雷達液位計采用“發(fā)射—反射—接收”的工作模式。其測量原理是: 雷達液位計的天線發(fā)射出電磁波, 這些波經(jīng)被測對象表面反射后, 再被天線接收, 電磁波從發(fā)射到接收的時間與到液面的距離成正比, 雷達液位計記錄脈沖波經(jīng)歷的時間, 而電磁波的傳播速度為常數(shù), 則可計算出液面到雷達天線的距離, 從而測得液體的液位。

距離物料表面的距離D與脈沖的時間行程T成正比: D = C × T/2 ( 其中C為光速)

因空罐的距離E已知, 則物位L為: L = E – D ( 如圖1 所示) 。

通過輸入空罐高度E ( = 零點) , 滿罐高度F ( = 滿量程) 及一些應(yīng)用參數(shù)來設(shè)定, 應(yīng)用參數(shù)將自動使儀表適應(yīng)測量環(huán)境, 對應(yīng)于4 ~ 20 m A輸出。

導(dǎo)波雷達物位計的探頭發(fā)出高頻脈沖并沿纜繩、桿式探頭傳導(dǎo), 當(dāng)脈沖遇到物料表面時反射回來被儀表內(nèi)的接收器, 并將距離信號轉(zhuǎn)化成物位信號, 從而測得實際液位的高度。

雷達液位計和導(dǎo)波雷達一般情況可以通用, 但也有一些區(qū)別。根據(jù)測量方式, 這種雷達導(dǎo)波液位計與前者的不同是利用鋼纜傳輸信號, 即需要一種傳輸介質(zhì), 而一旦在傳輸過程中遇到其他阻隔, 就會產(chǎn)生誤導(dǎo)信號。但從另一方面來說, 也避免了前者容易產(chǎn)生回波、虛假波的狀況, 所以說, 這兩種液位計各有優(yōu)缺點。

以下是兩種液位計在工作原理和測量方式的比較 ( 見表1) 。

( 1) 雷達液位計幾乎能用于所有液體的液位測量。并且不受槽內(nèi)液體的密度、濃度等物理特性的影響。

( 2) 雷達液位計測量是發(fā)出的電磁波能穿過真空, 不需要傳播介質(zhì), 不受大氣、蒸汽、槽內(nèi)揮發(fā)霧的影響。

( 3) 普通雷達可以互換使用, 而導(dǎo)波雷達由于導(dǎo)波桿 ( 纜) 長度根據(jù)原工況固定, 一般不能互換使用。雷達液位計***大的缺點在于: 電磁波在液位表面反射時, 信號會衰減, 當(dāng)信號衰減過小時, 會導(dǎo)致雷達液位計無法測量到足夠的電磁波信號, 從而失去監(jiān)視。

( 1) 如罐內(nèi)有攪拌, 介質(zhì)波動大, 此時用底部固定的導(dǎo)波雷達測量值比普通雷達穩(wěn)定;

( 2) 小罐體內(nèi)的物位測量, 由于安裝測量空間小 ( 或罐內(nèi)干擾物較多) , 一般普通雷達不適用, 這時導(dǎo)波雷達的優(yōu)勢就顯現(xiàn)出來了;

( 3) 低介電常數(shù)的工況, 由于普通雷達發(fā)射的波是發(fā)散的, 當(dāng)介質(zhì)介電常數(shù)過低時, 信號太弱測量不穩(wěn)定, 導(dǎo)波雷達波是沿導(dǎo)波桿傳播信號相對穩(wěn)定;

( 4) 一般的導(dǎo)波雷達還有底部探測功能, 可以根據(jù)底部回波信號能測量值加以修正, 使信號更為穩(wěn)定準確。

目前, 雷達導(dǎo)波液位計在電廠的使用比較廣泛, 在燃機電廠主要應(yīng)用于油罐油位的測量。由于雷達式液位計的測量是基于波的反射原理, 因此, 對液位計的安裝也有一些特殊的要求。

( 1) 傳感器中心線須與被測液位垂直, 不能傾斜;

( 2) 防止漫反射;

( 3) 液位計在測量底部和頂部都有一定的死區(qū);

( 4) 避免碰到障礙物, 形成虛假波。

在實際現(xiàn)場安裝中, 依據(jù)廠方的安裝指南, 避免了許多問題。

安裝位置遠離進料口, 在電廠油罐測量的運用時, 因為油罐進口管道一般設(shè)置在下部, 所以, 能夠避開的選擇余地相對要大。但是, 由于油罐底部結(jié)果相對復(fù)雜, 會設(shè)置有一些加熱裝置等, 因此, 實際選擇測點位置時, 必須做到: 避開底部障礙物; 與底部設(shè)施保持一定距離。

而且, 根據(jù)要求, 液位計不能安裝在罐頂?shù)闹行奈恢谩ＭǔＳ凸揄敳慷际怯谢《刃偷? 由此, 卻引發(fā)了一系列的問題, 如: 傳感器的量程設(shè)置, 不能簡單地按照油罐的實際標高來設(shè)定。

