1、智能雷達(dá)液位計(jì)的工作原理及現(xiàn)場應(yīng)用

雷達(dá)液位計(jì)的基本測量原理是由發(fā)射、 反射、 接收組成的，雷達(dá)傳感器的天線以波束的形式發(fā)射雷達(dá)信號(hào)，采用微波脈沖的測量方法，不同的距離 對(duì)應(yīng)不同的物位，反射回來的回波信號(hào)仍由天線接 收，雷達(dá)的信號(hào)適宜連續(xù)的、非接觸的脈沖信號(hào)，能 夠在金屬的容器內(nèi)正常運(yùn)行。 通常來說，微波脈沖 的發(fā)射時(shí)間間隔 1S,頻率為 2.5MHz,反射回來的信號(hào)會(huì)反映在回波圖上，回波圖能夠在極短的一瞬間 將回波信號(hào)進(jìn)行放大、定位，然后精確細(xì)致的分析處理這些信號(hào)。 智能雷達(dá)液位計(jì)發(fā)射的微波脈沖的能力很低，不會(huì)威脅到人體的健康，要求能夠在各種金 屬與非金屬容器內(nèi)傳播，不僅可以測量立罐內(nèi)的液位，還能針對(duì)顆粒、漿料的液位進(jìn)行連續(xù)測量，是一 種適用性很強(qiáng)的液位計(jì)。 一般來說，智能雷達(dá)液位計(jì)是 由發(fā)射器和天線組成，不同的型號(hào)，所采用的接收器與天線都存在著一定的差異。 天線是雷達(dá)傳感器 的眼睛，決定了智能雷達(dá)液位計(jì)的實(shí)際應(yīng)用效果。 因此， 要根據(jù)實(shí)際的測量對(duì)象，選擇不同的天線系統(tǒng)。 一 般來說，天線的類型由天線的外形和微波的靈敏度 決定。 江西藍(lán)恒達(dá)化工有限公司采用的是西門子SITRANS LR250 型智能雷達(dá)液位計(jì)，SITRANS LR250 型智能雷達(dá)液位計(jì)具有 25GHz 脈沖雷達(dá)物位變送器。 本次雷 達(dá) 液 位 計(jì) 安 裝 在 高 2.4m、 長 0.96m、 材 質(zhì) 為16MnR 的橢圓臥式罐上，經(jīng)初步設(shè)置參數(shù)后，液位計(jì)在試運(yùn)行期間發(fā)現(xiàn)液位在較低時(shí)波動(dòng)較大并且 有時(shí)出現(xiàn)無信號(hào)現(xiàn)象。 

 

2 智能雷達(dá)液位計(jì)低液位時(shí)不準(zhǔn)原因分析

2.1 在與液位計(jì)廠家技術(shù)交流溝通后， 并結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際運(yùn)行工況，初步分析，造成低液位不準(zhǔn)確的原 因：

2.1.1 本次安裝液位計(jì)由于是利用原有孔洞，原有孔 洞立管高度為 80mm, 而智能雷達(dá)液位計(jì)為 50mm 直徑 的，導(dǎo)致噪音基線高，真實(shí)測量信號(hào)信噪比下降。

 

2.1.2 由于測量的是橢圓臥式罐， 底部回波復(fù)雜，罐 底呈弧形，天線發(fā)射的雷達(dá)波經(jīng)金屬弧面多次反射后匯集在弧頂，由于是多次反射，時(shí)間較真實(shí)回波 的反射時(shí)間較長，這樣就會(huì)產(chǎn)生多個(gè)低于真實(shí)液位 回波的虛假回波， 而且鋼板的反射效果比液氯好，虛假回波強(qiáng)于真實(shí)回波，導(dǎo)致液位計(jì)測量錯(cuò)誤。

2.1.3 液氯介電常數(shù)不高，從而影響介質(zhì)表面對(duì)電磁波的吸收（反射）率，致使真實(shí)回波信號(hào)強(qiáng)度低。

 

2.2 針對(duì)上述情況采取了如下解決辦法

2.2.1 現(xiàn)場修改立管高度， 依據(jù)立管的非常大長度/直徑比為 1:1，立管的高度修改為 50mm，這樣提高真實(shí)測量信號(hào)信噪比。

