《電子技術(shù)應(yīng)用》
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雷達物位計在冶金行業(yè)的應(yīng)用
宜科(天…
摘要: 物位測量的儀表在選型時,與壓力或流量測量等儀表有很大不同。這是因為物位測量的現(xiàn)場情況千差萬別,,而生產(chǎn)商又很難設(shè)計出能滿足所有工況應(yīng)用的物位儀表。只有充分了解儀表特點及現(xiàn)場應(yīng)用條件,,才能正確選擇所需要的產(chǎn)品,同時充分發(fā)揮儀表的測量性能,。
Abstract:
Key words :

  

        一.概述:
  物位測量的儀表在選型時,,與壓力或流量測量等儀表有很大不同。這是因為物位測量的現(xiàn)場情況千差萬別,,而生產(chǎn)商又很難設(shè)計出能滿足所有工況應(yīng)用的物位儀表,。只有充分了解儀表特點及現(xiàn)場應(yīng)用條件,才能正確選擇所需要的產(chǎn)品,,同時充分發(fā)揮儀表的測量性能,。
  在非接觸式物位測量儀表中,,一般有超聲波物位計和雷達物位計兩種,而后者占有主要的地位. 這是因為雷達技術(shù)的應(yīng)用近年來獲得了快速發(fā)展. 雷達物位計中高頻頭和天線是眼睛,,回波處理是物位計的大腦,。雷達物位計發(fā)出的電磁波遇到被測介質(zhì)被反射,反射回波的質(zhì)量反映了物位計應(yīng)用效果,?;夭ㄙ|(zhì)量定義為最小回波幅度(在最惡劣條件下回波幅度)與最大噪聲幅度(虛假回波、多徑反射波等的幅度)之比,?;夭ㄙ|(zhì)量數(shù)值越大,物位計測量效果越好,。
  雷達物位計的回波質(zhì)量主要受以下因素影響: 1.傳播介質(zhì)的介電常數(shù),,該常數(shù)越穩(wěn)定越有利于傳播。雷達波是電磁波,,電磁波在傳播過程中不受傳播介質(zhì)穩(wěn)定程度的影響,,只與其介電常數(shù)有關(guān)。這是雷達技術(shù)與超聲波技術(shù)的重大區(qū)別,。2.被測介質(zhì)表面狀況,,表面越平整,其介電常數(shù)越大,,則越有利于回波反射,。
  所以考慮現(xiàn)場情況時,應(yīng)特別注意這兩個方面:1.天線到被測介質(zhì)間空氣介電常數(shù)的分布,。2.被測介質(zhì)的表面狀態(tài)及其介電常數(shù),。
  雷達物位計的優(yōu)點是:不受空氣波動影響,隨距離衰減小,,穿透力強,。
  同時雷達物位計也存在一定的局限性,;其一,,影響雷達物位計的性能是介電常數(shù),在真空中雷達衰減極小,,當空氣中存在影響雷達衰減的物質(zhì)時,,例如:含高介電性的粉塵粉末(石墨,鐵合金等),,水蒸氣等,,其測量距離和效果都會受到影響。其二,,如果被測介質(zhì)的揮發(fā)氣體在天線上聚集,,或水蒸汽在天線上聚結(jié),此時,就會影響雷達波發(fā)射,,嚴重時可導致雷達波不能發(fā)出,。 其三,被測介質(zhì)的介電常數(shù)不能太小,。其四,,盡管溫度和壓力對雷達影響極小,但由于雷達天線是由不同材料做成,,雷達物位計可適應(yīng)溫度和壓力的范圍取決于其天線所使用的材料,,以及物位計本身的密封結(jié)構(gòu)。
  在超聲波物位計的應(yīng)用中,,要獲得比較好的回波,,換能器工作頻率大約 40KHz,波長大約 9mm,,這時發(fā)射波的開角為7°-8°,。工作頻率越高,其開角越小,,量程相對也較小,。與超聲波物位計相比,雷達物位計要獲得上述效果的回波,,其工作頻率應(yīng)為 26GHz,,此時,其波長為 11mm,。當用口徑為 100mm的喇叭時,,可獲得 7°-8°開角的發(fā)射波。如果雷達物位計的工作頻率為 6GHz,,則相當于超聲波的工作頻率為 10KHz,。而工作頻率為 10kHz的超聲波物位計在物位測量中各項指標都很不理想,不適于固體料位的測量,。
