雷达液位计应用浅析.pdf

1、 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:/第 11卷 第 2期2009年 6月 辽 宁 科 技 学 院 学 报JOURNAL OF L IAON ING INSTITUTE OF SC IENCE AND TECHNOLOGY Vol. 11 No. 2Jun. 2009文 章 编 号 : 1008 - 3723 (2009) 02 - 0019 - 02雷 达 液 位 计 应 用 浅 析周 劲 松 ,张 霞(本 溪 钢 铁 集 团 公 司 计 控 厂 ,

2、辽 宁 本 溪 117002)摘 要 :介 绍 了 雷 达 液 位 计 利 用 微 波 这 种 电 磁 波 来 测 量 液 位 的 基 本 工 作 原 理 和 在 本 钢 浦 项 冷 轧 薄 板 厂 酸 再 生 系 统 中 采 用的 德 国 KROHNE公 司 所 生 产 的 BM70型 雷 达 液 位 计 的 应 用 和 维 护 .关 键 词 :雷 达 液 位 计 ; 电 磁 波 ;应 用中 图 分 类 号 : TP23 文 献 标 识 码 : B1 引 言雷 达 液 位 计 是 一 种 通 过 微 波 来 测 量 容 器 内 液 位 的 一 种仪 表 。 微 波 是 一 种 电 磁 波 ,

3、其 特 点 是 发 射 方 向 性 强 ,定 向 性好 ,传 输 过 程 中 几 乎 不 受 火 焰 、 灰 尘 、 烟 雾 及 强 光 的 影 响 。 在雷 达 液 位 计 中 ,使 用 的 微 波 波 长 约 为 5cm 10cm,可 测 量 不同 的 介 质 。 几 乎 可 以 被 应 用 于 各 种 场 合 ,如 真 空 测 量 、 液 位测 量 或 料 位 测 量 等 。 雷 达 液 位 计 的 探 头 几 乎 不 受 温 度 、 压力 、 气 体 等 的 影 响 ( 500 时 影 响 仅 为 0. 018% , 50bar时 为0. 8% )。 雷 达 液 位 计 最 大 的 特

4、 点 是 在 恶 劣 条 件 下 有 显 著 功效 ,无 论 是 有 毒 介 质 ,还 是 腐 蚀 性 介 质 ,也 无 论 是 固 体 、 液 体还 是 粉 尘 性 、 浆 状 介 质 ,它 都 可 以 进 行 测 量 。 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 。2 工 作 原 理发 射 反 射 接 收 是 雷 达 液 位 计 的 基 本 工 作 原 理 。 雷

5、达 传 感 器 的 天 线 以 波 束 的 形 式 发 射 电 磁 波 信 号 ,发 射 波 在 被测 物 料 表 面 产 生 反 射 ,反 射 回 来 的 回 波 信 号 仍 由 天 线 接 收 。发 射 及 反 射 波 束 中 的 每 一 点 都 采 用 超 声 采 样 的 方 法 进 行 采集 。 信 号 经 智 能 处 理 器 处 理 后 得 出 介 质 与 探 头 之 间 的 距 离 ,送 终 端 显 示 器 进 行 显 示 、 报 警 、 操 作 等 。雷 达 液 位 计 采 用 高 频 振 荡 器 作 为 微 波 发 生 器 ,发 生 器 产生 的 微 波 用 波 导 管 将 它

6、 引 到 辐 射 天 线 ,并 向 下 射 出 。 当 微 波遇 到 障 碍 物 ,例 如 液 体 液 面 时 ,部 分 被 吸 收 ,部 分 被 反 射 回来 。 通 过 测 量 发 射 波 与 液 位 反 射 波 之 间 某 种 参 数 关 系 来 实现 液 位 测 量 。目 前 有 两 大 类 雷 达 液 位 计 ,一 类 是 发 射 频 率 固 定 不 变 ,通 过 测 量 发 射 波 与 液 位 反 射 波 的 运 行 时 间 ,并 经 过 智 能 化 信号 处 理 器 ,测 出 被 测 液 位 的 高 度 。 这 类 雷 达 液 位 计 的 运 行 时间 与 液 位 距 离 的 关

7、 系 为 t = 2d /c 。式 中 c为 电 磁 波 传 播 速 度 ; d为 被 测 接 介 质 液 位 和 探 头之 间 的 距 离 ; t为 探 头 从 发 射 电 磁 波 至 接 收 到 反 射 电 磁 波 的时 间 。收 稿 日 期 : 2009 - 04 - 16作 者 简 介 :周 劲 松 (1971 - ) ,男 ,辽 宁 本 溪 人 ,本 钢 计 控 厂 ,工 程 师 .可 见 ,探 头 到 介 质 表 面 的 距 离 d与 探 头 从 发 射 电 磁 波 至接 收 到 反 射 电 磁 波 的 时 间 t成 正 比 。 在 发 射 的 时 间 间 隔 里 ,天 线 系 统

