PULSC11-M+F80雷达液位计生产厂商

　　液体测量的特殊应用方案

　　对于易结晶介质，传感器配备PTFE天线罩防止结垢，同时保持ε＞1.4的介电常数要求。强腐蚀性液体测量采用全密封316L不锈钢外壳，耐98%浓硫酸腐蚀。某化工厂测量发烟硫酸（ε=110）时，通过调整回波阈值使信号强度稳定在-70dBm以上。最新导波雷达技术利用探杆引导电磁波，可穿透泡沫层检测真实液位。小型储罐（＜3m）推荐使用5°窄波束天线，避免罐壁反射干扰。

　　测量范围:30m

　　测量精度:±10mm

　　过程温度:-40～150℃

　　过程压强:-0.1～1.6MPa

　　频率:6.3GHz

　　信号输出:（4～20）mA/HART

　　电源:两线制:（DC24V） 四线制:（DC24V/AC220V）

　　LD700LD型导波雷达液位计是采用微波技术来检测料位的高科技产品，该料位仪利用微波具有穿透性好，对恶劣环境及被测物料适应性强等特点，采用世界上的大规模集成电路，利用雷达原理、数字信号处理技术和傅里叶变换（FFT）技术。采用连续式乍动测量，能测量液体、固体（块状、粉状）料位，具有测距远（35米）、高等特点。

　　使用对象: HC700LD型导波雷达液位计适用于高温（350℃）、高压、真空、蒸汽、高粉尘及挥发性气体等恶劣环境。可对不同料位进行连续测量。该仪器主要技术达到或优于国内外同类产品,且安装调试简便，可以单台使用，也可组网使用，可广泛应用于冶金、建材、能源、石化、水利、粮食等行业。

　　特性与优势: 1、无盲区，高。 2、两线制技术，是差压仪表、磁致伸缩、射频导纳、磁翻板仪表的优良替代产品。 3、不受压力变化、温度变化、惰性气体、真空、烟尘、蒸汽等环境影响。 4、安装简便，牢固耐用，免维护。 5、HART或PROFIBUS-PA通信协议及基金现场总线协议，标定简便、通过数字液晶显示轻松实现现场标定操作，通过软件GDPF实现简单的组态设定和编程。 6、测量灵敏，刷新速度快。

　　7、适用于高温工况，高达200℃过程温度，当采用高温延长天线时可达300℃。

　　测量原理:

　　LD700LD型导波雷达液位计是基于时间行程原理的测量仪表，发射能量很低的短的微波脉冲通过天线系统发射并接收。雷达波以光速运行。运行时间可以通过电子部件转换成物位信号。探头发出高频脉冲并沿缆式或杆式探头传导，当脉冲遇到物料表面时反射回来被仪表 内的接收器接收，并将距离信号转化为物位信号。一种的时间延伸方法可以确保短时间内稳定和的测量。

　　液位计系列>>ZWRD702导波雷达液（物）位计:

　　一、仪表概述:

　　导波雷达液位计主要技术达到或优于国内外同类产品,且安装调试简便，可以单台使用，也可组网使用具有低维护，高性能、高精度、高性，使用寿命长等优点。微波信号的传输不受大气的影响，所以它可以满足工艺过程中挥发性气体、高温、高压、蒸汽、真空及高粉尘等恶劣环境的要求。该产品适用于高温、高压、真空、蒸汽、高粉尘及挥发性气体等恶劣环境。可对不同料位进行连续测量。

　　二、测量原理:

　　导波雷达液位计是基于时间行程原理的测量仪表，发射能量很低的短的微波脉冲通过天线系统发射并接收。雷达波以光速运行。运行时间可以通过电子部件转换成物位信号。探头发出高频脉冲并沿缆式或杆式探头传导，当脉冲遇到物料表面时反射回来被仪表 内的接收器接收，并将距离信号转化为物位信号。一种的时间延伸方法可以确保短时间内稳定和测量。即使工况情况比较复杂，存在虚假回波，用微处理技术和调试软件也可以准确的分析出物位的回波。

　　1、输入:

　　反射的脉冲信号沿缆式或杆式探头传导至仪表电子线路部分，微处理器对此信号进行处理，识别 出微波脉冲在物料表面所产生的回波。正确的回波信号识别由智能软件完成，距离物料表面的距离D与 脉冲的时间行程T成正比:D=C×T/2 其中C为光速因空罐的距离E已知，则物位L为:L=E-D；

　　2、输出:

　　通过输入空罐高度E（=零点），满罐高度F（=满量程）及一些应用参数来设定，应用参数将自动 使仪表适应测量环境。对应于4…20mA输出；

　　3、测量范围:

　　F-测量范围；E-空罐距离；B-顶部盲区；H-探头到罐壁的zui小距离 顶部盲区是指物料zui高料面与测量参考点之间的zui小距离。 底部盲区是指缆绳zui底部附近无法测量的一段距离。 顶部盲区和底部盲区之间是有效测量距离；

　　4、注意:只有物料处于顶部盲区和底部盲区之间时，才能罐内物 位的测量。

　　三、数据处理:

　　雷达通过输入空罐高度L（=零点），满灌高度H（=满量程）及一些应用参数来设定，应用参数将自动使仪表适应测量环境。是对应于 4-20mA输出。

　　四、适用场合:

　　适用于高温（350℃）、高压、真空、蒸汽、高粉尘及挥发性气体等恶劣环境。可对不同料位进行连续测量。该仪器主要技术达到或优于国内外同类产品,且安装调试简便，可以单台使用，也可组网使用，可广泛应用于冶金、建材、能源、石化、水利、粮食等行业。

　　五、性能特点:

　　1、通用性强:可测量液位及料位，可满足不同温度、压力、介质的测量要求，zui高测量温度可达800℃，zui大压力可达5MPa，并可应用于腐蚀、冲击等恶劣场合。

　　2、防挂料:*的电路设计和传感器结构，使其测量可以不受传感器挂料影响，无需定期清洁，避免误测量。

　　3、免维护:测量过程无可动部件，不存在机械部件损坏问题，无须维护。

　　4、抗干扰:接触式测量，抗干扰能力强，可克服蒸汽、泡沫及搅拌对测量的影响。

　　5、准确:测量量多样化，使测量更加准确，测量不受环境变化影响，稳定性高，使用寿命长。

　　六、技术:

　　1、工作频率:100MHz-1.8GHz；

　　2、测量范围:缆式:0-35m杆式、同轴式:0-6m；

　　3、重复性:±3mm ；

　　4、分辨率:1mm；

　　5、采样:回波采样54次/s；

　　6、 响应速度:>0.2S（根据具体使用情况而定）；

　　7、精度:<0.1%；

　　8、输出电流信号:4-20mA ；

　　9、通讯接口:HART通讯协议；

　　10、过程连接:G1-1/2，G3/4法兰:DN50，DN80，DN100，DN150；

　　11、过程压力:-1～60bar ；

　　12、电源:24VDC（±10%）纹波电压:1Vpp；

　　13、耗电量:max22.5mA；

　　14、环境条件:温度:-40℃～ 250℃；

　　15、外壳防护等级:IP68；

　　16、防爆等级:EXiaIICT6 ；

　　17、两线制接线:仪表供电和信号输出共用一根两芯电缆；

　　18、电缆入口:M20×1.5（电缆直径5～9mm）。

　　七、安装指导说明:

　　下述安装指导适用于杆式和缆式探头，管式探头测量与安装方式无关。

　　安装位置:

　　1、距离罐壁的距离建议为罐直径的1/6－1/4（至少300mm，混凝土罐至少400mm）；

　　2、不要安装在金属罐中间；

　　3、不要装在下料口处；

　　4、选择探头长度时，注意探头底部距罐底约大于30mm；

　　5、注意介质温度。

　　罐内障碍物:

　　1、安装时注意探头距离障碍至少200mm。

　　干扰的祛除:

　　1、干扰回波抑制:软件可实现对干扰回波的抑制，从而达到理想测量效果；

　　2、旁通管及导波管（仅适用于液体）对于粘度不打于500cst，可采用旁通管，导波管或管式来避免干扰。

　　液体标准安装:

