FRT5209A2A03BAMF4EX2AC-C00H雷达料位计生产

　　通信协议与系统集成能力

　　标准4-20mA+HART输出兼容传统DCS系统，PROFIBUS PA/FF总线支持多设备级联。无线HART版本采用2.4GHz频段，单节点功耗＜20mW，电池寿命达5年。某智能工厂项目通过OPC UA接口实现传感器数据直连MES系统，采样周期缩短至100ms。最新IO-Link 1.1版本支持参数远程配置，调试时间从4小时压缩至15分钟。云端接入的物位数据可用于预测库存周转，精度达0.1m³。

　　原  理

　　导波雷达发出的高频微波脉冲沿着探测组件（钢缆或钢棒）传播，遇到被测介质，由于介电常数突变，引起反射，一部分脉冲能量被反射回来。发射脉冲与反射脉冲的时间间隔与到被测介质的距离成正比。

　　容器中存在两种不同介质，当上面一层的介质介电常数较小，而下面的介质介电常数较大时，高频微波脉冲沿着探测组件传播遇到上层介质时，由于其介电常数较小，因而有少的能量被这一层介面反射，而大部分能量穿透上层介质继续向下传播，遇到两层的介面时，由于下层介质的介电常数较大，因而会有较大的能量被反射回来。因而导波雷达是可以测量两种不同介质的介面，其测量条件是上层介质不导电或其介电常数比下层介质介电常数小10以上。

　　特  点

　　由于采用了的微波处理器和*的EchoDiscovery回波处理技术，导波雷达物位计可以应用于各种复杂工况。

　　多种过程连接方式及探测组件的型式，使得CDGW系列导波雷达物位计适用于各种复杂工况。如:高温、高压及小介电常数介质等。

　　采用脉冲工作方式，导波雷达物位计发射功率低，可安装于各种金属、非金属容器内，对人体及环境均无伤害。

　　技术参数

　　应用:液体测量,高温高压工况,复杂过程条件

　　zui大量程: 缆:30m/棒:6m

　　测量精度:±10mm

　　过程连接:G1½A/G2A/1½NPT

　　探测组件材料:不锈钢316L/陶瓷

　　钢缆/棒直径:￠6mm/￠10mm

　　过程温度:-200～400℃

　　过程压力:真空～400bar

　　信号输出:两线制4～20mA/HART

　　安装要求

　　在整个量程内确保缆或棒不要接触到内部障碍物，因此安装时应尽可能避开罐内设施，如:人梯、限位开关、加热设备、支架等。另外须注意缆或棒不得怀加料料流相交。

　　安装仪表时还要注意:zui高料位不得进入测量盲区；仪表跑罐壁保持一定的距离；仪表的安装尽可能使缆或棒方向怀被测介质表面垂直。

　　安装在防潮区域内的仪表遵守国家防爆危险区的安装规定。本安型的外壳采用铝壳。本安型仪表可安装在有防爆要求的场合，仪表接大地。

　　测量盲区

　　从测量的基准面向下的一段区域内缆或棒zui低部位无法测量的一段区域内是导波雷达物位计的测量盲区。

　　选型指南

　　CDGW540高温高压型

　　P

　　标准型（非防爆）

　　I

　　本安型（ Exia ⅡC T6）(只可选用铝外壳)

　　探测组件形式/材料/过程温度

　　A

　　缆式/￠6mm/不锈钢316L/陶瓷/-200～＋400℃

　　B

　　棒式/￠10mm/不锈钢316L/陶瓷/-200～＋400℃

　　过程连接

　　GP

　　螺纹G1½A

　　KP

　　螺纹G2A

　　NP

　　螺纹1½NPT

　　外壳/防护等级

　　S

　　塑料/IP66

　　A

　　铝/IP66

　　电缆进线

　　M

　　M20＊1.5

　　N

　　1½NPT

　　现场显示

　　A

　　带

　　X

　　不带

　　编程器

　　B

　　带

　　X

　　不带

　　zui大量程

　　A

　　缆:30m

　　B

　　棒:6m

　　FRT5209A2A03BAMF4EX2AC-C00H雷达料位计生产

　　雷达物位计，也被称作雷达料位计、雷达液位计等，主要具有无线电检测和测距的功能。因此，雷达物位计一般用于测量目标点到雷达物位计之间的距离的。

　　由于雷达物位计是通过发射物理特性类似于光速的电磁微波，所以它的发射频率很高，波长很短，因此通过持续不断的发射高频率的电磁波除了可以探测到雷达物位计与待测物料之间的距离之外，还可以通过其发射、接收电磁波信号之间的时间变化差值计算出待测物料的移动情况，包括移动速度、转动角度等。

