MIK-RD901雷达液位计生产厂家

　　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。

　　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。

　　雷达物位计的构成

　　雷达物位计作为现代工业中常用的液位测量仪器，凭借其高精度和非接触式的特点，广泛应用于石油、化工、食品、制等行业。在这些行业中，雷达物位计主要用于对液体、粉末或颗粒等物料的测量。为了确保雷达物位计能够在不同的工况环境下稳定工作，了解其构成和工作原理显得尤为重要。本文将详细探讨雷达物位计的构成要素及其工作原理，以帮助读者地理解这一技术，并为相关行业的应用提供指导。

　　雷达物位计的核心部分包括发射器、接收器、天线以及信号处理单元。这些组成部分共同协作，完成物位测量任务。发射器负责产生高频的电磁波信号，通常是微波或毫米波，信号通过天线发射出去。当电磁波遇到物料表面时，会发生反射，反射回来的信号被接收器接收并传送到信号处理单元进行分析。通过计算发射信号与反射信号之间的时间差，雷达物位计能够计算出物料的高度或位置。

　　发射器（Transmitter）

　　发射器是雷达物位计的重要组成部分，通常利用微波技术生成频率稳定、功率适当的电磁波。发射器的设计能够适应不同环境下的电磁波传播要求，并确保信号在较远的距离内能够保持的强度。发射器的性能直接影响雷达物位计的测量精度和稳定性。

　　接收器（Receiver）

　　接收器用于捕捉反射回来的信号并进行放大处理。它的工作原理是根据反射信号的强度和到达时间来推算物料的表面位置。接收器的灵敏度和带宽宽度是影响测量精度和响应速度的关键因素。现代雷达物位计通常采用数字信号处理技术，提升了接收器的性能。

　　天线（Antenna）

　　天线用于将发射信号有效地传播到目标物体，并接收反射回来的信号。天线的设计直接影响雷达物位计的测量范围和分辨率。天线的类型可根据应用需求进行选择，常见的有波导天线、对向天线和螺旋天线等。

　　信号处理单元（Signal Processing Unit）

　　信号处理单元是雷达物位计的大脑，其主要功能是对接收到的信号进行处理、分析和计算。通过对反射信号与发射信号时间差的测量，信号处理单元能够计算出物料的物位，并输出对应的数字信号或模拟信号，以供其他设备进行处理或显示。

　　雷达物位计通过发射微波或毫米波信号，遇到物料表面时发生反射。这些反射信号会被接收器接收，并传递到信号处理单元。通过对比发射信号与反射信号的时间差，计算物料表面到仪器的距离。由于雷达波的传播速度是已知的，因此，通过测量信号的往返时间，雷达物位计可以准确地计算出物料的高度或位置。

　　与传统的机械式液位计相比，雷达物位计具有诸多优势。它能够在高温、高压、强腐蚀等复杂工况环境下稳定工作，且不受物料特性（如颜、气体或蒸汽等）的影响。雷达物位计还能够进行远程监控，方便集成到自动化系统中，提高了生产效率和性。

　　雷达物位计作为现代工业自动化测量的关键工具，其结构设计和工作原理决定了其在各种环境中的稳定性和精度。其发射器、接收器、天线以及信号处理单元的精密协作，使得雷达物位计在液位测量中发挥着不可替代的作用。在日常应用中，选择合适的雷达物位计产品，不仅需要了解其基本构成，还应根据不同的工业需求进行优化配置，从而达到佳的测量效果和系统性能。

　　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。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。

　　昌晖仪表介绍一种由双法兰液位变送器和导波雷达液位计组成的真空制盐蒸发罐液位测量技术方案，本方案大程度克服生产中强腐蚀、结晶堵塞、真空、高温、泡沫等因素对仪表的影响，经制糖、海绵钛和制盐的真空蒸发室液位测量应用，明此真空蒸发室液位测量系统可长期、稳定和地运行。

　　真空制盐是当今世界普遍采用的现代化制盐方法，指卤水在不同真空压力状态下的蒸发罐中进行蒸发，逐级浓缩、结晶制盐的过程。制盐过程中核心工序是蒸发，生产中通过蒸发罐中液位变化计算水分蒸发量，并达到控制溶液浓度的目的。生产中，强腐蚀、结晶堵塞、真空、高温同时存在，导致制盐蒸发罐液位测量仪表损坏率高，生产自动化控制系统无法正常运行。论文将重点阐述真空制盐蒸发罐液位测量方法。

　　真空制盐蒸发工艺

　　真空蒸发技术起源于1812年英国糖厂的单效真空蒸发,1887年美国将此技术用于制盐，1940年开始应用于中国制盐行业。

　　图1 真空制盐流程图

　　蒸发是液体表面发生汽化或溶液部分汽化的现象，蒸发时液体不断吸收热量，温度越高蒸发越快，溶液沸腾时蒸发速度快。根据蒸发罐内压力，蒸发分为加压蒸发、常压蒸发或负压蒸发，在负压下的蒸发，我们称为真空蒸发。应用广的是采用强制循环真空蒸发器，如图2。

　　图2 强制循环真空蒸发器

　　制盐企业为提高竞争力，不断降低成本、提高产品质量，同时满足减排，就对蒸发工艺进行改进，提高自动化控制水平，使蒸发效率达到佳状态。

　　实行多效蒸发生产目的是为了多次重复利用二次蒸汽，以降低单位产品的能耗，有效节约能源。蒸汽利用的次数就是效数。蒸发效数越多，蒸汽用量越少，能耗越低，但效数增多，会增加设备成本。