8、 作 为 接 收 装 置 使 用 。 仪 表 分 析 、 处 理 运 行 时 间 小 于十 亿 分 之 一 秒 的 回 波 信 号 ,并 在 极 短 的 一 瞬 间 分 析 处 理 回波 。 雷 达 传 感 器 利 用 特 殊 的 时 间 间 隔 调 整 技 术 将 每 秒 的 回波 信 号 进 行 放 大 、 定 位 ,然 后 进 行 分 析 处 理 。 因 此 雷 达 传 感器 可 以 在 0. 1 s内 精 确 细 致 地 分 析 处 理 这 些 被 放 大 的 回 波 信号 ,无 须 花 费 很 多 时 间 来 分 析 频 率 。另 一 类 是 测 量 发 射 波 与 反 射 波 之

9、间 的 频 率 差 ,并 将 这 频率 差 转 换 为 与 被 测 液 位 成 比 例 关 系 的 电 信 号 。 这 种 液 位 计的 发 射 频 率 不 是 一 个 固 定 频 率 ,而 是 一 等 幅 可 调 频 。3 应 用 实 例在 本 钢 浦 项 冷 轧 薄 板 厂 酸 再 生 系 统 中 采 用 了 德 国KROHNE公 司 所 生 产 的 BM70型 雷 达 液 位 计 用 于 测 量 氨 水罐 、 新 酸 罐 、 再 生 酸 罐 中 介 质 的 液 位 。 雷 达 液 位 计 的 测 量 系统 由 信 号 转 换 器 和 法 兰 系 统 构 成 。 法 兰 系 统 包 括 微

10、 波 窗 口和 天 线 系 统 ,微 波 窗 口 使 产 品 与 压 力 相 分 离 。 小 型 的 信 号 转换 器 包 括 微 波 发 生 器 和 整 个 信 号 处 理 系 统 ,包 括 规 定 的 标 准输 出 信 号 (4mA - 20mA或 数 字 接 口 )。BM70既 可 用 于 测 量 液 位 也 可 用 于 测 量 容 积 ,用 于 测 量液 位 时 ,在 功 能 显 示 参 数 里 选 择 液 位 。 罐 内 液 体 液 位 可 由 公式 得 出液 位 =罐 体 高 度 -距 离式 中 , 罐 体 高 度 是 罐 内 无 液 体 时 的 高 度 ,距 离 是 指 由 雷达

11、 液 位 计 的 探 头 到 液 体 表 面 的 距 离 。 在 BM70里 可 将 距 离 、液 位 或 可 转 换 的 其 他 功 能 通 过 信 号 输 出 送 到 上 位 机 ,同 时 也可 以 就 地 显 示 。 所 有 的 信 息 均 可 以 由 数 字 通 讯 装 置 进 行 访问 。 此 外 ,测 量 值 能 够 通 过 参 考 补 偿 距 离 和 罐 底 补 偿 距 离 的设 定 进 行 迁 移 。图 1是 BM70在 测 量 罐 体 液 位 时 的 各 项 参 数 的 基 本 配置 的 示 意 图 。 由 于 雷 达 液 位 计 存 在 死 区 ,所 以 雷 达 液 位 计

12、 的最 大 测 量 范 围 是 空 罐 高 度 (在 参 数 表 Fct3. 1. 1里 输 入 )减 去死 区 的 距 离 ( Fct3. 1. 2 )。 参 考 补 偿 距 离 ( Fct3. 1. 7 )和 罐 底补 偿 距 离 ( Fct3. 1. 8 )的 值 可 以 根 据 具 体 情 况 而 进 行 设 定 ,它 们 可 以 改 变 4mA和 20mA相 对 应 的 液 位 值 。 以 酸 再 生 系统 中 的 氨 水 储 存 罐 L IT4211为 例 ,在 参 数 表 Fct3. 1. 1里 输 入氨 水 罐 空 罐 时 的 高 度 6800mm,在 Fct3. 1. 2里