　　对于粘度≤500cst且不易产生粘附的介质，管式探头是理想方案，其特点如下:

　　性；

　　1、可用于介电常数大于等于1.4的介质，测量与介质的导电性无关；

　　2、罐内障碍物及短管尺寸不影响测量；

　　3、比杆式探头能承受的横向压力高；

　　4、对于高粘度的介质，建议使用杆式探头。

　　卧罐及立罐上的安装:

　　1、管式探头及杆式探头zui长可到6米对于测量距离超过6米的罐，可选用8mm缆式探头；

　　2、安装及固定方式同固体粉仓测量；

　　3、对距罐壁的距离无限制，只要避免探头接触罐壁；

　　4、如果罐内障碍物比较多或过于靠近探棒时，请选用管式探头。

　　腐蚀性介质测量:

　　1、如果测量腐蚀性介质，可选用杆式探头套一个塑料套管进行测量。

　　八、测量条件注意事项:

　　1、测量范围从波束触及罐低的那一点开始计算，但在情况下，若罐低为凹型或锥形，当物位低于此点时无法进行测量。

　　2、若介质为低介电常数当其处于低液位时，罐低可见，此时为测量精度，建议将零点定在低高度为C 的位置。

　　3、理论上测量达到天线*的位置是可能的，但是考虑到腐蚀及粘附的影响，测量范围的终值应距离天线的*至少100mm。

　　4、对于过溢保护，可定义一段距离附加在盲区上。

　　5、zui小测量范围与天线有关。

　　6、随浓度不同，泡沫既可以吸收微波，又可以将其反射，但在一定的条件下是可以进行测量的。

　　九、日常检查维护:

　　1、日常检查维护主要是查看电源电压和输出电流是否正常。通电后，大约需要30~60min仪表才能正常工作。如果投运后仪表没有输出，则应检查电源是否真正接上，并检查保险丝是否烧坏。

　　2、使用时是和设备连成一体的，整个系统雷达液位计是密封的，所以平时还应检查各部件连接处的密封情况是否良好。

　　3、雷达头内部的使用温度为65℃。一般使用情况下不会超过这个温度，但若被测介质的温度很高，则雷达头内部的温度有可能超过65℃。这时，可以用少量的风，经此φ6X1紫铜管自雨水帽吹入雷达头，以将内部的温度降下来，不要用水或其他液体进行机械冷却。

　　4、易挥发的有机物会在雷达液位计的喇叭口或天线上结晶，要按期检查和清理。

　　注意事项:

　　1、测量范围从波束触及罐低的那一点开始计算，但在情况下，若罐低为凹型或锥形，当物位低于此点时无法进行测量。

　　2、若介质为低介电常数当其处于低液位时，罐低可见，此时为测量精度，建议将零点定在低高度为C的位置。

　　3、理论上测量达到天线*的位置是可能的，但是考虑到腐蚀及粘附的影响，测量范围的终值应距离天线的*至少100mm。

　　4、对于过溢保护，可定义一段距离附加在盲区上。

　　十安装要求:

　　1、对于直径较小的圆形罐，安装点距离罐壁的zui小距离不能小于35cm，通常液位计与罐壁的距离设置为罐直径的1/6-1/4为佳。

　　2、雷达液位计不能安装于液体流入口的正上方。

　　3、雷达液位计不能安装于圆形罐的正中间，避免干扰信号。

　　4、安装时，法兰上的标记应指向罐壁，且法兰对水平面的误差应小于正负0.5度。

　　5、安装喇叭口天线时，天线下端要低于罐顶20mm以下，喇叭口天线与液面垂直，避免出现回波。喇叭状的天线要延伸到连接管下面。

　　6、波导管的安装位置应远离出料口，其中轴线应与液面垂直。

　　十一、数据对照表:

　　十二、选型一览表:

　　十三、选型需要知道的数据:

　　1、测量范围是几米，要求盲区是多少。

　　2、被测量的介质类型(液体还是固体，具体的名称如:清水、污水、泥浆、汽油、柴油、甲苯、二氧化硫、矿石、煤炭、水泥、黄豆、小麦、玉米、面粉等)。如果是液体:液面是否有蒸汽、雾气、泡沫、波浪、搅拌、漂浮物；如果是固体:是否有粉尘，介质是颗粒状还是粉末状。

　　3、介质的zui低zui高温度，zui小zui大压力。

　　4、介质的腐蚀性，如果是放在罐子内的，需要知道罐子的材质，有没有防腐的衬里。

　　5、是否需要防腐、防爆，要分体式还是一体式。

　　6、工作环境:敞口的池子、有盖板的池子、卧罐、立罐、球罐，罐子是否通大气压等。

　　7、工作电源:是直流24VDC还是交流220VAC。

　　8、输出信号:4～20mA电流，还是485通信输出，需要继电器输出吗？

　　本文旨在通过实践来探讨电厂低压给水加热器上液位的测量，并解析了加热器结构及其采用各种不同液位测量仪表的历程和工况特点，论述了导波雷达液位计在低压给水加热器上的使用优势，藉此给电力行业热工人士提供一些有价值的参考。

　　给水加热器的结构与功能

　　给水加热器是一种利用汽轮机抽汽加热给水，以提高热效率的加热设备，是电厂回热系统的重要辅机之一。加热器的工作原理是利用汽轮机做过功的乏汽加热凝结水和给水，而不是直接将乏汽排入凝汽器，以充分利用乏汽的焓，降低冷源损失，同时减弱锅炉受热面的热应力。

　　加热器按汽水传热方式的不同，可分为表面式和混合式。目前，在火力发电厂中除了除氧器采用混合式加热外，其余高低压加热器均采用表面式加热。按照水侧的布置方式和流动方向的不同，表面式加热器又分为立式和卧式。

　　表面式给水加热器的特点，是加热工质（汽轮机的抽汽）与被加热工质（锅炉给水）相互不混合，通过管壁来传递热量。传热管内是给水，传热管外是蒸汽。蒸汽在加热器里放出热量并凝结成疏水，由疏水口排出。由于加热蒸汽通常都具有一定的过热度，为使给水温度达到所期望的值，同时加热面积尽可能的少，可设置一个过热蒸汽冷却段，以充分利用抽汽的过热度。蒸汽由汽相变为饱和水，同时放出汽化潜热的过程是在凝结段里完成的。凝结段是给水加热器的主要换热区段，管内给水大部分的焓升是由这一区段提供的。因此，具有凝结段的加热器是电厂用给水加热器的基本型式。

　　加热器中液位测量的重要性

　　加热蒸汽和被加热的水之间是通过金属表面来传递热量的。由于传热热阻的存在，给水不可能被加热到蒸汽压力下的饱和温度，不可避免地存在着一个端差。因此，给水端差（TTD = Terminal Temperature Difference）和疏水端差（DCA = Drain Cooler Approach temperature difference）是加热器的两个主要。给水端差和疏水端差的设置，直接影响到机组的率和运行的性。给水端差又称为上端差，是加压器蒸汽压力下的饱和温度与出口给水温度之差。疏水端差又称下端差，是离开加热器汽侧的疏水温度与进入水侧的给水温度之差。

　　图1  卧式表面式给水加热器结构实物

　　合理的给水端差的设置，能够有效提高热交换效率，是成本控制及盈利能力的重要组成部分。在实际运行中，给水端差增大的原因有:加热器的抽汽压力和抽汽量不稳定；加热器受热面结垢使传热恶化，增大了传热管内外温差；加热器内积聚了空气，不凝结的空气附在传热管表面形成空气层，妨碍了蒸汽的凝结放热，增大了传热热阻；凝结水或给水的部分或不经过加热器，而是从加热器旁路通过；凝结水位过高，淹没了一部分传热管，使传热面积减少。而给水端差过小，纵然可以提高热交换效率，但加热器长期处于过热状态，会大缩短使用寿命。由此可见，在日常操作中，维持合理的加热器凝结水位高度，从而找到热交换效率和设备寿命之间的平衡点，成为热工控制的首要任务。

