第一篇：雷达物位计如何选型
雷达料位计在水泥厂的选型和应用
雷达料位计在水泥厂的应用和选型
张卫民
(天津水泥设计研究院，天津 300400)
1 概述
物位是水泥工业生产过程的主要测量参数之一，和其他行业不同，在水泥工业中主要是固体物料的物位测量，液位测量则很少。固体物料种类繁多，有块料、颗粒状、粉料，这些物料的介电常数、容重、温度、水分含量也各不相同。接触式测量是过去测量物位的主要手段，如电容式、重锤式、音叉式、阻旋式等测量方法，由于测量时仪表和物料是接触的，在使用过程中往往会出现各种问题，如电容的挂料;重锤的断锤、埋锤;音叉的堵料等，且日常的维护量很大。到20世纪90年代，水泥工业开始采用非接触的物位测量，较早成熟的非接触的测量技术有超声波技术和核辐射技术(γ射线)，核辐射技术因有放射源，在应用上受到限制。
超声波技术近几年来发展很快，是目前应用最广泛的非接触式测量方法，特别在液位测量。在水泥厂超声波物位测量已较普遍应用在原料调配库、原煤库、熟料库等，但超声波必须借助于媒质传播，如在水泥厂的储库物位测量通常以空气作为传播介质，而空气的温度、湿度、组分等的变化会影响超声波传播速度，空气中的粉尘也将衰减超声波的传播信号;当前超声波物位测量仅用于测量块料或颗粒状的物料，对粉仓料位的测量，由于粉仓料位表面在下料时非常疏松，对超声波信号有较强的衰减，故至今还没有测粉仓料位成功的先例。
90年代末期，在过程检测领域出现了高性能、低价格的微波物位计即雷达料位计，所谓微波是电磁波，其频率范围为300MHz～300GHz,微波的传播速度为3×108m/s,如设频率为5.8GHz,在大气中波长约为52mm，其穿透力强，传播速度不受粉尘、蒸汽及介质组分的影响，传播衰减也很小;对被测固体物料除要求其介电常数ε>1.8外，物料的温度、压力、密度等几乎不影响对其准确的测量;现有雷达料位计在天线设计和形状确保了接受回波的能量;另外现场调试也十分简单，通过专用的软件，能把正确的回波迅速找到，并立即换算为物位值。由于比超声料位计有其更卓越的性能，近几年来，雷达料位计迅速、大量进入了过程检测仪表的市场，在各行业普遍使用。在水泥行业也几乎由雷达料位计统占物位测量的领域，据统计近几年来新设计的大型水泥厂和粉磨站的各类库和仓近90%采用了各种类型的雷达料位计，天威公司的PLUS54现场总线型PA雷达料位计，还成功用在云南红塔滇西水泥公司的3条水泥生产线的8个水泥库中，和其他仪表组成了新型的FCS系统。
2 雷达料位测量原理和主要技术因素
雷达料位计是利用回波测距原理。发射天线向被测目标发射微波，被测目标的微波被接收天线接收，信号处理器将发射信号与接收信号比较，计算出被测距离，并可算出相应的物位值。
微波脉冲来回传播时间t由下式决定：
t=(1)
式中：a—天线到被测目标的距离;
c—微波传播的速度(光速)。
由于微波在传播途径上有衰减和干扰反射，故测量的关键是要能接收到反射
回波，并识别出有效回波。接收的回波能量Pk可用简化的雷达方程表示如下：Pk=PτxCxGiGtGr/r4(2)
式中：Pτ—天线辐射功率;
C—经验系数，由经验决定;
Gi—由目标表面介电特性及面积决定的反射增益;
Gt，Gr—天线发射和接收效率;
r—天线与目标间的距离。
从式(2)知：接收的回波能量大小与天线的发射和接收效率以及天线辐射功率有关，故雷达料位计的天线设计和形状很关键，现有的天线除号角天线(喇叭口)和棒状天线外，还有平面天线和抛物面天线，为用于介电常数较小的物料，将缆绳作为天线或安装导波管，缆绳和导波管一直延伸到库或仓底，由此来传递发送和接收的电磁波，增强了回波的信号。
从式(2)还知：接收的回波能量大小与物料表面的介电特性有关，介电常数ε高，反射率高，得到的回波强度也高;介电常数ε低，物料会吸收部分微波的能量，回波强度也较低。通常要求被测物料的介电常数ε：液体为ε>1.8,固体ε>2.5，水泥厂固体ε>2.5，水泥的介电常数ε为3。
在水泥工厂，各种固体物料储存在库或仓里，都存在物料的安息角，回波反射也会象超声波一样存在漫反射，产生干扰回波和假回波，通过软件可排除干扰回波和假回波，但有效回波强度会减少很多，故设计选型时，要考虑衰减，选量程要留有一定的余量。
