測介質的介電常數(shù)。所有導電的介質都能很好地反射雷達信號，雷達傳感器可以測量所有介電常數(shù)大于1.5的介質（空氣的介電常數(shù)是1），盡管介質的導電性不是很好，也能被很準確地測量。
二、雷達物位計的應用
化工裝置尤其是催化劑工藝生產過程中液態(tài)介質的儲存、交換、沉淀、升溫反應等都離不開容器中物位的檢測，以前長煉催化劑廠物位測量主要采用以下儀表：浮子鋼帶物位計、靜壓/差壓液位計、超聲波液位計等。浮子鋼帶液位計安裝復雜，精度不高，維護量很大，許多由于年久失修逐漸被淘汰。靜壓/差壓液位計有是罐內投入式安裝，有的是罐外單法蘭或雙法蘭安裝，測量時如果介質溫度及密度發(fā)生變化，會使測量結果產生較大誤差。超聲波液位計是非接觸測量儀表中較常用的一種，價格較適中，比較適合催化劑罐體中腐蝕的液體的測量，但是，有些罐體溫度高、蒸汽大、有些帶有攪拌，液面波動較大，對這些槽罐的液位測量，超聲波液位儀表不能正常工作。因此，多采用人工檢尺的原始方法，很繁瑣，尤其是在氣候惡劣的條件下，給工人帶來不安全因素。隨著催化劑生產技術水平的提高，為適應化工裝置DCS系統(tǒng)中的儀表自動化的要求，長煉催化劑廠大NAY裝置、LAY裝置和超穩(wěn)裝置分別選用了雷達物位計測量罐體物位，2001年至今在以上裝置共安裝投用了45臺雷達物位計，主要用于催化劑生產中攪拌罐液位的檢測。應用情況表明，雷達物位計在化工裝置各類液態(tài)介質不同工藝條件下均能實現(xiàn)液位的自動檢測，具有很大的優(yōu)越性，進一步提高了催化劑的生產自動化水平，成效顯著。
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