雷達(dá)物位計(jì)在化工裝置上的應(yīng)用
摘要： 介紹了雷達(dá)液位計(jì)的工作原理，儀表特性、安裝要求等，并經(jīng)過(guò)在長(zhǎng)煉催化劑廠的實(shí)際應(yīng)用，得出一些真實(shí)數(shù)據(jù)，證明了該類儀表在液位測(cè)量中的可行性及可靠性。對(duì)煉油、化工裝置物位測(cè)量?jī)x表的選用提供了參考依據(jù)。
關(guān)鍵詞：
傳感器與數(shù)據(jù)采集
雷達(dá)物位計(jì)
Abstract：
Key words :
容器的物位測(cè)量和控制是石油化工生產(chǎn)過(guò)程中最普遍的儀表自動(dòng)化應(yīng)用項(xiàng)目之一。它不僅關(guān)系到工藝過(guò)程的平穩(wěn)操作和安全生產(chǎn)，而且對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量的控制至關(guān)重要。物位測(cè)量?jī)x表多種多樣，如以往采用的有超聲波、靜壓式、阻旋式、射頻導(dǎo)納式等等。
催化劑生產(chǎn)中有些貯罐的工況比較復(fù)雜，如存在著粉塵多，蒸汽彌漫、結(jié)垢、攪拌等諸多對(duì)物位測(cè)量的不利因素，導(dǎo)致儀表故障率高、維護(hù)量大、在線檢修困難、使用周期短、測(cè)量效果不盡人意。為解決此類問(wèn)題，長(zhǎng)煉的工程技術(shù)人員進(jìn)行了許多探索。近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，一種新的物位計(jì)—雷達(dá)式物位計(jì)的采用解決了此類問(wèn)題，本文通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研的材料，對(duì)雷達(dá)物位計(jì)的應(yīng)用作一總結(jié)分析。
一、雷達(dá)式物位計(jì)
1 雷達(dá)式物位計(jì)的構(gòu)成
雷達(dá)式物位計(jì)主要由天線、發(fā)射和接收裝置、信號(hào)處理器、操作面板、顯示、報(bào)警等幾部分組成。
2 雷達(dá)式物位計(jì)的工作原理
（1）PULSE脈沖技術(shù)
這種技術(shù)就是由雷達(dá)頭發(fā)射一個(gè)脈沖信號(hào)，并測(cè)量從發(fā)出到接收回波的時(shí)間。這種技術(shù)根本上是一種模擬技術(shù)。
（2）FMCW(Frequency Modulated Continue Wave)，調(diào)頻連續(xù)波技術(shù)
這種技術(shù)不是測(cè)量時(shí)間。雷達(dá)頭發(fā)射連續(xù)變化的頻率信號(hào)，雷達(dá)信號(hào)被液體表面反射后，天線接收回波。由于信號(hào)頻率在改變，回波與信號(hào)發(fā)射瞬間的頻率不同，該頻率差正比于自雷達(dá)頭到液面的距離。FMCW技術(shù)就是測(cè)量這種頻率差，這是一種數(shù)字技術(shù)。
（3）導(dǎo)波雷達(dá)
導(dǎo)波雷達(dá)物位計(jì)運(yùn)用ＴＤＲ原理(時(shí)域反射原理)，ＴＤＲ發(fā)生器產(chǎn)生一個(gè)沿導(dǎo)波桿向下傳送的電磁脈沖波，當(dāng)遇到比先前傳導(dǎo)介質(zhì)(空氣或蒸發(fā)氣)介電常數(shù)大的液體表面時(shí)，脈沖波會(huì)被反射。用超高速計(jì)時(shí)電路來(lái)計(jì)算脈沖波的傳導(dǎo)時(shí)間，電磁脈沖波傳輸距離ｓ=ｖｔ，從而達(dá)到精確液位測(cè)量。
3 雷達(dá)式物位計(jì)的特點(diǎn)
（1）連續(xù)準(zhǔn)確的測(cè)量
雷達(dá)式物位計(jì)不受溫度、壓力、氣體的影響，與介質(zhì)表面無(wú)接觸，快速且精確地測(cè)量不同介質(zhì)的物位。
