摘要：隨石油化工行業(yè)的不斷發(fā)展，對石油化工裝置中的儲罐、球罐、緩沖罐中的液體、漿料、顆粒物位與界面物位測量精度要求越來越高。雷達液位計，基于時間行程原理的測量儀表，具有不受溫度、壓力、惰性氣體及蒸汽的影響等優(yōu)點，不***實現(xiàn)了準(zhǔn)確測量，簡化了工藝流程，大大提高了生產(chǎn)效率，因而在工業(yè)生產(chǎn)的物位測量中發(fā)揮著重要的作用。
1、雷達液位計
雷達液位計在測量過程中雷達發(fā)射電磁波，這些波經(jīng)被測對象表面反射后，被天線接收。
目前，雷達液位計普遍采用調(diào)頻連續(xù)波(FMCW)技術(shù)，即在一定時間發(fā)射呈線性變化的頻率。由于電磁波的傳輸速度為常數(shù)，通過測量發(fā)射某一頻率和接收到該頻率的時間，就可以計算出罐的液面空高距離 D。設(shè)定罐高度 H 后，雷達液位計的內(nèi)部軟件就可以計算出液位的高度 L=H－D。在選擇雷達液位計時，要考慮的一個參數(shù)就是介電常數(shù)。雷達液位計的測量效果會受到介質(zhì)介電常數(shù)值的影響。為了便于理解介電常數(shù)，可與“電介質(zhì)”聯(lián)系在一起?！半娊橘|(zhì)”是電導(dǎo)率低的物質(zhì)。電導(dǎo)率低，介質(zhì)的絕緣性好，或者說介電常數(shù)低；電導(dǎo)率高的，介電常數(shù)就高，介電常數(shù)越高，雷達反射信號越強，液位計的測量效果就越好。
在石化罐區(qū)，對于介質(zhì)介電常數(shù)小的儲罐(如烯烴)，使用雷達液位計測量液位時效果差，經(jīng)常出現(xiàn)假液位現(xiàn)象。雷達液位計的測量方式屬于非接觸式，不受介質(zhì)的粘度、密度和腐蝕性影響。要使雷達液位計實現(xiàn)準(zhǔn)確測量，良好的安裝是必不可少的，安裝時應(yīng)該使雷達波避免照射到罐里的障礙物(如：管道、加強桿、攪拌器及物料的入口等)，如果雷達波照射到這些強反射的金屬物體上，產(chǎn)生的回波會遠比介質(zhì)的回波強，對介質(zhì)的測量就會出現(xiàn)不準(zhǔn)的現(xiàn)象。為了避免液面波動或其他干擾，應(yīng)在儲罐里安裝雷達導(dǎo)波管，使雷達波在導(dǎo)波管里傳送。另外對于內(nèi)浮頂罐，雷達可以通過導(dǎo)波管測量浮盤以下的液位。導(dǎo)波管制作時要求內(nèi)壁光滑無毛刺，因為即使是很小的金屬毛刺，對雷達波的反射都要強于介質(zhì)對波的反射，會對雷達產(chǎn)生干擾，導(dǎo)致誤判液面。
介質(zhì)的特性也影響雷達液位計的正常使用。錦州開元石化有限責(zé)任公司的瀝青中間罐，用雷達液位計測量效果就不佳。在瀝青進入罐時，約 200℃的瀝青產(chǎn)生大量煙氣，這類煙氣對雷達的電磁波產(chǎn)生反射，使雷達不能正確判斷液面，致使雷達液位計的測量效果不佳。此外，瀝青煙氣會在雷達喇叭口處凝結(jié)，日久凝結(jié)成了油狀物質(zhì)，而這類油狀物質(zhì)又很難擦除干凈，影響了雷達液位計的準(zhǔn)確測量。
2、雷達液位計接線與參數(shù)的設(shè)置
安裝完成后，將液位變送器的外殼蓋擰下，取下顯示模塊后將電纜穿過纜塞，使用屏蔽電纜，按照接線圖接線，在變送器測儀將電纜屏蔽層接地。接完線后擰緊電纜塞，擰上外殼，接線完成。
須***設(shè)置以下幾個參數(shù)才能保證雷達液位計的測量準(zhǔn)確可靠：（1）選擇顯示功能，是顯示液位還是距離。（2）選擇顯示長度的單位。（3）輸入檢測罐的高度。（4）輸入死區(qū)距離，等于法蘭的底部到***高的液位之間的距離。（5）輸入天線的型號和天線延伸段的長度。（6）選擇顯示電流輸出功能。輸入對應(yīng)電流輸出值的檢測范圍。