　　加热器中液位测量的发展历程

　　给水加热器中存在高温、高压及大量蒸汽，恶劣条件使之成为测量的难点。给水加热器的水位检测历经了几个发展阶段，从初的磁翻板液位计、浮筒液位计、直到今天比较常用的差压变送器和导波雷达液位计。

　　磁翻板液位计又称就地水位计，是为传统的一种水位测量方式，至今仍然是加热器的标准配置。磁翻板液位计利用浮力原理，根据加热器的设计温度、压力及水的密度，制造出满足工况条件的浮子。浮子装在和加热器相连的筒体中，筒体中的水位和加热器中的水位等高，而筒体内浮子漂浮在水面上，即代表水位的高度。浮子内的永磁铁通过磁耦合作用引起筒体外的小磁板翻转，通过小磁板两面颜的不同，来就地读取加热器中的水位高度。磁翻板液位计是一种稳定的测量技术，但它存在两大缺陷。一是测量精度不高。因为加热器中的温度和压力的变化，凝结水的密度也发生变化，根据阿基米德浮力定律f浮=ρgV，当凝结水密度变化时，浮子浸没在水中的体积也发生变化，因此浮子淹没高度的变化会影响到测量精度。二是就地水位计在初的时候没有远传信号。

　　浮筒液位计是上世纪80年代至本世纪初常用的加热器水位测量方式。因为浮筒液位计集成有信号转换器，所以能够提供远传信号。但是浮筒液位计也是基于浮力的原理，因此同样面临着测量精度差的问题。此外，浮筒液位计多数采用扭力管式测量原理，表头笨重且需要周期性的标定，给使用和维护带来了诸多不便。

　　图2  导波雷达液位计工作原理

　　随着差压变送器技术的发展和产品性价比的提升，差压变送器配合平衡容器成为本世纪以来较为常用的加热器水位测量方式。但无论是采用双室平衡容器，还是采用单室平衡容器，对于测点位置的选取和安装都有较高的要求。因为，低加汽测可能工作在负压工况下，所以测量值波动大，影响到生产人员的正确操。此外，差压变送器的测量原理是:ΔP=ρgh,为达到地测量，需要对密度、温度及压力进行补偿。

　　导波雷达液位计采用的是时域反射原理（TDR原理，Time Domain Reflectometry）。导波雷达的工作原理，是由表头高频脉冲发生器产生电磁脉冲波信号，该信号沿着导波杆（探杆）向下传送，当遇到比此前传导介质（如空气或蒸汽）介电常数大的液体表面时产生反射信号，用超高速计时电路测量出脉冲波信号从发射到接收的传导时间。传导时间与电磁脉冲波速度乘积的一半，即代表被测介质表面到导波雷达液位计过程连接处的距离；通过给定的容器高度减去距离，计算得出液位的高度，从而达到对液位的测量。

　　导波雷达液位计的测量原理及优点

　　时域反射理论模型早在1939年就已建立，初用于电信业查找电缆断点。上世纪90年代中后期，部分液位计厂家致力于将TDR技术应用于工业仪表，称之为导波雷达液位计。导波雷达液位计问世后，随即成为物位测量的一大利器。导波雷达液位计的测量结果和被测介质的温度、压力、密度、粘度、电导率和介电常数无关，可以用于测量液体、浆料和固体，也可以测出物位或某些工况下的液体界面。因此，当导波雷达液位计满足设计温度、压力、量程、精度、材质及安装位置的要求时，是一种理想的物位测量仪表，几乎可以取代大多数物位计。当然，导波雷达液位计也同样面临着一些使用的限性，如其典型精度为±3mm、对温度和压力耐受的限、当介质粘度高时在探杆上形成挂料、固体介质容易磨损并拉断探杆，以及容器内的搅拌影响探杆的安装等。

　　做为一种探杆和被测介质相接触的接触式物位测量仪表，导波雷达液位计的选型重点集中于探杆形式。为此，各导波雷达液位计厂家研发生产出不同的探杆形式，以满足各种工况的要求。如笔者所使用过的美国Magnetrol品牌的导波雷达液位计，就有多达22种探杆形式可供选择。