3 雷达料位计的选型
3.1 脉冲型雷达
用于测物位的雷达料位计通常分为两类：脉冲型雷达(Pulse)和调频连续波雷达(FMCW)。在过程监测场合主要选用脉冲型雷达，由于其频率较低(6.3GHz)，并且在天线结构设计时充分考虑了冷凝、积料等影响，还能利用超声波料位计中的回波信号处理，在有搅拌器等复杂工况中也能识别有效回波，价格相对也较便宜，故在水泥行业中主要采用了以VEGA公司为代表的VEGAPULS型脉冲型雷达。
3.2 颗粒状物料的选型
在水泥厂原料大多是颗粒状物料，个别是块料，如石灰石、原煤、页岩等，其半成品熟料也是颗粒状物料，储存在库或仓里，都存在物料的安息角，但也有反射介面。根据入料和卸料所形成的物料安息角和表面情况，在确定有效量程后，建议采用非接触型的雷达料位计，即带有棒形或号角形天线的料位计。如用接触型的雷达料位计，会产生对缆绳较大的下拉力，造成事故。根据水泥厂信息反馈，号角形天线的料位计回波更强，精确度更高(±0.2%～±1%F.S),常用型号为PULS54。
3.3 粉状物料的选型
在水泥厂和粉磨站水泥库一般有4～8个，在水泥厂还有生料均化库和粉煤灰库，这些物料全是粉料，非常难测其料位。在库里的粉料表面极为疏松，微波反射相当困难，为此建议采用接触型雷达料位计,也可选用大法兰的带有号角天线的非接触型雷达料位计，较典型的产品有VEGA-FLEX52K和E+H的FMP40缆式雷达料位计，它实际上是把缆绳既当天线又作导波管，合二为一，微波脉冲从探头发出后沿缆绳传播，当脉冲遇到物料表面时会被反射回来，其量程可达35m，被测物料的介电常数ε最低为1.6,另外缆绳的耐磨和忍受的最大下拉力，能满
足水泥厂各类粉料库的检测要求。目前已有许多水泥厂用缆式雷达料位计测量均化库、水泥库和粉煤灰库的料位，取得较好的效果，如海螺荻港、浙江三狮、陕西耀县、甘肃祁连山等水泥厂。
3.4 二线制
目前使用的雷达料位计大多是一体化的产品，由二线制供电，可直接控制系统的模块，输出4～20mA的模拟信号，可节省大量电缆;同时还提供HART数字信号和各种协议的现场总线数字通信功能，和计算机监控系统连接非常方便，既可在现场调试，也可用PC机在控制室调试，如组成FCS系统还可在操作员站调试。
4 结论
水泥厂的物位测量是水泥生产线自动化系统一个重要组成部分，雷达料位计的应用解除了人们对水泥厂的物位测量的疑虑，现有雷达料位计在品种、精确度、标准材料、耐压、耐高温、防爆等方面都能满足水泥厂检测和控制的要求。
第二篇：雷达液位计（模版）
不同型号雷达液位计对比分析
雷达液位计是利用将信号发射出去，然后接收物体反射回来的信号，进而分析物体与自己相隔距离这种方法原理来工作的。它主要应用于无法接触液体、浆料及颗粒料但是需要连续测量物体位置的领域，在温度和压力变化都很大的或者有惰性气体存在挥发的场合能起到较大作用。就中国目前的雷达液位计市场分析来看，不同型号和级别的产品差距还是有点大的。
目前市场上最为流行的三大雷达液位计分别是导波雷达液位计、高频雷达液位计和智能雷达液位计。三种液位计所依据的基本工作原理都是一样的，不过由于所适用的领域不同，三者之间习性还是有些微不同的。
技术方面：导波雷达液位计的测量不会因为介质、温度、惰性气体等物体的变化而受到影响;高频雷达液位计的发射频率高达26GHz/24GHz，它的信号分析也因此更加高速;智能雷达液位计可以将其自身的运行时间通过内部电子部件转换成物位信号，而其高智能的时间延伸方法也可以确保极短时间内测量的稳定性和精确性。 性能方面：导波雷达液位计的测量精度为5mm，它的量程为60米，可以耐住250度的高温、40公斤的高压;高频雷达液位计的天线会在一瞬间发射微波脉冲，信号传输出去后，也会在瞬间被反射回来，进行分析的速度也很快;智能雷达液位是即使在工况很复杂的情况下，回波有可能是虚假的，它也能利用所拥有的最新微处理技术和调试软件十分快捷和准确的分析出物位的正确回波。 适用领域方面：导波雷达液位计适用于爆炸危险区域，如煤仓、灰仓、油罐、酸罐等;高频雷达液位计适用于大量程的液体测量,比如在水库、大坝、大桥、钻井平台上测量水面，最大可到80米;智能雷达液位计适用于对物体位置要求十分严格，并且精确程度要求比较高的领域，如科技探测等。