 

2.2.2 TVT（動(dòng)態(tài)回波抑制曲線）調(diào)整有差異，前期調(diào) 試時(shí)應(yīng)用的是自動(dòng) TVT，經(jīng)過觀察發(fā)現(xiàn)抑制效果不 佳。 由于測量的是橢圓臥式罐，并且材質(zhì)是 16MnR， 其回波要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于液氯反射回來的回波，故造成液 位在底部時(shí)出現(xiàn)了多重回波增加，這樣儀表在進(jìn)行 微波回波時(shí)間的處理時(shí)，程序會(huì)將一束時(shí)間行程較 大的回波進(jìn)行錯(cuò)誤的識(shí)別，以為這個(gè)回波才是測量 回波，從而導(dǎo)致計(jì)算出來的上空距離出現(xiàn)差錯(cuò)。 針 對(duì)這種情況，經(jīng)過與液位計(jì)廠家技術(shù)溝通后，決定 使用手動(dòng)修改 TVT 參數(shù)對(duì)其進(jìn)行虛假回波的抑制, 整個(gè)量程范圍一共分為 40 個(gè)點(diǎn)位， 根據(jù) DCS 系統(tǒng)趨勢分析 1~18 點(diǎn)位（高液位）時(shí)趨勢平穩(wěn)，故略微下調(diào) TVT 參數(shù)提高信號(hào)可信度。 19~38 點(diǎn)位（中低 液位） 時(shí)信號(hào)比較弱為了增強(qiáng)信號(hào)可信度， 故將TVT 參數(shù)修改更低，39~40 點(diǎn)位（特殊點(diǎn)位）時(shí)由于金屬罐底回波太強(qiáng)超過實(shí)際液位回波， 故提高 39~40 的 TVT 參數(shù)， 低于 39~40 的 TVT 的回波都不會(huì) 被接收，這樣屏蔽了金屬罐底的虛假回波。

 

2.2.3 由于現(xiàn)場液氯介電常數(shù)不高，在儀表參數(shù)中材 料一項(xiàng)選擇低介電常數(shù)液體，這樣液位計(jì)的反射性 更好，信號(hào)也得到增強(qiáng)，同時(shí)結(jié)合現(xiàn)場進(jìn)出料的速 率， 修改相應(yīng)速率由原來的 0.1m/min 修改為 0.5m/min。

 

 3 優(yōu)化前后的效果

3.1 優(yōu)化前的液位趨勢

3.2 優(yōu)化后的液位趨勢

3.3 由圖 1 可見， 液位計(jì)在未做優(yōu)化前液位在 20%時(shí)，出現(xiàn)較大的鋸齒波動(dòng)并且還出現(xiàn)間斷性無液位 現(xiàn)象。 發(fā)現(xiàn)圖 1 現(xiàn)象后現(xiàn)場通過更改原有液位計(jì)的 立管高度及調(diào)整儀表參數(shù)后， 由圖 2 可見液位在12%時(shí)也未發(fā)現(xiàn)鋸齒波動(dòng)且液位趨勢較好， 達(dá)到了 運(yùn)行要求，目前智能雷達(dá)液位計(jì)運(yùn)行正常。 

 

4 結(jié)束語

智能雷達(dá)液位計(jì)測量利用飛行時(shí)間原理確定到液 位表面的距離。 設(shè)備發(fā)出信號(hào)后等待回波，通過時(shí) 間與到液位表面的距離成正比來計(jì)算液位的高度。

 

雷達(dá)液位計(jì)能否正確測量， 主要依賴于回波的信 號(hào)。 因此，為了確保智能雷達(dá)液位計(jì)所測量的準(zhǔn)確性，同 時(shí)也為了確保生產(chǎn)過程的安全性，技術(shù)人員要對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場深入了解，同時(shí)對(duì)智能雷達(dá)液位計(jì)技術(shù)不斷的學(xué)習(xí)和總結(jié)，這樣才能確保回波信號(hào)的準(zhǔn)確性，降低智能雷達(dá)液位計(jì)的故障率， 保證智能雷達(dá)液位計(jì)的高精度、 高可靠的穩(wěn)定運(yùn)行。