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雷达物位计在冶金行业的应用
点击次数:1845 发布时间:2011-06-02

一.概述:
  
  物位测量的仪表在选型时,与压力或流量测量等仪表有很大不同。这是因为物位测量的现场情况千差万别,而生产商又很难设计出能满足所有工况应用的物位仪表。只有充分了解仪表特点及现场应用条件,才能正确选择所需要的产品,同时充分发挥仪表的测量性能。
  
  在非接触式物位测量仪表中,一般有超声波物位计和雷达物位计两种,而后者占有主要的地位.这是因为雷达技术的应用近年来获得了快速发展.雷达物位计中高频头和天线是眼睛,回波处理是物位计的大脑。雷达物位计发出的电磁波遇到被测介质被反射,反射回波的质量反映了物位计应用效果。回波质量定义为zui小回波幅度(在zui恶劣条件下回波幅度)与zui大噪声幅度(虚假回波、多径反射波等的幅度)之比。回波质量数值越大,物位计测量效果越好。
  
  雷达物位计的回波质量主要受以下因素影响:
  
  1.传播介质的介电常数,该常数越稳定越有利于传播。雷达波是电磁波,电磁波在传播过程中不受传播介质稳定程度的影响,只与其介电常数有关。这是雷达技术与超声波技术的重大区别。
  
  2.被测介质表面状况,表面越平整,其介电常数越大,则越有利于回波反射。
  
  所以考虑现场情况时,应特别注意这两个方面:1.天线到被测介质间空气介电常数的分布。2.被测介质的表面状态及其介电常数。
  
  雷达物位计的优点是:不受空气波动影响,随距离衰减小,穿透力强。
  
  同时雷达物位计也存在一定的局限性;其一,影响雷达物位计的性能是介电常数,在真空中雷达衰减极小,当空气中存在影响雷达衰减的物质时,例如:含高介电性的粉尘粉末(石墨,铁合金等),水蒸气等,其测量距离和效果都会受到影响。其二,如果被测介质的挥发气体在天线上聚集,或水蒸汽在天线上聚结,此时,就会影响雷达波发射,严重时可导致雷达波不能发出。其三,被测介质的介电常数不能太小。其四,尽管温度和压力对雷达影响极小,但由于雷达天线是由不同材料做成,雷达物位计可适应温度和压力的范围取决于其天线所使用的材料,以及物位计本身的密封结构。
  
  在超声波物位计的应用中,要获得比较好的回波,换能器工作频率大约40KHz,波长大约9mm,这时发射波的开角为7°-8°。工作频率越高,其开角越小,量程相对也较小。与超声波物位计相比,雷达物位计要获得上述效果的回波,其工作频率应为26GHz,此时,其波长为11mm。当用口径为100mm的喇叭时,可获得7°-8°开角的发射波。如果雷达物位计的工作频率为6GHz,则相当于超声波的工作频率为10KHz。而工作频率为10kHz的超声波物位计在物位测量中各项指标都很不理想,不适于固体料位的测量。
  
  二,雷达物位计的种类及应用:
  
  雷达物位计目前已成为市场上的主流产品,主要分为脉冲雷达物位计和导波雷达物位计。低频脉冲雷达物位计尽管具有价格相对低廉的优点,但在主要应用领域中,属于逐渐被淘汰的产品。
  
  与低频脉冲雷达物位计相比,高频脉冲雷达物位计在应用过程中有以下优点:
  
  1.高频雷达物位计(主要指26GHz和24GHz)具有能量高,波束角小,天线尺寸小,精度高等优点。
  
  2.26GHz雷达波长11mm,6GHz雷达波长50mm,雷达物位计在测量散装料位时,雷达波反射主要来自料面的漫反射,漫反射的强度与物料大小成正比,与波长成反比,而大部份散装料直径远远小于50mm,这就是目前26GHz雷达是测量散装料物位zui佳选择的原因。
  
  3.在一些直径小而高度并不是很高的小型罐的应用中,6GHz雷达天线长(300-400mm)无形中增大了盲区(大约600mm),另外由于6GHz雷达方向性差(开角大)在小罐中会产生多径反射;而26GHz雷达频率高,天线短,方向性好,克服了6GHz雷达的缺点,适用于小罐测量。
  
  4.由于现场环境恶劣,随着时间推移,雷达天线会堆积污物、水汽等,26GHz雷达天线小,附加天线罩可大大改善因污物、水汽造成的影响;6GHz雷达天线大,加天线罩很困难。且仪表较沉重,清理困难。
  
  5.由于26GHz雷达方向性好,很多恶劣工况,可通过简单隔离,将雷达物位计装在容器外进行测量。
  
  冶金行业的工况相当复杂,各个工序的对于物位测量的要求均不相同:同时测量介质的性质;测量介质的温度、压力;防爆、防护等级;测量环境有无粉尘、蒸汽和泡沫;容器罐、池、料仓、料库的几何尺寸及安装位置都会对所使用的仪表有不同要求。因此,仪表选型前必须对使用的工况环境做认真、详细了解和分析,必要的情况下要到使用现场做实地勘查,才能保证获得zui佳的使用效果。
  
  在选择雷达物位计时首先要考虑天线材质和频率的不同。其频率主要有6GHz和26GHz两种;但6GHz雷达物位计已经属于淘汰产品,应用时尽量选用26GHz高频雷达物位计。26GHz高频雷达物位计的天线种类很多,各有特点:LM-RD-55型高频雷达物位计的天线,是全四氟(PTFE)密封天线,适合工况较好(测距短,液面稳定)的液体,腐蚀性液体。少量的挥发物对天线只造成轻微污染。一般应用在水处理车间的LM-RD-55型高频雷达物位计,安装位置为循环水工序中间水箱上,因水箱内泡沫较多,而且大多数为露天室外安装。
  
  LM-RD-56、58、59型高频雷达物位计的天线分以下不同种类:1.不绣钢喇叭天线,适合较干净没有挥发物的工况。2.不绣钢喇叭加PTFE罩天线,适合有挥发物,粉尘的工况。3.全朔料天线带PTFE罩天线,适合有挥发物,粉尘,凝结的工况。4.不绣钢喇叭带吹扫天线,经压缩空气做吹扫风,适合对天线污染严重的工况。5.加天线延长管和散热管,可用于超高温工况(如钢水)。比较适用于冶金行业转炉、高炉上料仓位,原料仓,如果现场工况粉尘比较大,矿粉中又存在水汽,使用时尽量选用LM-RD-58/59型高频雷达物位计。

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