　　图3  单杆探杆信号轨迹图、通州探杆信号轨迹图、同轴探杆实物图、通州探杆实物剖面图

　　那么，如何选用合适的探杆形式呢？首先，需要考虑探杆对温度和压力的耐受。其次，需要考虑电磁脉冲信号在探杆上传播的轨迹。

　　单式探杆（单杆、单缆）上信号轨迹呈逐步发散的状态。在信号的轨迹范围内，可能会产生干扰信号影响到液位的测量。典型的干扰信号有安装管嘴，以及容器内的焊缝、焊渣和结构件等。同轴探杆的信号则集中在同轴探杆内。同轴探杆的结构是中间有一根实心金属杆（通常直径为8mm），电磁脉冲信号在金属杆上传播；其外侧是一根金属套管（通常直径为22mm），金属套管作为金属杆的屏蔽层，起到屏蔽外部的干扰信号及集中信号的作用，以提高信号的灵敏度，便于测量介电常数较低的介质。因此，采用同轴探杆可以不用考虑安装位置及容器内结构对测量带来的影响，是理想的一种探杆形式。同轴探杆的限在于，其量程受限，通常为6m左右，以及高粘度介质所形成的“搭桥”现象。

　　那么是不是说使用导波雷达液位计测量低压加热器液位，只需考虑到以上两点就了呢？实际上，还需要结合电厂低压加热器实际工况中存在大量蒸汽的特点。一是要考虑蒸汽的侵蚀作用对于探杆和表头之间密封部分的材质选择和制作工艺的考验。见图3红圆圈部分。依据笔者经验，选择应用业绩多、历经实践考验的品牌是产品的有效保障。二是需要考虑蒸汽工况下，电磁脉冲信号的传播在蒸汽中被衰减的情况。通常，导波雷达的测量原理可用以下公式来表示:

　　L=D – C0.t/2

　　L=液位高度

　　D=容器高度

　　C0=真空中的光速

　　t=发射信号和反射信号的时间间隔

　　在蒸气工况中，实际的液位以 L真来表示，实际的信号传播速度用C真来表示；仪表测量出的液位以L测来表示，那么:

　　L真=D – C真.t/2

　　L测=D – C0.t/2

　　因为C真L测。依据导波雷达液位测量值来控制凝结水的高度，所造成的实际影响是凝结水位过高，致使低压加热器内部分传热管被淹没在凝结水下，热交换效率下降，给水端差增大。

　　图4  7×S蒸汽探杆结构剖面图

　　通过实际的观察数据和相关的文献资料信息，在低压加热器的工况条件下，C真和C0之间的差异在2%~5%之间。因为C真受到蒸汽温度、压力的影响而不断变化，所以仅从改变仪表系数的方面来进行C真的修正，还是不能很好满足对测量准确度的要求。

　　对于C真进行实时的补偿，是导波雷达在蒸汽工况下能完成准确测量的先决条件。笔者所使用的Mangetrol导波雷达液位计采用了专利的蒸汽探杆，用于实时的C真补偿，其补偿的工作原理如下:

　　在蒸气探杆中，距离表头下方125mm处安装有一个蒸汽目标(Steam Target)，表头每秒会发送一个询问信号，该询问信号到蒸汽目标后被发射回表头的时间t问询被测量。此时，电磁脉冲信号在当前工况下的速度C真可以用以下公式准确计算出来:

　　C真=d/t问询，其中，d=125mm

　　获得C真后，导波雷达将以此值来进行真实液位值的计算，从而达到实时补偿的目的。

　　小结

　　综上所述，Magnetrol专利的蒸汽探杆，集成了同轴式、良好的蒸汽隔密封及实时蒸汽补偿的优势。同时，Magnetrol致力于同轴探杆的大规模推广，具有同轴探杆生产的规模优势，给电力行业用户带来了高性价比的产品。此外，Magnetrol专利的AURORA系列液位计，将磁翻板和导波雷达液位计集成为一体，提供了重要应用场合的现场和远传测量，减少了过程接口数量，避免了潜在泄露点，提高了使用维护的便利性。