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液体储罐的高精度监测方案
相比超声波仪表,雷达料位计不受蒸汽、真空或压力(10MPa)影响。某原油储罐应用显示,26GHz雷达在ε=2.1介质中保持±3mm精度。两线制设计功耗<4mA,满足本安防爆要求(Ex ia IIC T6)。最新智能算法通过多点平均抑制液面波动,使动态误差降低80%。导波雷达(GWR)利用探杆穿透泡沫层,真实液位检出率>99%,特别适用于发酵罐等复杂工况。
导波型雷达物位变送器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被测介质的距离成正比。
多种过程连接方式及探测组件的形式,导波型雷达物位变送器适于各种复杂工况及应用场合。如:石油、化工、电力治金、等高温度高压力、强腐蚀的酸碱或粘稠的、混浊的含有杂质及小介电常数介质等。
一、前言
在形形的传感器大军中,液位计占有重要的,它是我们生产生活的保障。市面上出现的液位计有数十余种,目前企业常用的有浮筒液位计、浮球液位计、差压式液位计、导波雷达液位计等。
二、浮筒液位计
1、 工作原理 浮筒液位计由四个基本部分组成:浮筒、弹簧、磁钢室和指示器。浸在液体中的浮筒受到向下的重力,向上的浮力和弹簧弹力的复合作用。当这三个力达到平衡时,浮筒就静止在某一位置。当液位发生变化时,浮筒所受浮力相应改变,平衡状态被,从而引起弹力变化即弹簧的伸缩,以达到新的平衡。弹簧的伸缩使其与刚性连接的磁钢产生位移。这样,通过指示器内磁感应元件和传动装置使其指示出液位。
2、特点及适用场合
2.1现场指示、远传兼容;
2.2测量范围大,大可达3000mm;
2.3工作,良好的精度和灵敏度;
2.4耐高温、高压,耐腐蚀性能强;
2.5现场调试方便,易于检查和维护。由于它直观、稳定、性高、因而对连续生产的炼油、化工中的重要容器、设备,如塔类、贮罐中间容器等的液位测量都适用,但不适合高粘度介质液位的测量。
3、故障现象及处理
3.1高输出:检查过程变量是否超出范围;检查接线端子、针脚或插座;检查电源电压;电子线路组件故障。
3.2输出不稳定:检查线路电压;是否有间歇短路、开路或多点接地;电路板故障。
3.3无输出或低输出:检查线路电压;是否有短路或多点接地;检查信号线性;检查回路电阻;检查量程;电路板故障;赃物在浮筒内部堆积。
三、 浮球液位计
1、工作原理
浮球液位计结构主要是基于浮力和静磁场原理设计生产的。带有磁体的浮球在被测介质中的位置受浮力作用影响,液位的变化导致磁性浮子位置的变化。浮球中的磁体和传感器(磁簧开关)作用,使串连入电路的元件(如定值电阻)的数量发生变化,进而使仪表电路系统的电学量发生改变。也就是使磁性浮子位置的变化引起电学量的变化。通过测量电学量的变化来反映容器内液位的情况。
2、特点及适用场合
2.1结构简单、使用方便
2.2性能稳定、使用寿命长、便于安装维护 几乎可以适用于各种工业自动化过程控制中的液位测量和控制,可以广泛运用于石油加工、食品加工、化工、水处理、制、电力、造纸、冶金、船舶和锅炉等领域中的液位测量、控制与检测。
3、故障现象及处理
3.1现场变化,显示不随液位变化:检查转轴与变送器是否接触良好;检查电源电压;检查零点、量程;传感器故障;电路板故障。
3.2实际液位变化,现场不变化:外平衡杆与转轴脱开;重锤未调整好;内连接件松动脱落;球杆变形;浮球脱落;浮球破裂;介质汽化
四、差压式液位计
1 、工作原理
差压式液位汁是利用容器内液位改变时,由液柱产生的静压也相应变化的原理而工作的,如图1所示。差压变送器的一端接液相,另一端接气相时根据流体静力学原理,我们知道,变送器正压室受到的压力为:Pl=P气十ρgH。式中H:液位高度;ρ:介质密度;g:重力加速度;P气:气相压力。图1差压变送器测量液位计示意图 差压变送器负压室压力P2=P气,则正负压室的差压为:ΔP=P1-P2。通常,被测介质的密度是已知的。因此,测得差压值就能知道液位高度。
2、特点及适用场合
2.1可做到高密封、防泄漏
2.2高温、高压、高粘度、强腐蚀性条件下地测量液位