孔板流量计与电磁流量计对比
流量计量，在产品质量、生产效率、科学技术的发展方面都能发挥重要的作用，占据了重要的位置，尤其是当今能力资源丰富程度每况愈下、工业上自动化程度越来越高的背景下，在国民经济中，流量计量占据了更加重要的地位和体现出更加显著的作用。现对流量统计中的孔板流量计和电磁流量计进行对比分析。
设计原理方面：孔板流量计是这样一种装置，它由标准孔板和多参数差压变送器组合而成，是一种高量程比差压流量设备;电磁流量计利用的是法拉第电磁感应定律，是通过这一原理制造出的用来测量管内导电介质体积流量的一种感应式仪表。
应用领域方面：孔板流量计多用于测量液、气体，蒸汽等的流量，被广泛应用在各种与国民生活息息相关如水电等领域的测量和过程控制;而电磁流量计恰恰相反，无法应用于测量气体、蒸汽以及纯净水的流量方面，它多投身到测量腐蚀性液体以及泥浆、矿浆、纸浆等的流体流量方面。 优点方面：孔板流量计最显著的优点是拥有在流量计中唯一的特性，即它使用的是全世界通用的标准节流件，国际标准组织也认可了这一事实，它不需要在实际流动中校准，可立即投入使用;电磁流量计最显著的优点便是它的流量变送器的口径从2.5mm到2.6m都有，测量范围大大扩张，同时它在测量中不涉及流体的温度、压力，也不受密度、粘度的影响。
缺点方面：孔板流量计在所有的流量计产品中只拥有中等水平的测量重复性、精确度，并且由于影响因素的错综复杂，使它的精确度很难提高，这也成为它的扩张短板之一;而电磁流量计方面，由于它不能测量非导电介质的流量而只能测量导电介质的液体流量，导致它的应用有一定的局限性，因而很多行业都无法使用它，同时价格较高也成为制约电磁流量计广泛应用的重要因素。
第三篇：雷达液位计原理及使用
1.
雷达液位计的测量原理
雷达液位计采用发射—反射—接收的工作模式。雷达液位计的天线发射出电磁波，这些波经被测对象表面反射后，再被天线接收，电磁波从发射到接收的时间与到液面的距离成正比，关系式如下：
D=CT/2 式中 D——雷达液位计到液面的距离
C——光速
T——电磁波运行时间
雷达液位计记录脉冲波经历的时间，而电磁波的传输速度为常数，则可算出液面到雷达天线的距离，从而知道液面的液位。 在实际运用中，雷达液位计有两种方式即调频连续波式和脉冲波式。采用调频连续波技术的液位计，功耗大，须采用四线制，电子电路复杂。而采用雷达脉冲波技术的液位计，功耗低，可用二线制的24V DC供电，容易实现本质安全，精确度高，适用范围更广。
VEGAPULS雷达液位计采用脉冲微波技术，其天线系统发射出频率为6.3GHz、持续时间为0.8ns的脉冲波束，接着暂停278ns，在脉冲发射暂停期间，天线系统将作为接收器，接收反射波，同时进行回波图像数据处理，给出指示和电信号。
2.
雷达液位计的特点
(1)雷达液位计采用一体化设计，无可动部件，不存在机械磨损，使用寿命长。
(2)雷达液位计测量时发出的电磁波能够穿过真空，不需要传输媒介，具有不受大气、蒸气、罐内挥发雾影响的特点，能用于挥发的介质如粗苯的液位测量。
(3)雷达液位计几乎能用于所有液体的液位测量。电磁波在液位表面反射时，信号会衰减，当信号衰减过小时，会导致雷达液位计无法测到足够的电磁波信号。导电介质能很好地反射电磁波，对VEGAPULS雷达液位计，甚至微导电的物质也能够反射足够的电磁波。介电常数大于1.5的非导电介质(空气的介电常数为1.0)也能够保证足够的反射波，介电常数越大，反射信号越强。在实际应用中，几乎所有的介质都能反射足够的反射波。
(4)采用非接触式测量，不受罐内液体的密度、浓度等物理特性的影响。 (5)测量范围大，最大的测量范围可达0~35m，可用于高温、高压的液位测量。
(6)天线等关键部件采用高质量的材料，抗腐蚀能力强，能适应腐蚀性很强的环境。
(7)功能丰富，具有虚假波的学习功能。输入液面的实际液位，软件能自动 1 地标识出液面到天线的虚假回波，排除这些波的干扰。
(8)参数设定方便，可用液位计上的简易操作键进行设定，也可用HART协议的手操器或装有VEGA Visual Operating软件的 PC机在远程或直接接在液位计的通信端进行设定，十分方便。
3.