  二,,雷達物位計的種類及應(yīng)用:
  雷達物位計目前已成為市場上的主流產(chǎn)品,主要分為脈沖雷達物位計和導波雷達物位計,。低頻脈沖雷達物位計盡管具有價格相對低廉的優(yōu)點,,但在主要應(yīng)用領(lǐng)域中,屬于逐漸被淘汰的產(chǎn)品,。
  與低頻脈沖雷達物位計相比,,高頻脈沖雷達物位計在應(yīng)用過程中有以下優(yōu)點:
  1.高頻雷達物位計(主要指 26GHz和 24GHz)具有能量高,波束角小,,天線尺寸小,,精度高等優(yōu)點,。
  2.26GHz雷達波長 11mm,6GHz雷達波長 50mm,,雷達物位計在測量散裝料位時,,雷達波反射主要來自料面的漫反射,漫反射的強度與物料大小成正比,,與波長成反比,,而大部份散裝料直徑遠遠小于 50mm,這就是目前 26GHz雷達是測量散裝料物位最佳選擇的原因,。
  3.在一些直徑小而高度并不是很高的小型罐的應(yīng)用中,, 6GHz雷達天線長(300-400mm)無形中增大了盲區(qū)(大約 600mm),另外由于6GHz雷達方向性差(開角大)在小罐中會產(chǎn)生多徑反射,;而26GHz雷達頻率高,,天線短,方向性好,,克服了6GHz雷達的缺點,,適用于小罐測量。
  4.由于現(xiàn)場環(huán)境惡劣,,隨著時間推移,,雷達天線會堆積污物、水汽等,, 26GHz雷達天線小,,附加天線罩可大大改善因污物、水汽造成的影響,; 6GHz雷達天線大,,加天線罩很困難。且儀表較沉重,,清理困難,。
  5.由于 26GHz雷達方向性好,很多惡劣工況,,可通過簡單隔離,,將雷達物位計裝在容器外進行測量。
  冶金行業(yè)的工況相當復雜,,各個工序的對于物位測量的要求均不相同:同時測量介質(zhì)的性質(zhì),;測量介質(zhì)的溫度、壓力,;防爆、防護等級,;測量環(huán)境有無粉塵,、蒸汽和泡沫,;容器罐、池,、料倉,、料庫的幾何尺寸及安裝位置都會對所使用的儀表有不同要求。因此,,儀表選型前必須對使用的工況環(huán)境做認真,、詳細了解和分析,必要的情況下要到使用現(xiàn)場做實地勘查,,才能保證獲得最佳的使用效果,。
  在選擇雷達物位計時首先要考慮天線材質(zhì)和頻率的不同。其頻率主要有 6GHz和 26GHz兩種,; 但6GHz雷達物位計已經(jīng)屬于淘汰產(chǎn)品,,應(yīng)用時盡量選用 26GHz高頻雷達物位計。26GHz高頻雷達物位計的天線種類很多,,各有特點: LM-RD-55型高頻雷達物位計的天線,,是全四氟(PTFE)密封天線,適合工況較好(測距短,,液面穩(wěn)定)的液體,,腐蝕性液體。少量的揮發(fā)物對天線只造成輕微污染,。一般應(yīng)用在水處理車間的LM-RD-55型高頻雷達物位計,,安裝位置為循環(huán)水工序中間水箱上,因水箱內(nèi)泡沫較多,,而且大多數(shù)為露天室外安裝,。

  LM-RD-56、58,、59型高頻雷達物位計的天線分以下不同種類:1.不繡鋼喇叭天線,,適合較干凈沒有揮發(fā)物的工況。 2.不繡鋼喇叭加 PTFE罩天線,,適合有揮發(fā)物,,粉塵的工況。3.全朔料天線帶 PTFE罩天線,,適合有揮發(fā)物,,粉塵,凝結(jié)的工況,。4.不繡鋼喇叭帶吹掃天線,,經(jīng)壓縮空氣做吹掃風,適合對天線污染嚴重的工況,。5.加天線延長管和散熱管,,可用于超高溫工況(如鋼水),。比較適用于冶金行業(yè)轉(zhuǎn)爐、高爐上料倉位,,原料倉,,如果現(xiàn)場工況粉塵比較大,礦粉中又存在水汽,,使用時盡量選用LM-RD-58/59型高頻雷達物位計,。

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