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

距離物料表面的距離D與脈沖的時(shí)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(diǎn)) , 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(dòng)使儀表適應(yīng)測(cè)量環(huán)境, 對(duì)應(yīng)于4 ~ 20 m A輸出。

導(dǎo)波雷達(dá)物位計(jì)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(shí)反射回來被儀表內(nèi)的接收器, 并將距離信號(hào)轉(zhuǎn)化成物位信號(hào), 從而測(cè)得實(shí)際液位的高度。

雷達(dá)液位計(jì)和導(dǎo)波雷達(dá)一般情況可以通用, 但也有一些區(qū)別。根據(jù)測(cè)量方式, 這種雷達(dá)導(dǎo)波液位計(jì)與前者的不同是利用鋼纜傳輸信號(hào), 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(huì)產(chǎn)生誤導(dǎo)信號(hào)。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(jì)各有優(yōu)缺點(diǎn)。

以下是兩種液位計(jì)在工作原理和測(cè)量方式的比較 ( 見表1) 。

( 1) 雷達(dá)液位計(jì)幾乎能用于所有液體的液位測(cè)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(dá)液位計(jì)測(cè)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(dá)可以互換使用, 而導(dǎo)波雷達(dá)由于導(dǎo)波桿 ( 纜) 長(zhǎng)度根據(jù)原工況固定, 一般不能互換使用。雷達(dá)液位計(jì)***大的缺點(diǎn)在于: 電磁波在液位表面反射時(shí), 信號(hào)會(huì)衰減, 當(dāng)信號(hào)衰減過小時(shí), 會(huì)導(dǎo)致雷達(dá)液位計(jì)無(wú)法測(cè)量到足夠的電磁波信號(hào), 從而失去監(jiān)視。

( 1) 如罐內(nèi)有攪拌, 介質(zhì)波動(dòng)大, 此時(shí)用底部固定的導(dǎo)波雷達(dá)測(cè)量值比普通雷達(dá)穩(wěn)定;

( 2) 小罐體內(nèi)的物位測(cè)量, 由于安裝測(cè)量空間小 ( 或罐內(nèi)干擾物較多) , 一般普通雷達(dá)不適用, 這時(shí)導(dǎo)波雷達(dá)的優(yōu)勢(shì)就顯現(xiàn)出來了;

( 3) 低介電常數(shù)的工況, 由于普通雷達(dá)發(fā)射的波是發(fā)散的, 當(dāng)介質(zhì)介電常數(shù)過低時(shí), 信號(hào)太弱測(cè)量不穩(wěn)定, 導(dǎo)波雷達(dá)波是沿導(dǎo)波桿傳播信號(hào)相對(duì)穩(wěn)定;

( 4) 一般的導(dǎo)波雷達(dá)還有底部探測(cè)功能, 可以根據(jù)底部回波信號(hào)能測(cè)量值加以修正, 使信號(hào)更為穩(wěn)定準(zhǔn)確。

目前, 雷達(dá)導(dǎo)波液位計(jì)在電廠的使用比較廣泛, 在燃機(jī)電廠主要應(yīng)用于油罐油位的測(cè)量。由于雷達(dá)式液位計(jì)的測(cè)量是基于波的反射原理, 因此, 對(duì)液位計(jì)的安裝也有一些特殊的要求。

( 1) 傳感器中心線須與被測(cè)液位垂直, 不能傾斜;

( 2) 防止漫反射;

( 3) 液位計(jì)在測(cè)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(shí)際現(xiàn)場(chǎng)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(yuǎn)離進(jìn)料口, 在電廠油罐測(cè)量的運(yùn)用時(shí), 因?yàn)橛凸捱M(jìn)口管道一般設(shè)置在下部, 所以, 能夠避開的選擇余地相對(duì)要大。但是, 由于油罐底部結(jié)果相對(duì)復(fù)雜, 會(huì)設(shè)置有一些加熱裝置等, 因此, 實(shí)際選擇測(cè)點(diǎn)位置時(shí), 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(jì)不能安裝在罐頂?shù)闹行奈恢?。通常油罐頂部都是有弧度型? 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(jiǎn)單地按照油罐的實(shí)際標(biāo)高來設(shè)定。

