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石油化工設備中導波雷達液位計和雷達液位計的性能比較與應用

發布:2022/6/13 10:39:55人氣:57
導波雷達液位計和雷達液位計是兩種既有共同之處,也有差別的使用脈沖雷達技術進行工的測量儀表。在石油工業的具體的使用過程中,筆者發現他們在工作原理和特點上有一定相似之處和差別,在文中做了對比說明。

1.石油化工業中導波雷達液位計使用概況
導波雷達液位計為根據時域反射的原理進行設計的一種儀器。它的電磁脈沖波用光速沿著波導體(探頭)向下傳送,在遇到被測的介質表面時,其部分脈沖可被反射形成回波而且沿相反的路徑返回至脈沖發射裝置,使用超高速的計時電路(電子表頭)能精確地測量出脈沖波傳導的時間,發射裝置和被測介質的表面距離和傳導時間應成正比,通過計算就能夠得到液位的高度。
1.1導波雷達液位計的組成
導波雷達液位計主要包括有液位計電子表頭和過程連接以及探頭三個部分。其過程的連接包括有法蘭連接和螺紋連接兩種,導波雷達液位計很適用在測量絕大部分過程的容器及儲罐,連接容器與旁路容器的液位,其測量溫度與壓力限制在探頭的額定溫度與壓力范圍里。其外假若工藝過程的溫度太高,還能把導波雷達液位計放在容器中的旁路管里,如此也可起到一定降溫的作用。
1.2導波雷達液位計的測量原理
脈沖發射的裝置進行電磁波信號的發射時,到達介質的表面后返回后,信號會逐漸衰減。這時候信號的強度同介質介電常數是成正比的,介電常數數值越大,其反射的信號也就越強;而相反的,反射的信號越弱。現在導波雷達液位計可以測量zui低的介電常數是
1.4的介質液位。其外高導的電性介質(比如水)產生的較強反射脈沖;但低導電性介質(比如烴類)可產生比較弱的反射脈沖,低導電性的介質讓有些電磁波可沿探頭(波導體)經過液面繼續向下傳導,一直到全部消散或者被一種較高的導電性介質反射回來。依照這一特征,能采用導波雷達液位計測量這2種液體界面(比如油或水的界面),需要具備的條件為界面下的液體的介電常數應該遠遠大于界面上的液體介電常數。
 
2.雷達液位計
2.1石油工業中雷達液位計使用原理
雷達液位計為一種先進的適用與石油工業的應用脈沖雷達技術確定物位的測量儀表。可發射出一串雷達脈沖并將反射回波進行分析從而計算出距離。它在結構包含一個帶有外殼的電子元件,將其安裝在一個帶有法蘭的天線部件之上。電子部件會產生5.8GHz的雷達信號,并將信號直接送至天線,一個連接至法蘭安裝中心的Teflon材料的絕緣棒。且雷達信號以天線作為軸線進行發射,并且沿這個軸線在限定錐形束角里進行推進傳播,雷達信號用反比于距離的二次方的強度逐漸衰減。雷達信號在發射以后,會遇到被測液體的表面然后反射回來,其反射回波可在電子單元接收器內被天線接到。回波是由容器里產生狀態變化的包絡線進行存儲。對此包絡線進行分析那么雷達天線與物料表面間的距離也就可被計算出來。
2.2雷達液位計的特點
(1)安裝使用ANSI,DIN法蘭或者衛生型的卡箍,不需要動火,危險性比較小;
(2)其結構比較耐腐蝕,多為鋁制或者不銹鋼的外殼,其壽命比較長;
(3)可以連續使用,不需要使用人工測量;
(4)發出的信號可遠傳,有利于觀察液位改變;
(5)其計量的精確度比較高,而且產生的誤差比較小。
 
3.導波雷達液位計與雷達液位計優缺點比較
導波雷達液位計同雷達液位計在石油工業中的應用上各有其優缺點。兩者在一般情況是可以通用的。使用普通的雷達為非接觸式的測量,使用導波雷達為接觸式的測量,也就是說導波雷達更加需要對介質腐蝕性與粘附性進行考慮,且過長的導波雷達在安裝與維護方面愈加困難。但普通的雷達可互相交換使用,但導波雷達因為導波桿(纜)的長度按照原工況來確定,通常是不可互相交換應用的,而受到這種影響使導波雷達在型
號選擇上比普通的雷達更麻煩。對固體物料進行測量的時候,導波雷達還需要考慮到導波桿(纜)受力的具體情況,正因為受力原因通常用導波雷達測量的距離不會太長,但是普通雷達可在三十或40米罐體上使用,有時甚至能測量到六十米。但在某些特殊的工況下導波雷達是有明顯的優勢的,比如罐內有攪拌,或者介質波動大等這樣的工況使用底部固定的導波雷達進行測量,得到的數值比變通的雷達穩定的多;另外還有小罐體里物位的測量,因為安裝測量的空間小(或者罐內的干擾物比較多),通常普通雷達的是不適用的,此時導波雷達所具有的優勢也就得到了充分體現;另外低介電常數的工況下,不管雷達或是導波雷達其測量原理均為根據介質介電常數的差別,因為普通的雷達發射的波是發散的,在介質介電常數過低的時候,信號太弱則測量的結果不穩定,但導波雷達波因為是沿導波桿進行傳播信號的,所以相對穩定,而且一般的導波雷達也具有底部探測的功能,能按照底部的回波信號測量的值進行修正,讓信號更加穩定和準確。
 
4.結語
概言之,在石油工業中使用導波雷達液位計的測量數據不受設備形狀的左右,而且也不被介電常數、溫度以及壓力和密度等不同條件變化影響,其測量的長度不需要標定,得到的測量數據具有精度高、可重復性和分辯率高的特點,具備多種的探頭類型與材質能進行選擇,且數字化的顯示也可供選,并且維護量少,能很好地用于石油化工的設備中對烴類和其他的介質液位的測量。伴隨其價格不斷降低,其性價比也逐步得到提高,所以GWR的應用將會越來越廣泛。而雷達液位計為一種非接觸式的無可動部件的真正免維護的液位測量儀表。這種儀表通過多年的實踐應用和技術改進,現在也廣泛應用在石化行業,也得到了用戶的認可。液位測量儀表種類繁多,每種測量方式均有其特,點和針對性。雷達液位計在液位測量中可以滿足一定的測量要求,其工作性能穩定可靠,操作方便安全,抗干擾能力強,可測介質多,可以達到較高的測量精度,所以雷達液位計必然會以其特點和優勢在石化行業中得到廣泛的應用。但雷達液位計同樣具有其局限性,如過高的價格,對介質的相對介電常數有一定要求等。因此在選用時,應按照實際應用場合的需求、工程項目特點、設計條件和費用等方面來綜合考慮,保證經濟適用、安全可靠。
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