分析雷達液位計的測量原理與故障處理

趙龍 趙雪玲

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分析雷達液位計的測量原理與故障處理

趙龍 趙雪玲

中鋁中州鋁業(yè)有限公司，河南 焦作 454174

針對雷達液位計的測量原理進行分析，提出的測量原理包括：發(fā)射——反射——接收以及天線系統(tǒng)的運行原理。經過對這些內容的分析，總結并闡述了雷達液位計的相關故障處理方式，包括套管結垢以及發(fā)射電極臟污等問題。最后，研究了如何保證雷達液位計無故障長周期運行以及雷達液位計的日常檢查維護。

雷達液位計；測量原理；故障處理

雷達技術最早僅限于軍用，后來慢慢在民用飛機中使用。如今，這種技術逐漸被廣泛的應用在不同行業(yè)。例如氣象研究以及天氣預報等相關領域，甚至被引用到物位的測量儀表中等的傳統(tǒng)領域中。對雷達液位計的測量原理以及故障處理問題進行分析，對今后的測量工作提供了一定的幫助。

1 雷達式液位計的測量原理

1.1 測量原理：發(fā)射——反射——接收

一束雷達脈沖發(fā)射所需時間為1ns，并且每隔277ns，系統(tǒng)將發(fā)射以此脈沖信號。脈沖波束所具備的頻率為3.6MHz，當其處于發(fā)射間隔時期時，將天線系統(tǒng)當作接受裝置進行使用。對儀表進行分析和處理過程中，運行時間一般在十億分之一秒之內，并且在很短的時間內對回撥圖進行分析和處理。進行雷達傳感器的調整，需要利用特殊調整間隔時間的技術，實施每分鐘3600000個回撥圖放大并定位，然后對其進行分析和處理，可以在每0.1秒，對這些被放大的回撥信號進行精致的分析和處理[1]。

1.2 天線系統(tǒng)

（1）喇叭口形天線。喇叭口形的天線在絕大多數(shù)的應用中都是適用的，其具備極好的聚焦特性。目前我廠使用的雷達液位計絕大多數(shù)就是喇叭口形天線。它使用的材料為不銹鋼1.4571和哈氏合金C22或鉭，因此比較牢固和耐用，此外其物理和化學特性均比較穩(wěn)定。在運行過程中，工作壓力一般可以達到64bar。如果對其采取相應的冷卻措施，那么被測介質具備的溫度可以到達1000℃。（2）棒式天線。棒式天線具備較好的穩(wěn)定性，所安裝的法蘭尺寸也比較小。對于整個天線來說，一般采用的是PTFE當作材料。對于冷凝水的粘附不是十分敏感，對其進行清洗十分方便。在運行過程中的工作壓力可以達到16bar，并且可以達到200℃的溫度。棒式天線十分適合對腐蝕性介質進行測量，例如酸、堿性物質等。對食品裝置中的無菌容器而言，可以使用中性測量裝置，但要保障其開孔量小。PTFE棒式天線不僅屬于中性，而且開孔只需50mm[2]。

2 故障處理

2.1 套管結垢問題

針對套管結垢問題，可以利用加大安裝套管直徑的方式進行解決。這樣做的理由主要有以下幾點：第一方面，所安裝的套管所產生的結垢會伴隨著時間的推移而增多，和直徑較小的安裝套管相比，大直徑安裝套管的結垢程度比較高。第二方面是，大直徑安裝套管結垢達到一定程度時，因為垢物自身的重力影響，會產生脫落現(xiàn)象。