3、雷達液位計的安裝
雷達液位計能否正確測量，依賴于反射波的信號，如果在所選擇安裝的位置液面不能將電磁波反射回雷達天線系統(tǒng)或在信號波的范圍內(nèi)有干擾物反射干擾波給雷達液位計，雷達液位計就不能正確反映實際液位，因此合理選擇安裝位置對雷達液位計十分重要。在安裝時應(yīng)注意以下幾點：雷達液位計天線的軸線應(yīng)與液位的反映表面垂直，不可安裝于罐頂?shù)闹行奈恢?，否則會產(chǎn)生多重虛假回波，干擾回撥會導(dǎo)致信號丟失。
盡量遠離進料和排放口。因為液位在注入時會產(chǎn)生幅度比被測液體反射的有效回波大得多的虛假回波。同時旋渦引起的不規(guī)則液位會對微波信號產(chǎn)生散射，從而引起的不規(guī)則液位會對微波信號產(chǎn)生散射，從而引起有有效信號的衰減，所以應(yīng)避開它們。
盡量遠離攪拌、擋板等有可能干擾的位置。因為對于攪拌器等容器攪拌時會產(chǎn)生不規(guī)則的旋渦，會造成雷達信號的衰減。同時攪拌器的葉片也會對微波信號造成虛假的回波，特別是被測物體的相對介電常數(shù)較小和低液位時，攪拌器所造成的影響更為嚴(yán)重。
在信號波束內(nèi)應(yīng)避免安裝任何位置，如溫度傳感器等。天線要平行于測量罐罐壁，有利于微波的傳播。安裝在罐直徑的 1/6--1/4 之間，***小雷達液位距離罐壁應(yīng)大于 30cm，以避免微波發(fā)射到槽壁上產(chǎn)生虛假的回波信號。
雷達液位計用于測量腐蝕性和易結(jié)晶的物料液位時，為了防止介質(zhì)對傳感器的影響，制造廠一般都采用帶有聚四氟乙烯測量窗和分離法蘭結(jié)構(gòu)。這些部件的溫度不能太高，聚四氟乙烯的***高溫度為 200 度左右。為了避免高溫時雷達天線的影響，也為了防止天線上存在的結(jié)晶物影響儀表正常工作，要求法蘭斷面和***高液位之間至少有 100--800mm 的安全距離。
對液位波動較大的容器的液位測量，可采用附帶旁通管的液位計，以減少液位波動的影響。避免與高壓或電流的電頻電機速度控制器等接觸。保持發(fā)射錐體不受干擾使發(fā)射錐體可以傳播，使天線原理墻面，避免非直接的回波?；炷羵}應(yīng)離缸壁大約為 1m，***短距離不應(yīng)小于 0.5m，金屬和塑料倉可以距離罐很近，但是確保探頭不要碰到壁。喇叭型的雷達液位計的喇叭口要越過安裝孔的內(nèi)表面一定的距離（大于 10mm），棒式液位計的天線要伸出安裝孔，安裝孔的長度不能超過 100mm，對于圓形或橢圓形的容器，應(yīng)裝在中心為 1/2R（R 為容器半徑）距離的位置。當(dāng)儲罐制造材料的介電常數(shù)小于 7，如纖維強化玻璃、聚乙烯、聚丙烯或無鉛玻璃等，且壁厚適中時可安裝于儲罐外部。
若介質(zhì)儲罐為球形容器時，應(yīng)采用導(dǎo)波管或旁通管方式安裝，這樣可以消除由容器形狀所帶來的多重回波的干擾，提高信噪比。
在測量介電常數(shù)較小的介質(zhì)（如液化氣、汽油，柴油、變壓器油的等）時，因這些介質(zhì)會對微波產(chǎn)生相對較大的衰減，為提高反射能量以確保測量精度，也應(yīng)該用導(dǎo)波管方式安裝。
選擇好安裝位置后，安裝椎體天線的安裝垂直偏差小于±1 度。安裝時注意不要碰壞天線。安裝在室外時，要給液位變送器安裝保護蓋，以防日照和雨淋。
4、結(jié)束語
通過對罐區(qū)雷達液位計選型及安裝，罐區(qū)液位計在測量精度及長期使用的可靠性上得到了很大的提高。
