雷達(dá)液位計(jì)的優(yōu)點(diǎn)及在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用

宋俊紅 張春艾

【摘? 要】雷達(dá)液位計(jì)是通過天線向被測介質(zhì)物位發(fā)射微波，然后測出微波發(fā)射和反射回來的時間而得容器內(nèi)液位的一種儀表。其特點(diǎn)是無位移、無傳動部件、非接觸式測量、不受溫度、壓力、蒸氣，氣霧和粉塵的限制，適用于黏度大的介質(zhì)、有毒或無毒衛(wèi)生型介質(zhì)、有腐蝕性介質(zhì)的物位測量。雷達(dá)液位計(jì)沒有測量盲區(qū)，精度可以做得很高，液位測量誤差最高可達(dá)1mm（特殊的可做到0.1mm），故可以作為商用計(jì)量儀表。

【關(guān)鍵詞】雷達(dá)液位計(jì);微波;介質(zhì)

雷達(dá)液位計(jì)采用高頻振蕩器作為微波發(fā)生器，發(fā)生器產(chǎn)生的微波用波導(dǎo)管將它引到輻射天線，并向下射出。當(dāng)微波遇到障礙物，例如液體液面時，部分被吸收，部分被反射回來。通過測量反射波與液面反射波之間某種參數(shù)關(guān)系來實(shí)現(xiàn)液位測量。目前有兩大類雷達(dá)液位計(jì)，一類是發(fā)射頻率固定不變，通過測量發(fā)射波與反射波的運(yùn)行時間，并經(jīng)過智能化信號處理器，測出被測液位的高度。另一類測量發(fā)射波與反射波之間的頻率差，并將這頻率差轉(zhuǎn)換為與被測液位成比例關(guān)系的電信號。這種液位計(jì)的發(fā)射頻率不是一個固定頻率，而是一等幅可調(diào)頻率。

使用雷達(dá)液位計(jì)時，被測介質(zhì)的壓力和溫度對測量有很大影響。

雷達(dá)液位計(jì)在傳播發(fā)射微波時，不需要空氣作為傳媒介質(zhì)，所以介質(zhì)溫度的變化對微波的傳播速度幾乎沒有影響，但是，雷達(dá)液位計(jì)的傳感器和天線部分卻不耐高溫，所以這部分的溫度不能太高，否則便不能正常工作。雷達(dá)液位計(jì)在測量高溫介質(zhì)時，需要采用空氣或水強(qiáng)制冷卻等措施來降溫，或者使天線喇叭口和最高液位之間留有一段距離，以免天線受高溫影響。雷達(dá)液位計(jì)所測的儲罐操作溫度不同，不同公司的產(chǎn)品相差甚多，通常在-40～150℃之間，有的可達(dá)300℃。

雷達(dá)液位計(jì)在傳播微波信號時也不受空氣密度的影響，所以雷達(dá)液位計(jì)在真空和受壓狀態(tài)下都能正常工作，但是，由于液面計(jì)的結(jié)構(gòu)原因，當(dāng)容器內(nèi)的操作壓力高到某一范圍時，雷達(dá)液位計(jì)便會產(chǎn)生較大的測量誤差，所以不能超過這一允許壓力。

被測介質(zhì)的哪些特性會影響雷達(dá)液位計(jì)的使用呢？

由于雷達(dá)液位計(jì)的測量原理和微波的傳播特性有關(guān)，所以介質(zhì)的相對介電常數(shù)、液體的湍動和氣泡等被測物料的特性會對微波信號造成衰減，嚴(yán)重的甚至不能工作。

雷達(dá)液位計(jì)發(fā)射的超高頻厘米波是以空間波形式沿直線傳播的。當(dāng)遇到被測介質(zhì)時，微波會產(chǎn)生反射和折射。反射的程度和被測介質(zhì)的相對介電常數(shù)有關(guān)，相對介電常數(shù)越大則反射率的損耗越小，如若介質(zhì)的電導(dǎo)率大于10mS/cm，則會全部被反射回來，否則任何介質(zhì)都會產(chǎn)生反射和折射式，使微波的有效反射信號的強(qiáng)度受到衰減。

物料的相對介電常數(shù)是表征介質(zhì)極化的一個物理量，它是由物料本身的特性決定的，因此不同的物料就有不同的相對介電常數(shù)，由于過小的相對介電常數(shù)會造成微波的有效信號衰減，所以每種雷達(dá)液位計(jì)都有一個最小的相對介電常數(shù)，用戶在選用雷達(dá)液位時，先要考慮物料的相對介電常數(shù)，以使雷達(dá)液位計(jì)正常工作。