( 1) 準(zhǔn)確測(cè)量出液位計(jì)安裝位置到底部的實(shí)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(shí)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(zhǎng), 碰到罐壁。

在電廠的實(shí)際應(yīng)用中, 雷達(dá)導(dǎo)波液位計(jì)正常投用***關(guān)鍵的步驟是現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試。

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

雷達(dá)液位計(jì)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(cè)量量程的上限頂部到法蘭下表面的***小距離。如果進(jìn)入死區(qū), 儀表輸出值將進(jìn)入故障保險(xiǎn)輸出狀態(tài)。

A2: 底部死區(qū): 表示探頭末端有一段測(cè)量不到的區(qū)域。

D: 非測(cè)量區(qū)域: 儀表測(cè)量不到的區(qū)域。

另外, 由于油罐的實(shí)際情況, 在實(shí)際測(cè)量中存在偏差, 可以進(jìn)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(cè), 就是為了對(duì)所測(cè)的物理量進(jìn)行監(jiān)控, 液位計(jì)的作用就是測(cè)量液位的波動(dòng)情況, 因此, 運(yùn)行過程中隨時(shí)會(huì)收到這樣的報(bào)警信號(hào):

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

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

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

此時(shí), 實(shí)際液位可能確實(shí)偏低, 需要進(jìn)料, 使液位高于探頭位置即可恢復(fù)正常。

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

( 4) 溢出———罐內(nèi)液位已滿或超出測(cè)量量程范圍, 有時(shí)會(huì)直接顯示“液位高”此時(shí)應(yīng)降低液位以達(dá)到安全位置。

而當(dāng)液位計(jì)發(fā)生故障時(shí), 還可以通過檢測(cè)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(dòng);

( 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(dá)液位計(jì)液位跳變的原因大約有以下幾種情況:

1) 容器進(jìn)料時(shí), 導(dǎo)波雷達(dá)離進(jìn)料口太近。這個(gè)情況可以改變導(dǎo)波雷達(dá)的安裝位置來避免;

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

3) 容器內(nèi)在探頭附近有個(gè)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(shí), 這個(gè)障礙物對(duì)雷達(dá)波的影響會(huì)放大, 導(dǎo)致液位跳變, 這個(gè)情況要清除障礙物。

在運(yùn)行中, 經(jīng)常碰到的是第2 種情況。鑒于此類現(xiàn)象時(shí)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(shí)的輸出電流鎖定為3. 5 m A, 屏幕顯示為“0. 00 m”。

此外, 在實(shí)際測(cè)量中, 也會(huì)發(fā)生由于天氣情況的變化導(dǎo)致信號(hào)失靈的現(xiàn)象: 例如夏季雷雨天氣, 雷達(dá)液位計(jì)測(cè)量模塊遭雷擊損壞, 無(wú)法正常監(jiān)測(cè)。遇到類似情況, 就必須更新設(shè)備了。

任何檢測(cè)設(shè)備在實(shí)際應(yīng)用中都會(huì)碰到些問題, 雷達(dá)導(dǎo)波液位計(jì)也不例外。尤其是在調(diào)試的初級(jí)階段, 有時(shí)液位計(jì)的測(cè)量與實(shí)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(dá)到***佳的檢測(cè)效果。

當(dāng)前, 雷達(dá)導(dǎo)波液位計(jì)在電廠中的應(yīng)用越來越廣泛, 隨時(shí)會(huì)碰到各種意想不到的缺陷, 只有不斷地積累經(jīng)驗(yàn), 熟悉和掌握檢測(cè)設(shè)備的各項(xiàng)性能, 才能更好地提高熱工檢測(cè)的準(zhǔn)確性, 為電廠主設(shè)備的正常安全運(yùn)行提供保障。