( 1) 準確測量出液位計安裝位置到底部的實際距離;

( 2) 不能忽略安裝法蘭 ( 容器接管) 到罐的距離。

(1) 安裝時不能彎曲探頭。

( 2) 探頭不能接觸到安裝底座。

( 3) 鋼纜探頭需垂直, 不能發(fā)生彎曲, 也不能太長, 碰到罐壁。

在電廠的實際應(yīng)用中, 雷達導(dǎo)波液位計正常投用***關(guān)鍵的步驟是現(xiàn)場調(diào)試。

現(xiàn)場調(diào)試中***基本的參數(shù)設(shè)定包括:

雷達液位計零位及滿度的設(shè)置; 油罐罐高的設(shè)置; 傳感器死區(qū)的設(shè)定 ( 見圖2) 。

A1: 頂部死區(qū): 表示測量量程的上限頂部到法蘭下表面的***小距離。如果進入死區(qū), 儀表輸出值將進入故障保險輸出狀態(tài)。

A2: 底部死區(qū): 表示探頭末端有一段測量不到的區(qū)域。

D: 非測量區(qū)域: 儀表測量不到的區(qū)域。

另外, 由于油罐的實際情況, 在實際測量中存在偏差, 可以進行適量的修正, 即參考偏移量的設(shè)置和罐底偏移量的設(shè)置。

儀表設(shè)備的檢測, 就是為了對所測的物理量進行監(jiān)控, 液位計的作用就是測量液位的波動情況, 因此, 運行過程中隨時會收到這樣的報警信號:

( 1) 液位測量值偏高———測量值進入死區(qū), 或在測量量程以外, 測量值不正確或被凍結(jié)。

此時, 實際液位應(yīng)該偏高, 可能溢出, 應(yīng)降低液位以達到安全位置。

( 2) 液位測量值偏低———液位低于探頭位置或在測量范圍外, 測量值不正確或被凍結(jié)。

此時, 實際液位可能確實偏低, 需要進料, 使液位高于探頭位置即可恢復(fù)正常。

( 3) 液位測量信號丟失———儀表不能發(fā)現(xiàn)介質(zhì)表面 ( 通常顯示是溢出信號) 。此時, 油罐可能是空罐, 或滿罐已進入死區(qū)。若是空則需要進料;若滿罐已進入死區(qū), 則需排料。

( 4) 溢出———罐內(nèi)液位已滿或超出測量量程范圍, 有時會直接顯示“液位高”此時應(yīng)降低液位以達到安全位置。

而當(dāng)液位計發(fā)生故障時, 還可以通過檢測波形來分析故障原因, 這部分工作通常是在廠家的指導(dǎo)下共同完成的。

(1) 液位顯示不穩(wěn), 明顯晃動;

( 2) 液位突然竄至滿刻度, 并處于超量程狀態(tài)。儀表輸出為22 m A電流。

根據(jù)資料查詢, 導(dǎo)波雷達液位計液位跳變的原因大約有以下幾種情況:

1) 容器進料時, 導(dǎo)波雷達離進料口太近。這個情況可以改變導(dǎo)波雷達的安裝位置來避免;

2) 容器即將空時, 導(dǎo)波雷達的探頭頂端和液位分開, 雷達波從探頭頂端直接被反射回來, 常常也會出現(xiàn)一個跳變, 這個情況重新做好補償曲線會有幫助;

3) 容器內(nèi)在探頭附近有個障礙物 ( 金屬突起或安裝了其它儀表) , 當(dāng)液位沒過障礙物時, 這個障礙物對雷達波的影響會放大, 導(dǎo)致液位跳變, 這個情況要清除障礙物。

在運行中, 經(jīng)常碰到的是第2 種情況。鑒于此類現(xiàn)象時往往處于低液位, 因此不希望PLC顯示超量程狀態(tài) ( 22 m A) , 為此, 特意聯(lián)系廠家, 將此時的輸出電流鎖定為3. 5 m A, 屏幕顯示為“0. 00 m”。

此外, 在實際測量中, 也會發(fā)生由于天氣情況的變化導(dǎo)致信號失靈的現(xiàn)象: 例如夏季雷雨天氣, 雷達液位計測量模塊遭雷擊損壞, 無法正常監(jiān)測。遇到類似情況, 就必須更新設(shè)備了。

任何檢測設(shè)備在實際應(yīng)用中都會碰到些問題, 雷達導(dǎo)波液位計也不例外。尤其是在調(diào)試的初級階段, 有時液位計的測量與實際液位存在偏差, 因此, 需要不斷調(diào)整某些參數(shù)的設(shè)置, 方能達到***佳的檢測效果。

當(dāng)前, 雷達導(dǎo)波液位計在電廠中的應(yīng)用越來越廣泛, 隨時會碰到各種意想不到的缺陷, 只有不斷地積累經(jīng)驗, 熟悉和掌握檢測設(shè)備的各項性能, 才能更好地提高熱工檢測的準確性, 為電廠主設(shè)備的正常安全運行提供保障。