不同公司的雷達(dá)液位計(jì)對最小相對介電常數(shù)的要求是不同的，這是因?yàn)榻殡姵?shù)的大小與溫度和電磁場有關(guān)，而不同公司的雷達(dá)液位計(jì)，它們在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上對溫度和電磁場的要求是不同的，所以對介電常數(shù)的要求也不同，一般在1.5～2。但隨著產(chǎn)品在工程上應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的不斷豐富和采用的綜合軟件技術(shù)的不斷提高，有些公司的雷達(dá)液位計(jì)對相對介電常數(shù)的最低值越來越小，因而連相對介電常數(shù)只有1.2～1.9的液態(tài)烴也可測量。

由于液體的湍動和泡沫對微波有散射和吸收作用，因此湍動和泡沫也會使微波信號受到衰減，從而影響雷達(dá)液位計(jì)的正常測量，為此在選購和安裝雷達(dá)液位時，還要考慮液體的湍動和泡沫情況。

如果雷達(dá)液位計(jì)要測量的液體范圍較小，也就是微波的傳輸途徑較短，在這種情況下，微波信號即使受到衰減，也還是可以測量的。

安裝雷達(dá)液位計(jì)的注意事項(xiàng)。

1、安裝雷達(dá)液位計(jì)時，應(yīng)避開進(jìn)料口、進(jìn)料簾和漩渦，因?yàn)橐后w在注入時會產(chǎn)生幅度比被測液位反射的有效回波大得多的虛假回波。同時，漩渦引起的不規(guī)則液位會對微波信號產(chǎn)生散射，從而引起有效信號的衰減，所以應(yīng)避開它們。

2、對于有攪拌器的容器，雷達(dá)液位計(jì)的安裝位置不要在攪拌器附近，因?yàn)閿嚢钑r會產(chǎn)生不規(guī)則的漩渦，它會造成雷達(dá)信號的衰減。同時，攪拌器的葉片也會對微波信號造成虛假的回?fù)埽貏e是被測物體的相對介電常數(shù)較小和低液位時，攪拌器所造成的影響更為嚴(yán)重。

3、當(dāng)雷達(dá)液位計(jì)用于測量腐蝕性和易結(jié)晶的物體液位時，為了防止介質(zhì)對傳感器的影響，制造商一般都采用帶有聚四氟乙烯測量窗和分離法蘭式結(jié)構(gòu)。這些部件的溫度不能太高，聚四氟乙烯的最高溫度為200℃，為了避免高溫對雷達(dá)天線的影響，也為了防止膜片上存在的結(jié)晶物影響儀表正常工作，要求法蘭端面和最高液位之間至少有100～800mm的安全距離。

雷達(dá)液位計(jì)出現(xiàn)故障時應(yīng)如何檢查和處理呢？

雷達(dá)液位計(jì)在使用時，如果儀表輸出老是在最大值，這很可能是石英窗下面有水柱，用水沖洗后便會正常工作。但是，如果石英晶體粘上物料或臟污物質(zhì)，則需要及時清潔，方法是：關(guān)掉球閥，拆下罩子法蘭和石英窗法蘭，用綢布蘸酒精、汽油等溶劑擦楷石英表面，不可用堿性溶劑擦拭，最后要將石英玻璃擦干楷凈。

在清洗過程中，不要拆開石英固定螺釘，不要用金屬鉗子，以免損傷石英表面的噴涂層。重裝石英窗法蘭時，石墨不銹鋼纏繞墊圈要按工廠要求更換新的。

雷達(dá)液位計(jì)在使用時應(yīng)進(jìn)行哪些日常維護(hù)？

雷達(dá)液位計(jì)的日常檢查維護(hù)主要是要看電源電壓和輸出電流是否正常。如果投運(yùn)后儀表沒有輸出，則應(yīng)檢查電源是否真正接上，并檢查保險絲是否燒壞，對于不超過兩個月的短期停運(yùn)儀表電源不必切斷。

結(jié)論：總之，雷達(dá)液位計(jì)是一種經(jīng)濟(jì)高效，維護(hù)簡單的測液位儀表，值得大力推廣?；诶走_(dá)液位計(jì)的多種特點(diǎn)，其被廣泛的應(yīng)用于化工生產(chǎn)的液位計(jì)量。若用于腐蝕性較強(qiáng)或危險大的液體液位計(jì)量時，通常在外部再增加一套帆板液位計(jì)。避免雷達(dá)液位計(jì)失靈故障時，液位有顯示，防止危險性液體外溢造成事故。

（作者單位：陜西陜化煤化工集團(tuán)有限公司）