2.2 發(fā)射電極臟污問題

解決發(fā)射電極臟污問題是一個十分復雜的工作，導致這一問題發(fā)生的原因有二：一方面使因為攪拌電機在運行過程中產生甩漿，致使發(fā)射電極臟污。另一方面是因為當內部蒸汽冷卻之后，會形成一定的水珠，并且附著在發(fā)射電極上，導致微波的發(fā)射受到阻礙。特別是，拜耳法氧化鋁生產過程中使用的料漿槽內部蒸汽多數(shù)含有堿、料漿等，長時間運行，容易在電極上形成難以清理的污漬。針對第一方面原因，在現(xiàn)場，我們可以發(fā)現(xiàn)，具有一定功率的電機產生的甩漿高度不會超過一個特定的高度。從這一方面我們可以發(fā)現(xiàn)，當雷達液位計安裝所在高度比一個特定高度高時，攪拌機電機產生的甩漿就不能達到發(fā)射電極的高度。因此，調整安裝高度，可以對這一故障進行避免。針對第二方面原因，在現(xiàn)場環(huán)境下，避免容器內蒸汽冷卻后形成水珠也是可能實現(xiàn)的。對資料進行查閱的過程中，我們可以看到某些生產廠家提供的一種材料是特氟龍的隔離裝置，對這樣材料進行使用，既不能對微波的發(fā)射產生影響，同時還能起到一定的隔離蒸汽作用。此外，定期清理發(fā)射電極，也是減少測量誤差的有效措施。

2.3 保證雷達液位計無故障長周期運行

對了雷達液位計進行安裝的過程中，需要注意一下幾個方面：①安裝的天線要和測量容器的槽壁相互平行[3]。從而方便微波的傳遞。②安裝所處位置和槽壁的之間的距離應當在30cm以上，從而防止微波發(fā)射過程中射到槽壁上，產生一定的虛假回波信號。③安裝位置需要避開下料區(qū)和進料區(qū)以及漩渦。當注入液體時，可能會產生幅度比被測液體所產生的反射有效回波還要大的虛假回波。與此同時，這與現(xiàn)象的存在還有可能導致微波信號產生散射，進而降低有效信號。針對攪拌器等容器而言，進行攪拌的過程中，可能會產生一些不是十分規(guī)則的漩渦，并且會導致雷達信號減退。與此同時，還會出現(xiàn)攪拌葉片導致微波信號產生虛假回波，尤其是低液位時，攪拌器帶來的影響會更大。

2.4 雷達液位計的日常檢查維護

從雷達液位計進行日常的檢查和維護過程中看，主要檢查電源是否正常輸出以及檢查表體溫度是否正常。對儀表進行通電以后，經過幾分鐘以后，儀表可能就會正常運行。如果發(fā)現(xiàn)儀表并沒有輸出，就應當對電源進行檢查，并且對保護絲做出檢查，查看其是否被燒壞。針對那些不超過2個月停運的情況，不必將儀表的電源切斷。雷達液位計運行時，雷達頭的內部所具備的溫度在65℃左右。一般情況下不會超過這個溫度，但如果被介質的溫度過高，雷達內部的使用溫度有可能會超過65℃。這個時候，維護人員可以將少量的儀表風經φ6×1的紫銅管吹到雷達的表頭處，將雷達表頭的溫度進行降低。需要注意的是，降低溫度的方式絕不能利用水或者液體對元件進行冷卻。雷達液位計在使用過程中，設備是連成一體的，并且整個系統(tǒng)均處于封閉形態(tài)。因此，在其日常運行過程中，還需要對各個部件之間的連接位置的密封情況進行檢查，查看其密封的是否良好。

3 結束語

對雷達液位計測量過程中具備的特點以及測量的原理進行詳細分析，并且對設備運行過程中可能產生的故障進行科學處理，此外，針對其特點，分析如何保證雷達液位計無故障長周期運行，針對故障處理，要從日常實踐中總結相應的經驗，對今后的工作提供一定的幫助。

[1]霍金海.導波雷達液位計在汽包液位測量中的應用[J].河南化工，2012（5）：50-51.

[2]劉冰.雷達液位計的測量原理與應用[J].廣州化工，2012（07）：125-127.

[3]邵旻.雷達、導波雷達和超聲波液位計的應用和選型分析[J].中國儀器儀表，2015（2）：44-48.

TQ113.74

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1009-6434（2016）05-0081-01