雷达液位计安装的注意事项
雷达液位计能否正确测量，依赖于反射波的信号。如果在所选择安装的位置，液面不能将电磁波反射回雷达天线或在信号波的范围内有干扰物反射干扰波给雷达液位计，雷达液位计都不能正确反映实际液位。因此，合理选择安装位置对雷达液位计十分重要，在安装时应注意以下几点：
(1)雷达液位计天线的轴线应与液位的反射表面垂直。
(2)罐内的搅拌器、罐壁的黏附物和阶梯等物体，如果在雷达液位计的信号范围内，会产生干扰的反射波，影响液位测量。在安装时要选择合适的安装位置，以避免这些因素的干扰。
(3)喇叭型的雷达液位计的喇叭口要超过安装孔的内表面一定的距离(>10mm)。棒式液位计的天线要伸出安装孔，安装孔的长度不能超过100mm。对于圆型或椭圆型的容器，应装在离中心为1/2R(R为容器半径)距离的位置，不可装在圆型或椭圆型的容器顶的中心处，否则雷达波在容器壁的多重反射后，汇集于容器顶的中心处，形成很强的干扰波，会影响准确测量。
(4)对液位波动较大的容器的液位测量，可采用附带旁通管的液位计，以减少液位波动的影响。
安装完毕以后，可以用装有VEGA Visual Operating软件的 PC机观察反射波曲线图，来判断液位计安装是否恰当，如不恰当，则进一步调整安装位置，直到满意为止。
对于有些安装位置无法避免的干扰波，还可利用VEGAPULS 雷达液位计识别虚假波的功能，液位计能根据实际液位标识出干扰反射波，并存于雷达液位计的内部数据库，使雷达液位计在数据处理时能识别这些干扰波，去除这些干扰反射波的影响，保证测量的准确性。
4. 雷达液位计的维护
雷达液位计主要由电子元件和天线构成，无可动部件，在使用中的故障极少。使用中偶尔遇到的问题是，贮槽中有些易挥发的有机物会在雷达液位计的喇叭口或天线上结晶，对它们只要定期检查和清理即可，维护量少。
在日常维护中，可以用 PC机(装有VEGA Visual Operating软件)远程观察反射波曲线图，对于后来可能新产生的干扰波，可以利用液位计有识别虚假波的功能，除去这些干扰反射波的影响，保证准确测量。
第四篇：雷达液位计的基本工作原理
雷达液位计具有故障报警及自诊断功能。根据操作显示模块提示的错误代码分析故障，及时确定故障予以排除，使维护校正更加方便、准确，保障仪表的正常运行。
6、适用范围广，几乎可以测量所有介质
从槽罐体的形状来说，雷达液位计可以对球罐、卧罐、柱形罐、圆柱椎体罐等的液位进行测量;从罐体功能来说，可以对储罐、缓冲罐、微波管、旁通管中的液位进行测量;从被测介质来说，可以对液体、颗粒、料浆等进行测量。 雷达液位计的应用
1、安装注意事项
(1)天线平行于测量槽壁，利于微波的传播。
(2)安装位置距槽壁距离应大于30cm，以免将槽壁上的虚假信号误做回波信号。
(3)尽量避开下料区、搅拌器等干扰源，使波束范围内无固定物，提高信号的可信度。
(4)接管直径应小于或等于屏蔽管长度(100mm或250mm)。
第五篇：导波雷达液位计变送器的安装调试
污水处理污水池液位(VEGA Hart协议)
1、原理：雷达波是一种特殊形式的电磁波，导波雷达料位计利用了电磁波的特殊性能来行料位检测。电磁波的物理特性与可见光相似，传播速度相当于光速。其频率为300MHz-3000GHz。电磁波可以穿透空间蒸汽、粉尘等干扰源遇到障碍物易于被反射，被测介质导电性越好或介电常数越大，回波信号的反射效果越好。 雷达波的频率越高，发射角越小，单位面积上能量(磁通量或场强)越大，波的衰减越小，导波雷达料位计的测量效果越好。