（2）安全且節(jié)能
雷達(dá)式物位計(jì)不但可以在高溫高壓下進(jìn)行測(cè)量而且極準(zhǔn)確安全且節(jié)省能源，雷達(dá)式物位計(jì)的發(fā)射功率只有每平方厘米幾個(gè)微瓦，因此可以不受任何限制將其應(yīng)用于各種場(chǎng)合。在實(shí)際應(yīng)用中，通過(guò)金屬外壁就可將雷達(dá)信號(hào)完全屏蔽。雷達(dá)式物位計(jì)使用的材料的化學(xué)性和機(jī)械性都相當(dāng)穩(wěn)定，而且材料可以再循環(huán)利用。
（3）無(wú)需維修且可靠性強(qiáng)
雷達(dá)波不受干擾，由于雷達(dá)式傳感器的各部件均不能被拆開(kāi)而且沒(méi)有機(jī)械磨損，所以雷達(dá)式物位計(jì)可以被應(yīng)用于各種場(chǎng)合。通過(guò)使用高級(jí)材料，雷達(dá)式物位計(jì)對(duì)于極復(fù)雜的化學(xué)和物理?xiàng)l件都很耐用，它可以提供準(zhǔn)確可靠且長(zhǎng)期穩(wěn)定的模擬量或數(shù)字量物位信號(hào)。
（4）幾乎可以測(cè)量所有介質(zhì)
雷達(dá)信號(hào)是否可以被反射，取決于兩個(gè)因素：被測(cè)介質(zhì)的導(dǎo)電性，被測(cè)介質(zhì)的介電常數(shù)。所有導(dǎo)電的介質(zhì)都能很好地反射雷達(dá)信號(hào)，雷達(dá)傳感器可以測(cè)量所有介電常數(shù)大于1.5的介質(zhì)（空氣的介電常數(shù)是1），盡管介質(zhì)的導(dǎo)電性不是很好，也能被很準(zhǔn)確地測(cè)量。
二、雷達(dá)物位計(jì)的應(yīng)用
化工裝置尤其是催化劑工藝生產(chǎn)過(guò)程中液態(tài)介質(zhì)的儲(chǔ)存、交換、沉淀、升溫反應(yīng)等都離不開(kāi)容器中物位的檢測(cè)，以前長(zhǎng)煉催化劑廠物位測(cè)量主要采用以下儀表：浮子鋼帶物位計(jì)、靜壓/差壓液位計(jì)、超聲波液位計(jì)等。浮子鋼帶液位計(jì)安裝復(fù)雜，精度不高，維護(hù)量很大，許多由于年久失修逐漸被淘汰。靜壓/差壓液位計(jì)有是罐內(nèi)投入式安裝，有的是罐外單法蘭或雙法蘭安裝，測(cè)量時(shí)如果介質(zhì)溫度及密度發(fā)生變化，會(huì)使測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生較大誤差。超聲波液位計(jì)是非接觸測(cè)量?jī)x表中較常用的一種，價(jià)格較適中，比較適合催化劑罐體中腐蝕的液體的測(cè)量，但是，有些罐體溫度高、蒸汽大、有些帶有攪拌，液面波動(dòng)較大，對(duì)這些槽罐的液位測(cè)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(lái)不安全因素。隨著催化劑生產(chǎn)技術(shù)水平的提高，為適應(yīng)化工裝置DCS系統(tǒng)中的儀表自動(dòng)化的要求，長(zhǎng)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(dá)物位計(jì)測(cè)量罐體物位，2001年至今在以上裝置共安裝投用了45臺(tái)雷達(dá)物位計(jì)，主要用于催化劑生產(chǎn)中攪拌罐液位的檢測(cè)。應(yīng)用情況表明，雷達(dá)物位計(jì)在化工裝置各類液態(tài)介質(zhì)不同工藝條件下均能實(shí)現(xiàn)液位的自動(dòng)檢測(cè)，具有很大的優(yōu)越性，進(jìn)一步提高了催化劑的生產(chǎn)自動(dòng)化水平，成效顯著。
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