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在选择雷达液位计时除了应用工况的量程外还需要考虑很多因素
点击次数:299 发布时间:2022-03-23
  在选择雷达液位计时,除了考虑应用工况的量程外,还需要考虑很多因素:被测介质的介电常数、过程工艺中是否有挂料、腐蚀性、泡沫、液面的扰动的影响,是否满足(过程)温度压力的要求;固体表面的漫反射造成的信号的衰减。
 
  下面就让我们一起来了解一下雷达液位计的选择要点吧:
 
  1、介电常数
 
  与频率大小无关,介电常数在雷达的使用中起着重要的作用,因为所有雷达设备的回波强度均受到被测介质介电常数的影响。具有高介电常数的介质吸收的微波信号很少,会产生一个很强的回波信号,比如:水;低介电常数介质会吸收信号,使回波信号减弱,比如:汽油、液化气等。
 
  介电常数小于2~3的介质会影响回波信号的强度从而引起显著的衰减。介电常数一般会随着温度的变化而变化,在很多温度变化很大的过程工艺中,介质的介电常数变化过大以至于小于2~3,可能会导致微波物位计不能获得足够的回波信号能量来进行工作。
 
  2、挂料
 
  天线上的挂料会限制雷达的功能,常见的挂料是凝结水。液体应用中可能会使蒸汽凝聚到天线上,而其他应用中可能会把液体和浆料飞溅到天线上,导致由于挂料而可能消弱雷达的性能。根据不同的应用类型,这些天线的挂料可能会影响液位的测量。
 
  一般对于容易产生少量冷凝水的工况,选择杆式天线会取得比喇叭天线更好的效果;但是,在容易发生介质飞溅到天线上而产生挂料的工况中,适宜采用低频的喇叭天线雷达,喇叭天线的结构可以防止介质进入喇叭口内影响电极的发射,而且,发射较长的波长,使它们对厚的粘附物的敏感性降低,可穿透厚的粘附物。
 
  由于信号较强,通过厚的天线粘附物仍能保持测量。另一个重要的因素是天线的构成成分。采用PTFE杆式天线的低频雷达,具有抗化学腐蚀性能,清洁方便的优点。在粘附物会造成严重挂料的应用(例如矿浆储罐)中,可选用自清洗系统用来保持喇叭天线的清洁。这个系统使用空气或液体来冲涮喇叭内部,每隔固定的间隔就进行一次清洗。
 
  3、腐蚀性
 
  因为杆式天线的材质一般都选用更耐腐蚀性的PTFE、PE、PP等材质,因此在很多有强腐蚀性的应用中,较多的选用杆式天线;而喇叭天线因为一般都采用不锈钢材质,其耐腐蚀性一般不如杆式天线;当然也有些公司可以定制哈氏合金的喇叭天线或带flon涂层的喇叭天线来满足一些有一定复杂性而不能使用杆式天线而又有腐蚀性要求的工况。
 
  4、泡沫
 
  在反应釜和过程罐中,化学物品混合在一起会产生泡沫。虽然雷达不能穿透所有的泡沫进行测量,但是它能过穿透其中的一些类型,能够获得泡沫下面的液位。为了可靠测量,识别湿泡沫和干泡沫是很重要的。对于干泡沫,微波信号能够穿过泡沫并检测下面的液体表面。干泡沫在酿造行业较为常见,与浴缸中的泡沫相似-轻且密度低。
 
  对于中等密度的泡沫,信号被吸收或被散射,结果是不可预知,没有规律的。对于湿泡沫,微波信号在泡沫表面发生反射。湿泡沫由非常小的泡沫构成,这使液体处于悬浮中。这些泡沫非常密集,与烈性啤酒中的泡沫相似。当雷达不能测量有时存在于储罐中的湿泡沫/液体界面时,它会对泡沫层的顶部产生一个非常稳定的回波。
 
  雷达技术通常不适合用于可能存在泡沫的废水深井。由于系统的自然特性,注入深井的成分会经常变化。泡沫存在不可预知性,且取决于泡沫密度。当泡沫状况保持稳定时,雷达是可靠的。在啤酒行业,雷达测量会穿透罐中的泡沫。在废水行业,在厌氧消化池的应用中,雷达用于测量泡沫的表面。
 
  5、扰动的液面
 
  对于在扰动容器里的波动的表面,低频的雷达物位计具有很好的表现。
 
  低频微波会产生一个较宽的波束角,覆盖液体表面较大的面积。波动会减小信号的幅值,但是,比起高频波束来,要减小的少得多。另外,当液面表面波的波长与电磁波的波长相同时,会发生zui严重的衰减。波动引起的衰减可以通过用来引导和限制波束角的静态管或导波管限制传输信号来得到加强。
 
  和超声波的工作方式类似,雷达物位计也可以通过启动搅拌器滤波器的功能来消除搅拌器的干扰。
 
  6、粉状固体
 
  粉状固体的物位的连续测量长期以来一直是个难点。超声波、重锤、TDR、电容等测量方式都曾经被用于这一应用,但是均存在着很多问题而导致使用效果欠佳。
 
  有些公司尝试采用微波技术来测量粉状固体的物位,由于电磁波具有很好的穿透粉尘的性能,因此也的确取得了一些成绩,但是其实际不太稳定的使用性能一直不能得到客户的满意。
 
  7、温度和压力
 
  虽然,温度和压力的影响对于电磁波的传播基本没有什么影响,但是过高的过程温度或过大的过程压力会损坏微波物位计的发射电极(天线)。因为发射电极(天线)通常采用PTFE的材质,因此雷达物位计的耐压耐温性能很大程度上取决于PTFE材质。PTFE一般能够承受200℃的过程温度。有些公司设计了加长的隔离管来降低过程传递到发射电极的温度,使雷达物位计能够应用于更高温度的工艺中。通过压缩气体吹扫的方式,可以使微波物位计测量高温的介质,比如:钢水等。
 
  在高压的应用,一般都采用法兰的过程连接。需要注意的是,根据不同的法兰的标准,法兰承受的zui大压力会随着温度的变化而不同:通常,温度越高,法兰的耐压等级会下降。
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