2、导波雷达料位计组成：它主要由发射和接收装置、信号处理器、天线、操作面板、显示、故障报警等几部分组成。 发射-反射-接收是导波雷达料位计工作的基本原理。雷达传感器的天线以波束的形式发射最小5.8GHz的雷达信号。反射回来的信号仍由天线接收，雷达脉冲信号从发射到接收的运行时间与传感器到介质表面的距离以及物位成比例。
即：h=H–vt/2 式中h为料位;H为槽高;v为雷达波速度;t为雷达波发射到接收的间隔时间。
3、安装应注意的问题 (1)当测量液态物料时，传感器的轴线和介质表面保持垂直;当测量固态物料时，由于固体介质会有一个堆角，传感器要倾斜一定的角度。 (2)尽量避免在发射角内有造成假反射的装置。特别要避免在距离天线最近的1/3锥形发射区内有障碍装置(因为障碍装置越近，虚假反射信号越强)。若实在避免不了，建议用一个折射板将过强的虚假反射信号折射走。这样可以减小假回波的能量密度，使传感器较容易地将虚假信号滤出。 (3)要避开进料口，以免产生虚假反射。 (4)传感器不要安装在拱形罐的中心处(否则传感器收到的虚假回波会增强)，也不能距离罐壁很近安装，最佳安装位置在容器半径的1/2处。 (5)要避免安装在有很强涡流的地方。如：由于搅拌或很强的化学反应等，建议采用导波管或旁通管测量。 (6)若传感器安装在接管上，天线必须从接管伸出来。喇叭口天线伸出接管至少10mm。棒式天线接管长度最大100或250mm。接管直径最小250mm。可以采取加大接管直径的方法，以减少由于接管产生的干扰回波。(7)关于导波管天线：导波管内壁一定要光滑，下面开口的导波管必须达到需要的最低液位，这样才能在管道中进行测量。传感器的类型牌要对准导波管开孔的轴线。若被测介电常数小于4，需在导波管末端安装反射板，或将导波管末端弯成一个弯度，将容器底的反射回波折射走。
4、参数调整：确认液位计的接线正确无误后，给仪表送电 测出或估计出所测容器顶端到液位计安装法兰的高度 询问工艺人员液位控制的最高位置，用容器顶端到法兰高度减去控制的最高位置。
用手操器连接液位计的接线端子(不分正负)，进入手操器菜单，选择“online”、再选“LRV”进入输入“0”确认退出，再选择“URV”输入计算的数据确信退出，再选择“SEND”发送数据到液位计。
导波雷达液位计四大故障现象之一：探头结疤和频繁故障处理方法:第一个办法是将探头安装位置提高，但是有时候安装条件限制，不能提高的情况下，就应采用将料位测量值与该槽的泵联锁的办法，解决这一难题：将最高料位设定值减小0.5m左右，当料位达到该最高值时，即可停进料泵或开启出料泵。
导波雷达液位计故障现象之二：被淹相应的处理方法:解决这种问题的办法是将雷达料位计改为导波管式测量。仍在原开孔处安装导波管式雷达料位计，导波管高于排汽管0.2m左右， 这样一来，即使出现料浆从排汽管溢出的恶劣工况，也不会使料位计天线被料浆淹没，而且避免了搅拌器涡流的干扰及大量蒸汽从探头处冒出，减少了对探头的损害，同时由于导波管聚焦效果好，接收的雷达波信号更强，取得了很好的测量效果。使用导波管测量方式，可以改善表计测量条件，提高仪表测量性能,具有很高的推广应用价值。 导波雷达液位计故障现象之三：关于泡沫对测量的影响:干泡沫和湿泡沫能将雷达波反射回来，对测量无影响;中性泡沫则会吸收和扩散雷达波，因而严重影响回波的反射甚至没有回波。当介质表面为稠而厚的泡沫时，测量误差较大或无法测量，在这种工况下，雷达料位计不具有优势，这是其应用的局限性。
导波雷达液位计故障现象之四：对于天线结疤的处理:介电常数很小的挂料在干燥状态下对测量无影响，而介电常数很高的挂料则对测量有影响。可用压缩空气吹扫(或清水冲洗)，且冷却的压缩空气可降低法兰和电器元件的温度。还可用酸性清洗液清洗碱性结疤，但在清洗期间不能进行料位测量.