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雷達(dá)物位計(jì)在冶金行業(yè)的應(yīng)用
發(fā)布時(shí)間：2011/1/12 13:34:54 修改時(shí)間：2011/1/11 10:10:43 瀏覽次數(shù)：2936

　 一.概述：
　　物位測(cè)量的儀表在選型時(shí)，與壓力或流量測(cè)量等儀表有很大不同。這是因?yàn)槲镂粶y(cè)量的現(xiàn)場(chǎng)情況千差萬(wàn)別，而生產(chǎn)商又很難設(shè)計(jì)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(diǎn)及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用條件，才能正確選擇所需要的產(chǎn)品，同時(shí)充分發(fā)揮儀表的測(cè)量性能。
　　在非接觸式物位測(cè)量?jī)x表中，一般有超聲波物位計(jì)和雷達(dá)物位計(jì)兩種，而后者占有主要的地位. 這是因?yàn)槔走_(dá)技術(shù)的應(yīng)用近年來(lái)獲得了快速發(fā)展. 雷達(dá)物位計(jì)中高頻頭和天線是眼睛，回波處理是物位計(jì)的大腦。雷達(dá)物位計(jì)發(fā)出的電磁波遇到被測(cè)介質(zhì)被反射，反射回波的質(zhì)量反映了物位計(jì)應(yīng)用效果。回波質(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(jì)測(cè)量效果越好。

　　雷達(dá)物位計(jì)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(dá)波是電磁波，電磁波在傳播過(guò)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(dá)技術(shù)與超聲波技術(shù)的重大區(qū)別。2.被測(cè)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(chǎng)情況時(shí)，應(yīng)特別注意這兩個(gè)方面：1.天線到被測(cè)介質(zhì)間空氣介電常數(shù)的分布。2.被測(cè)介質(zhì)的表面狀態(tài)及其介電常數(shù)。
　　雷達(dá)物位計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是：不受空氣波動(dòng)影響，隨距離衰減小，穿透力強(qiáng)。
　　同時(shí)雷達(dá)物位計(jì)也存在一定的局限性；其一，影響雷達(dá)物位計(jì)的性能是介電常數(shù)，在真空中雷達(dá)衰減極小，當(dāng)空氣中存在影響雷達(dá)衰減的物質(zhì)時(shí)，例如：含高介電性的粉塵粉末（石墨，鐵合金等），水蒸氣等，其測(cè)量距離和效果都會(huì)受到影響。其二，如果被測(cè)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(shí)，就會(huì)影響雷達(dá)波發(fā)射，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致雷達(dá)波不能發(fā)出。其三，被測(cè)介質(zhì)的介電常數(shù)不能太小。其四，盡管溫度和壓力對(duì)雷達(dá)影響極小，但由于雷達(dá)天線是由不同材料做成，雷達(dá)物位計(jì)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(jì)本身的密封結(jié)構(gòu)。
　　在超聲波物位計(jì)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(zhǎng)大約 9mm，這時(shí)發(fā)射波的開(kāi)角為7°-8°。工作頻率越高，其開(kāi)角越小，量程相對(duì)也較小。與超聲波物位計(jì)相比，雷達(dá)物位計(jì)要獲得上述效果的回波，其工作頻率應(yīng)為 26GHz，此時(shí)，其波長(zhǎng)為 11mm。當(dāng)用口徑為 100mm的喇叭時(shí)，可獲得 7°-8°開(kāi)角的發(fā)射波。如果雷達(dá)物位計(jì)的工作頻率為 6GHz，則相當(dāng)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(jì)在物位測(cè)量中各項(xiàng)指標(biāo)都很不理想，不適于固體料位的測(cè)量。
　　二，雷達(dá)物位計(jì)的種類及應(yīng)用：
　　雷達(dá)物位計(jì)目前已成為市場(chǎng)上的主流產(chǎn)品，主要分為脈沖雷達(dá)物位計(jì)和導(dǎo)波雷達(dá)物位計(jì)。低頻脈沖雷達(dá)物位計(jì)盡管具有價(jià)格相對(duì)低廉的優(yōu)點(diǎn)，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(dá)物位計(jì)相比，高頻脈沖雷達(dá)物位計(jì)在應(yīng)用過(guò)程中有以下優(yōu)點(diǎn)：
　　1．高頻雷達(dá)物位計(jì)（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(diǎn)。
　　2．26GHz雷達(dá)波長(zhǎng) 11mm，6GHz雷達(dá)波長(zhǎng) 50mm，雷達(dá)物位計(jì)在測(cè)量散裝料位時(shí)，雷達(dá)波反射主要來(lái)自料面的漫反射，漫反射的強(qiáng)度與物料大小成正比，與波長(zhǎng)成反比，而大部份散裝料直徑遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于 50mm，這就是目前 26GHz雷達(dá)是測(cè)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(dá)天線長(zhǎng)（300-400mm）無(wú)形中增大了盲區(qū)（大約 600mm），另外由于6GHz雷達(dá)方向性差（開(kāi)角大）在小罐中會(huì)產(chǎn)生多徑反射；而26GHz雷達(dá)頻率高，天線短，方向性好，克服了6GHz雷達(dá)的缺點(diǎn)，適用于小罐測(cè)量。
　　4．由于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣，隨著時(shí)間推移，雷達(dá)天線會(huì)堆積污物、水汽等， 26GHz雷達(dá)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(dá)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(dá)方向性好，很多惡劣工況，可通過(guò)簡(jiǎn)單隔離，將雷達(dá)物位計(jì)裝在容器外進(jìn)行測(cè)量。
　　冶金行業(yè)的工況相當(dāng)復(fù)雜，各個(gè)工序的對(duì)于物位測(cè)量的要求均不相同：同時(shí)測(cè)量介質(zhì)的性質(zhì)；測(cè)量介質(zhì)的溫度、壓力；防爆、防護(hù)等級(jí)；測(cè)量環(huán)境有無(wú)粉塵、蒸汽和泡沫；容器罐、池、料倉(cāng)、料庫(kù)的幾何尺寸及安裝位置都會(huì)對(duì)所使用的儀表有不同要求。因此，儀表選型前必須對(duì)使用的工況環(huán)境做認(rèn)真、詳細(xì)了解和分析，必要的情況下要到使用現(xiàn)場(chǎng)做實(shí)地勘查，才能保證獲得最佳的使用效果。
　　在選擇雷達(dá)物位計(jì)時(shí)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(dá)物位計(jì)已經(jīng)屬于淘汰產(chǎn)品，應(yīng)用時(shí)盡量選用 26GHz高頻雷達(dá)物位計(jì)。26GHz高頻雷達(dá)物位計(jì)的天線種類很多，各有特點(diǎn)： LM-RD-55型高頻雷達(dá)物位計(jì)的天線，是全四氟（PTFE）密封天線，適合工況較好（測(cè)距短，液面穩(wěn)定）的液體，腐蝕性液體。少量的揮發(fā)物對(duì)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(dá)物位計(jì)，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(dá)物位計(jì)的天線分以下不同種類：1.不繡鋼喇叭天線，適合較干凈沒(méi)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(fēng)，適合對(duì)天線污染嚴(yán)重的工況。5.加天線延長(zhǎng)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(cāng)位，原料倉(cāng)，如果現(xiàn)場(chǎng)工況粉塵比較大，礦粉中又存在水汽，使用時(shí)盡量選用LM-RD-58/59型高頻雷達(dá)物位計(jì)。

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