13、输 入 死 区 距 离400mm, 参 考 补 偿 距 离 和 罐 底 补 偿 距 离 不 用 ,在 Fct3. 1. 4和 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:/辽 宁 科 技 学 院 学 报 第 9卷Fct3. 1. 5里 输 入 0mm,在 参 数 表 Fct3. 2. 1 功 能 显 示 里 选 择液 位 ,在 Fct3. 3. 1 电 流 输 出 功 能 里 选 择 液 位 ,在 参 数 表Fct3. 3. 2电 流 输 出 范 围 里 选 择

14、4 - 20mA,在 Fct3. 3. 3电 流对 应 最 小 刻 度 里 输 入 0mm,在 Fct3. 3. 4电 流 对 应 最 大 刻 度里 输 入 6200mm。 参 数 输 完 之 后 ,在 L IT4211表 头 上 可 以 看到 测 得 的 液 位 值 ,在 监 控 室 里 通 过 HM I画 面 也 可 以 通 过HM I画 面 看 到 测 得 的 液 位 值 。图 1 罐 的 配 置 结 构 图图 2 功 能 框 图4 BM70型 雷 达 液 位 计 的 日 常 维 护 及 故 障 处 理本 钢 浦 项 冷 轧 薄 板 厂 的 酸 再 生 系 统 中 使 用 的 BM70型

15、 雷达 液 位 计 ,在 日 常 检 查 维 护 中 主 要 检 查 以 下 一 些 项 目 : 定 期检 查 仪 表 的 电 源 电 压 和 输 出 电 流 是 否 正 常 。 定 期 检 查 仪 表的 天 线 是 否 被 脏 物 污 染 检 查 仪 表 与 罐 体 连 接 的 是 否 牢 固 。 检 查 各 部 件 连 接 处 的 密 封 情 况 是 否 良 好 。 定 期 进 行 校验 。 另 外 ,对 于 首 次 使 用 的 仪 表 ,如 果 投 运 后 仪 表 没 有 输 出 ,则 应 检 查 电 源 是 否 可 靠 连 接 ,并 检 查 保 险 丝 是 否 烧 坏 。 对 于不 超

16、 过 2个 月 的 短 期 停 运 ,仪 表 电 源 不 必 切 断 。 故 障 举 例 :2007年 7月 酸 再 生 操 作 反 映 氨 水 罐 的 液 位 从 75%突 然 下 降到 16% ,严 重 影 响 了 酸 再 生 脱 硅 系 统 的 正 常 运 行 。 到 达 现 场后 发 现 罐 内 实 际 液 位 并 不 低 。 于 是 先 后 检 查 了 电 源 电 压 ,天线 的 状 态 和 安 装 情 况 均 未 发 现 问 题 。 根 据 雷 达 的 特 性 ,罐 内的 蒸 汽 不 可 能 对 其 测 量 产 生 影 响 ,同 时 罐 体 内 又 没 有 障 碍 物 ,所 以 判

17、 断 故 障 的 原 因 在 仪 表 本 身 。 检 查 仪 表 的 参 数 ,发 现 仪表 功 能 选 项 3. 5. 5 (Mutip le refelection )为 OFF状 态 ,将 其 改 为ON后 故 障 消 除 。5 结 论实 践 证 明 雷 达 液 位 计 具 有 良 好 的 性 能 和 优 势 ,具 有 结 构简 单 、 耐 腐 蚀 、 安 装 方 便 、 易 于 维 护 等 优 点 ,同 时 实 现 了 信 号 标准 化 ,并 可 通 过 数 字 通 讯 装 置 进 行 访 问 ,易 于 实 现 计 算 机 控制 。 可 广 泛 应 用 于 测 量 高 温 、 高 压

18、、 易 燃 、 易 爆 、 易 凝 等 介 质 的液 位 。参 考 文 献 1 朱 炳 兴 ,王 森 .仪 表 工 试 题 集 J . 北 京 :化 学 工 业 出 版 社 2006 2 陈 龙 官 ,黄 伟 .冷 轧 薄 钢 板 酸 洗 工 艺 与 设 备 J . 北 京 :冶 金 工 业 出 版 社 . 2005 3 德 国 KROHNE公 司 . 酸 再 生 雷 达 液 位 计 BM70用 户 手 册 M . 2003A Br ief Probe on the Applica tion of the L iqu id L evel Radar GaugeZHOU J in - song;

19、 AHNG Xia(M easuring Control Plant, B enxi S teel, B enxi, L iaoning, 117000, China)Abstract: The paper introduces the p rincip le of liquid level radar gauge, which measures the liquid level with the electromagneticwave, and the app lication of liquid level radar gauge BM70 p roduced by Germanic KROHNE Co. LTD. to the acid regenerative systemfor cold p late work.Key words: L iquid level radar gauge; Electromagnetic wave; App lication.02