石化行業(yè)的煉制過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)碰到液化氣球罐和瀝青罐的液位測(cè)量，但由于液化氣的介電常數(shù)εr＜1.9，而瀝青由于粘度過(guò)大且其高溫蒸汽容易在測(cè)量?jī)x表上產(chǎn)生掛料現(xiàn)象，因此對(duì)這兩種介質(zhì)的測(cè)量一直以來(lái)沒(méi)有一個(gè)很好的解決辦法，這一問(wèn)題已困擾用戶(hù)多年。本文介紹的這種新型液位計(jì)——Saab雷達(dá)液位計(jì)，它就很好的解決了這些問(wèn)題。
雷達(dá)液位計(jì)的測(cè)量原理
雷達(dá)液位計(jì)是由發(fā)射器頭和天線部分組成，發(fā)射器以連續(xù)變化的頻率向液體表面發(fā)送微波信號(hào)。當(dāng)被反射的信號(hào)返回到天線時(shí)，它便與正在送出去的信號(hào)混合。由于發(fā)射器連續(xù)地改變被發(fā)射信號(hào)的頻率，在發(fā)射與反射信號(hào)之間將會(huì)有一個(gè)頻率差。該液位計(jì)把這兩個(gè)信號(hào)混合起來(lái)，產(chǎn)生了正比于至液體表面距離的低頻信號(hào)。這信號(hào)可很精確地測(cè)量，能實(shí)現(xiàn)快速、可靠與精確的液位測(cè)量。
Saab雷達(dá)采用一個(gè)最佳的微波頻率10GHz，這就減少了對(duì)蒸汽、泡沫及天線 污染的靈敏度，并且使雷達(dá)波束保持狹窄，以最大限度減小來(lái)自罐壁與干擾物體的影響（如圖1所示）。
Saab雷達(dá)液位計(jì)的主要特點(diǎn)
1．容易安裝、無(wú)移動(dòng)部件、無(wú)需維修。
2．精度高、可靠性最高。
3．超高靈敏度與獨(dú)特信號(hào)處理特點(diǎn)可處理困難的工藝過(guò)程條件。
4．高度靈活性，發(fā)射器頭與天線都有互換性。
5．廣泛系列的天線與型式可在所有應(yīng)用中提供最好性能。
6．用基于微軟視窗的PC軟件或經(jīng)就地帶鍵盤(pán)的顯示器實(shí)現(xiàn)人－機(jī)對(duì)話式的設(shè)置。
7．輸出為疊加于HART的4～20mA信號(hào)、數(shù)字式Profibus DP或TRL2現(xiàn)場(chǎng)總線信號(hào)。
Saab雷達(dá)液位計(jì)的應(yīng)用
Saab雷達(dá)采用當(dāng)代先進(jìn)的微波技術(shù)達(dá)到高可靠性和高精度。它不但測(cè)量許多固料，而且還測(cè)量液體與漿料的液位。該計(jì)量?jī)x表可操作在范圍廣泛的溫度、壓力、蒸汽氣體混合物及各種工藝過(guò)程條件。
主要應(yīng)用包括：
1．化工與石化儲(chǔ)存容器及工藝儲(chǔ)罐
2．制藥業(yè)反應(yīng)器
3．食品與飲料制造業(yè)
4．煉油工藝容器
5．水及污水處理
6．水電力發(fā)電及水壩
7．水泥、粉末、木片屑及其它固料測(cè)量應(yīng)用
在液化氣球罐上的應(yīng)用
液化氣是石油產(chǎn)品之一，是由煉廠氣或天然氣(包括油田伴生氣)加壓、降溫、液化得到的一種無(wú)色、揮發(fā)性氣體，其介電常數(shù)εr＜1.9，液化程度受溫度、壓力變化影響很大，因此對(duì)于傳統(tǒng)的機(jī)械式液位測(cè)量?jī)x表就無(wú)法準(zhǔn)確的測(cè)量其液位。表1為不同液位測(cè)量?jī)x表的比較：
Saab的RTG3960雷達(dá)就是專(zhuān)用與液化石油氣、液化天然氣及輕烴等介質(zhì)的液位測(cè)量，該雷達(dá)安裝的導(dǎo)波管保證了雷達(dá)即使在液體表面沸騰的條件下也具有足夠強(qiáng)的回波。作為一個(gè)選項(xiàng)，液位計(jì)可配備一個(gè)測(cè)量氣相壓力的壓力傳感器，這為得到高精度的液位起到了保證。
在瀝青罐上的應(yīng)用
瀝青由于其粘度高（運(yùn)動(dòng)粘度達(dá)到了1000mm2/s左右），易凝固，且在罐內(nèi)由于高溫（200℃左右）產(chǎn)生蒸汽易產(chǎn)生掛料現(xiàn)象，這就給液位的測(cè)量帶來(lái)了困難，因此對(duì)這種情況的測(cè)量可以用間接的方法測(cè)得，例如利用多點(diǎn)溫度測(cè)量來(lái)間接了解罐內(nèi)液位的情況，但這種方法得到的液位并不是罐內(nèi)液位的真實(shí)反應(yīng)。
為了解決象瀝青這樣產(chǎn)品的液位測(cè)量，Saab開(kāi)發(fā)出了拋物面天線的RTG3930雷達(dá)液位計(jì)，拋物面天線是對(duì)污染最不敏感的天線類(lèi)型，這種設(shè)計(jì)型式能夠使雷達(dá)波能量更集中于主力方向，減少了天線自身的回波，另外該天線型式的冷凝物自流除技術(shù)的應(yīng)用，也使它很好的解決了象瀝青這樣介質(zhì)的液位測(cè)量。
目前Saab雷達(dá)在中國(guó)石油克拉瑪依石化分公司的液化氣球罐及瀝青罐上已有了良好的應(yīng)用，在實(shí)際測(cè)量中，測(cè)量精度完全達(dá)到設(shè)計(jì)精度要求，滿足了用戶(hù)監(jiān)測(cè)要求（圖2）。
雷達(dá)液位計(jì)使用當(dāng)中應(yīng)注意的問(wèn)題
1．液位計(jì)安裝口的要求
為了使微波能夠不受干擾地傳播，液位計(jì)管嘴的尺寸應(yīng)保持在針對(duì)不同天線所規(guī)定的極限值內(nèi)（見(jiàn)圖3、表2）。
為了得到最好的測(cè)量性能，建議天線的末端應(yīng)在管嘴之外。見(jiàn)圖4
2．自由空間的要求
按照?qǐng)D5說(shuō)明，把液位計(jì)以這樣的方式定位，即允許微波傳播而沒(méi)有來(lái)自罐壁的干擾。為實(shí)現(xiàn)最佳性能，應(yīng)考慮下列建議：
（1）應(yīng)力求避免在雷達(dá)波束中有障礙物。
（2）發(fā)射器的安裝應(yīng)遠(yuǎn)離進(jìn)料口，因此口引發(fā)湍流工況。
（3）應(yīng)選擇盡可能大的天線，以確保天線的增益最大。
（轉(zhuǎn)載）