　　真空制盐主要过程为蒸汽加热一效卤水，排出的二次蒸汽逐效加热下一效卤水。通过逐效蒸发，使盐浆增稠，稠料液去离心机脱水，即为盐。每一效蒸发的关键是控制盐浆的浓度，而盐浆有较强腐蚀性、容易结垢、粘结，浓度直接测量，通常是通过在封闭蒸发室中蒸发前后的液位比来间接控制盐浆浓度。所以制盐蒸发罐液位测量是真空制盐重要的参数。

　　真空制盐蒸发罐液位测量技术方案

　　1、原用方案分析

　　用人工监测液位的方式，提高产品质量和生产效率，人们逐渐用“摄像视频+雷达液位计”，实现自动化实时控制，如图3，应用脉冲雷达液位计连续测量旁通管中的液位。

　　图3 雷达液位计+窥镜液位测量法

　　此方案在实际应用中，因盐浆结垢，水平连通管、旁通管经常发生堵塞问题，造成旁通管内液位假象，需频繁停车，拆装法兰并清洗管道。蒸发中，盐浆在蒸发室内因搅拌产生大量的泡沫，使脉冲雷达液位计测量液位假象。人工清洗工作量大，生产成本高，液位测量不准，自动控制连续运行。

　　2、可长期运行的真空制盐蒸发罐液位测量技术方案

　　随着仪器仪表技术的发展，市场上已出现真空的液位变送器以及管道清洗技术，为真空制盐蒸发液位监测提供了新思路。在设计、应用中，建议液位监测采用“法兰差压变送器+导波雷达液位计+窥镜”三重组合冗余方案，确保测量的准确性、性、性。设计与安装方案，如图4。

　　图4 真空制盐蒸发罐液位测量双法兰液位变送器+导波雷达液位计+窥镜液位监测方案

　　①方案设计说明

　　a、蒸发室与旁通管间的连接管，从水平改为斜角，角度控制在20°左右，延长结垢清洗周期；

　　b、在连通管上安装冲洗环和截止阀，可定期自动清洗；

　　c、在旁通管面部安装雷达液位计；

　　d、在旁通管另一侧安装20°斜角的法兰短管，再安装双法兰液位变送器，用于液位直接测量。同时在法兰之间加装冲洗环(结构如图5)，冲洗环上配置冲洗用截止阀，可定期清洗；

　　图5  清洗环结构示意图

　　e、在旁通管底部可加装一个清洗阀门，大修时可以使用；

　　f、在蒸发室面部，仍安装采光窗和视频摄像窗；

　　g、旁通管内径建议在300mm以上，由于蒸发液位较高，毛细管较长，建议采用DN80法兰。

　　②方案优势

　　a、双法兰液位变送器可直接测量液位，消除蒸发过程中搅拌产生的泡沫对雷达测量产生的误差，提高测量精度和产品质量；

　　b、能连续准确测量液位，为生产过程实现自动化控制提供依据；

　　c、雷达液位计与双法兰液位变送器组合，实现冗余监控，提高自动化控制系统性；

　　d、倾斜的连接管、法兰短管，可以减少沉淀结垢物的堆积，也便于冲洗；

　　e、配置冲洗环与截止阀相连，好是电动截止阀，用程序控制，定期对连接管、法兰、旁通管进行清洗，减少管道结垢堵塞的问题，提高设备维护效率， 降低维护成本；

　　f、保留窥镜，配置视频窗口，以便观察、巡视。

　　真空制盐蒸发罐液位测量仪表选择与配置

　　根据上述设计方案，还需配置合适的仪表，才能确保装置正常运行。

　　1、雷达液位计的选择

　　在制盐真空蒸发中，卤水因搅拌产生的较厚泡沫，会对脉冲雷达液位计造成干扰，应选用缆式导波雷达液位计，以此测量的性和测量精度。

　　2、双法兰液位变送器的选择

　　真空制盐蒸发工段，介质具有腐蚀性、易结晶沉淀，而且环境存在腐蚀性气体，选择双法兰液位变送器时，考虑以下因素:

　　①双法兰液位变送器的法兰膜片材质建议选择钽材。

　　②双法兰液位变送器壳体材质可选择316不锈钢。

　　③冲洗环可选择316L。为结晶颗粒较大，不易排出，建议冲洗孔选择1/2NPT。

　　④变送器类型选择:真空制盐蒸发器的高度通常在6m以上，属于密封容器，根据方案应选择通径DN80以上的带测量筒的双法液位兰变送器。常见多效真空蒸发，在Ⅰ效、Ⅱ效工作为正压，Ⅲ效、Ⅳ效、Ⅴ效为负压。根据操作压力，Ⅰ效、Ⅱ效可选择标准的双法兰液位变送器，而Ⅲ效、Ⅳ效、Ⅴ效蒸发器，需选择专门为真空环境定制生产的双法兰液位变送器。

　　根据上述条件，各效蒸发罐液位测量所用双法兰液位变送器选型基本要求可参考表1。

　　表1 各效蒸发器液位测量所用双法兰液位变送器设计选型基本要求

　　以上设计安装方案，已在制盐、制糖、海绵钛产业中得到成功试用，充分明此方案可有效解决真空蒸发中因泡沫、结晶、真空、强腐蚀产生的液位测量难题。

　　其他建议

　　真空制盐，一般采用差压变送器配合孔板节流装置测量蒸汽、卤水和盐液流量。近年来，许多厂家应用电磁流量计测量盐液流量。但环境对碳钢法兰造成了严重的腐蚀，导致内衬PTFE发生变形损坏。因此，昌晖仪表建议选择的电磁流量计内衬PTFE材质，并要求法兰为316L材质。