雷达液位计在罐体的液位测量中的应用

雷达液位计是随着技术进步和实践对于测量精度要求逐步提高而应运而生的，目前在煤化工装置中有存在着各类储罐、球罐、缓冲罐，罐体中的液体、浆料、颗粒物等形态各异，传统的物位测量技术已经无法胜任的情况下，迫切需要一种不受温度、压力、形态影响的物位测量仪表的出现，雷达物位计，雷达液位计，这种基于时间行程原理的测量仪表，因为其与众不同的测量持点和优异性能，在投入应用后，不仅实现了测量，简化了工艺流程，大大提高了效率，在工业的物位测量中发挥着重要的作用。本文主要针对于雷达液位计的原理、类型、特点，及在项目中的选型与应用作简要说明与介绍。

　　

 

　　1 雷达液位计

　　1.1 测量原理

　　雷达液位计采用发射—反射—接收的工作模式。雷达液位计的天线发射出电磁波，这些波经被测对象表面反射后，再被天线接收，电磁波从发射到接收的时间与到液面的距离成正比，关系式如下：

　　D=CT/2

　　式中D——雷达液位计到液面的距离；

　　C——光速；

　　T——电磁波运行时间。

　　雷达液位计记录脉冲波经历的时间，而电磁波的传输速度为常数，则可算出液面到雷达天线的距离，从而知道液面的液位。

在实际运用中，雷达液位计有两种方式即调频连续波式和脉冲波式。采用调频连续波技术的液位计，功耗大，须采用四线制，电子电路复杂。而采用脉冲波技术的液位计，功耗低，可用二线制的24V DC供电，容易实现本质安全，精确度高，适用范围更广。

 

　　1.2 接触式雷达液位计

接触式雷达液位计也叫导波雷达液位计，分杆式和缆式，由导波杆(缆)传输微波脉冲，主要用于液体或固体的液位和界面测量，适用于较广范围的温度和压力要求，不受介质特性的影响，例如：密度、粘度、电导率、粉尘等。

 

导波雷达液位计通过导波杆引导低功率、纳秒级微波脉冲，进行液位物位测量。对于液体界面位置，当微波脉冲*一次抵达上层介质表面时，延导波杆反射部分微波回去，未被反射部分继续向下到达下层介质表面，即界面时，也被反射回来。微波脉冲之间的时间差，换算成距离，即可得出总体物位或界面的位置。反射强度取决于被测介质的介电常数，介电常数*高，反射强度*大。因此该系列适用于大多数液体和固体的液位/物位测量，以及液体界面位置测量，其测量精度高达±3mm。

 

导波雷达液位计采用了直接切换技术(Direct Switch Technology，以下简称”DST”)，使变送器和接收器之间的信号传输实现快速切换，大大降低了传输中的信号损失。通过DST技术，可获得更强的信噪比，对于干扰因素的处理能力也更优*，因而可测量范围能达到50m，可处理的介质介电常数可低至1.4。该系列同时还采用了导波杆末段探测功能(Probe End Projection，以下简称”PEP”)，提高了低介电常数和长距离测量的性能，如果信号的表面回波丢失，则使用导波杆末端作为参考来计算实际物位。

 

　　1.3 非接触式雷达液位计

非接触式雷达液位计也叫调频连续波雷达液位计，主要通过调频连续波技术测量液位。通过天线发出的雷达信号被介质表面反射后，天线会自动检测回波。由于信号频率是变化的，回波频率与天线发出的信号频率不一致，其频率差与距介质表面的距离成正比，从而精确计算出液位。在复杂工况下，反射能量会被削弱甚至消耗，因此就需要更高灵敏度的雷达、*佳天线的类型，以提高反射强度，实现测量需求。四线制非接触式雷达液位计，其灵敏度和性能是其雷达液位计产品中*高的。适合于在液位快速变化、工况条件极端的负责反应器中测量固体、液位或浆液的物位，适用于高温高压环境。

 

　　2 FMTP 项目中的应用

　　2.1 项目简介

　　中国天辰工程有限公司总承包华亭煤业集团有限责任公司年处理60万吨甲醇制20万吨聚丙烯(FMTP)科技示范项目(以下简称”华亭FMTP项目”)项目选址位于甘肃省平凉市华亭县安口镇石堡子华亭煤业集团60万吨煤制甲醇厂区二期。2.2 FMTP 装置选型与应用

　　FMTP装置是本项目的主反应装置，根据工艺要求，三个催化剂储罐需设置液位计，实时监测催化剂的物位。由于催化剂为固体，而且催化剂罐均为直径7米，高约23米的大型储罐，因此初步选型三台导波缆式雷达液位计。但是其中两个催化剂罐内分别储存热催化剂及废催化剂，其*高操作温度可达400摄氏度，于是*终确定这两台选用5601型非接触式雷达液位计，而常温状态的催化剂储罐则选择用5302型导波缆式雷达液位计。

本装置区内甲醇进料罐，根据工艺要求要设置液位计，考虑介质为常温常压下的甲醇液体，故综合考虑选用导波杆式雷达液位计。

 

　　2.3 PP 装置选型与应用

本装置区主要为聚丙烯合成装置，根据工艺包商鲁姆斯Novolen的工艺要求，共有5台设备需设置导波雷达液位计。其中2台缓冲罐内介质为常温常压的液体，故选用5301型导波杆式雷达液位计。另外3台粉料手机罐内介质为聚丙烯粉末颗粒，故选用导波缆式更为合适，即5302型。

 

　　2.4 球罐区选型与应用

球罐内介质基本上均为常温状态下单一介质液体，因此本项目球罐均选用5301型导波杆式雷达液位计，用于测量球罐内的液位。

 

　　3 结语

　　通过华亭FMTP项目，初次接触了雷达液位计在煤化工项目中的选型与应用，。雷达液位计以其高度准确、可靠的直接测量技术，及无需补偿、无活动部件、无需校准的简洁精确设计，相信会在煤化工行业的物位及界面测量中，扮演*来*重要的角色。