　　相对于传统的红外线测距等方法，雷达物位计其实在价格上并不占优势。但是由于雷达物位计的电磁微波能在温度、压力变化较大，有惰性气体或易挥发性气体、强粉尘等工况环境下不受干扰，因此它广泛的应用于煤炭、造纸、钢铁、水泥、食品、电力、石化等行业领域。

　　综上所述，雷达物位计一般用于测量雷达物位计与待测物料之间的距离，形状，方位，高度以及待测物料相对雷达物位计的位移情况等位置移动等信息。赢润研发生产的高频智能雷达物位计分为接触式雷达物位计和非接触式雷达物位计两大类，采用的新型的微处理器，能发射26 GHz的高频超声波信号，适用于反应釜、耐温、耐压、轻微腐蚀性液体等高温、高压复杂工况下物料信息的探测。

　　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。

　　FRT5209A2A03BAMF4EX2AC-C00H雷达料位计生产

　　雷达物位计有哪些常见类型?

　　调频连续波型雷达物位计

　　相对于脉冲回波时间差方式的测量原理，调频连续波型液位雷达采用FMCW(频率调制/连续波)体制，可以达到计量级的测量精度。

　　调频连续波型液位雷达工作原理

　　其工作原理安装在罐顶雷达液位计通过天线向液面发射经频率调制的电磁波信号，被测表面返回的信号被发射天线接收，并与天线发射的瞬时频率信号比较。由于信号的频率按照一定规律不断变化，因此比较信号频率与天线到液面的直线距离成比例。

　　综合测量信号与油罐形状参数，进行几何处理，就可以得到的液位高度和剩余量信息。

　　脉冲型雷达物位计原理

　　雷达物位计天线发射窄的微波脉冲(例如:6G频率雷达，即:发送一个△t时间(一般为1ns)的脉冲，叠加6GHZ的正弦波信号)，这个脉冲以光速在空间传播，碰到被测介质表面，其部分能量被反射回来，被同一天线接收。发射脉冲与接收脉冲的时间间隔与天线到被测介质表面的距离成正比。

　　由于其发射脉冲与接收脉冲的时间间隔小，一般都采用时间拓展技术，并采用多次测量求平均的方法获得结果;这种测量技术决定了其精度为5~10mm。

　　脉冲雷达由于采用微波脉冲信号，是间断性发射脉冲方式，所以，脉冲雷达可以做到功率比较低，一般为0.5W内。可以很方便的实现本安设计。在设计中大都采用大电容充电方式，等电容充电到一定容量后，进行一次微波脉冲信号发射测量。这种设计方式决定了其在料位变化率比较快的情况下，会出现锁波现象。

　　德国VEGA导波雷达液位计

　　雷达液位计属于通用型雷达液位计，它基于时间行程原理的测量仪表，雷达波以光速运行，运行时间可以通过电子部件被转换成物位信号。探头发出高频脉冲在空间以光速传播，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。

　　通过天线系统发射并接收能量很低的短的微波脉冲。雷达波以光速运行。运行时间可以通过电子部件被转换成物位信号。一种的时间延伸方法可以确保短时间内稳定和高精度的测量。即使工况比较复杂的情况下，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。天线接收反射的微波脉冲并将其传输给电子线路，微处理器对此信号进行处理，识别出微脉冲在物料表面所产生的回波。正确的回波信号识别由脉冲软件完成，精度可达到毫米级。

　　德国VEGA导波雷达液位计

　　智能雷达物位计适用于对液体、浆料及颗粒料的物位进行非接触式连续测量，适用于温度、压力变化大；有惰性气体及挥发存在的场合。

　　可更换杆12毫米的基本型式

　　氨气应用同轴版21.3毫米

　　同轴型21.3毫米单孔

　　同轴型21.3毫米多孔

　　同轴型42.2毫米多孔

　　可交换杆8毫米

　　可交换杆12毫米

　　重力重交换电缆2毫米

　　重力重交换电缆4毫米

　　以中心重量为基准的可更换电缆2毫米

　　以中心重量为基准的可更换电缆4毫米

　　无重量可互换电缆4毫米

　　可更换的PFA涂层电缆4毫米，无涂层

　　系列:E+H质量流量计，E+H电磁流量计，E+H涡街流量计，E+H雷达液位计，ABB电磁流量计，科隆电磁流量计，横河电磁流量计，横河涡街流量计，艾默生质量流量计，，VEGA雷达液位计，VEGA导播雷达，罗斯蒙特3051压力变送器，横河EJA压力变送器，罗斯蒙特475手操器，

　　国产系列:电磁流量计，涡街流量计，雷达液位计，超声波液位计，孔板流量计