2.3全过程测量无盲区、显示醒目,读数直观,并且测量范围大 配上液位报警、控制开关,可实现液位或界位的上下限报警和控制。安装方便,容易实现远传和自动调节,工业上应用较多。为比较成熟的液位测量仪表,测量精度较高,维护量少。单法兰(单引压线)液位计一般用于敞口或常压容器,密闭带压设备应选用双法兰(双引压线)液位计。
3、故障现象及处理
3.1液位变化较大:介质波动大或汽化严重;上引压线或下引压线不畅通;介质有结晶;毛细管内传压介质跑损;膜盒损坏;伴热温度过高。
3.2显示不变化:切断阀未打开;引压线堵塞;量程、零点未调整好;膜盒处有杂物堆积;毛细管被挤压不通;电路板故障。
五、导波雷达液位计
1 工作原理
导波雷达液位计的基础是电磁波的时域反射原理,微波脉冲不是通过空间传播,而是通过金属导波杆传播,当遇到与液面的接触面时,由于波导体在气体和液体中的导电性能不同,使波导体的阻抗发生骤然变化,从而产生一个液位原始脉冲,同时在波导体顶部具有一个预先设定的阻抗,该阻抗产生一个的基本脉冲,雷达液位计检测到液面脉冲后与基本脉冲进行比较,从而计算出液面高度。
2、特点及适用场合
2.1测量不受罐体形状的影响
2.2不受介电常数、温度、压力和密度的影响
2.3不受物位表面波动、粉尘、蒸汽和泡沫的影响
2.4测量长度可以灵活变更,无须标定
2.5测量结果具有高精度、可重复性、高分辩率
2.6 适用的压力范围高达40bar 导波雷达液位计应用于水液储罐、酸碱储罐、浆料储罐、固体颗粒、小型储油罐。各类导电、非导电介质、腐蚀性介质。如煤仓、灰仓、油罐、酸罐等。
3、与普通雷达液位计的比较
3.1普通雷达为非接触式测量,导波雷达为接触式测量,这样就意味导波雷达更需考虑介质的腐蚀性和粘附性,而且过长的导波雷达安装和维护更加困难。普通雷达可以互换使用,而导波雷达由于导波杆(缆)长度根据原工况固定,一般不能互换使用,受此影响导波雷达的选型要比普通雷达麻烦。测量固体物料时,导波雷达还要考虑导波杆(缆)的受力情况,也是由于受力的原因一般用导波雷达的测量距离不会很长,而普通雷达在30、40m的罐体上应用比较常见,甚至可测到60m。另外一般的导波雷达还有底部探测功能,可以根据底部回波信号能测量值加以修正,使信号更为稳定准确。
3.2不过在一些工况导波雷达有明显的优势,如罐内有搅拌,介质波动大,这样的工况用底部固定的导波雷达测量值要比变通雷达稳定;还有小罐体内的物位测量,由于安装测量空间小(或罐内干扰物较多),一般普通雷达不适用,这时导波雷达的优势就显现出来了;再有是低介电常数的工况,无论雷达还是导波雷达测量原理都是基于介质介电常数差别,由于普通雷达的发射的波是发散的,当介质介电常数过低时,信号太弱测量不稳定,而导波雷达波是沿导波杆传播信号相对稳定。
4、故障现象及处理
4.1液位、输出百分数与回路值波动:重新组态探头长度和偏差;依靠其他设备确认准确液位;调整阻尼系数;重新组态回路值。
4.2不论液位高低,输出为同一数值:确认探头长度;调整偏置值,已达到数值。
4.3无液位信号:检查介质介电常数;液位在顶部过渡区,组态时没有设置;线路板或16针连接器工作不正常;检查探头长度组态;可能有介质在探头上搭桥;介电常数选择不正确。4.4.4输出或大,或小,不:介质不纯,如油带水;介质或杂物在探头上搭桥;导波杆堵塞;有泡沫或粘稠物;探头顶部密封处有杂物
六、常用液位计的使用
1、安装使用及注意事项
1.1上、下法兰不能偏向受力;
1.2表体要垂直;
1.3各附件连接;
1.4要考虑到日后操作、观察、检修的方便;
1.5投用时一般先打开上切断阀,后开下切断阀;
1.6尽量避开震动较大部位。
2、液位计的选型原则
2.1考虑工况,如介质的性质、工作温度、工作压力、是密闭容器还是敞口容器等的要求。
2.2考虑工作要求,性、测量精度、测量范围等。
2.3经济性要求。综合考虑上述要求,选出合适的液位计。
结论 本文介绍了几种常用的液位计的工作原理、特点及适用场合、应用故障和排除、安装使用注意事项及选型原则。给读者在应用时做参考。
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一.产品优势:ZKHH-LD-YWJ-DB 导波雷达液位计的电磁脉冲以光速沿钢缆或探棒传播,当遇到被测介质表面时,部分脉冲被反射回来形成回波,并沿相同路径返回到脉冲发射装置,发射装置与被测介质表面的距离同脉冲在其间的传播时间成正比,回波的性和振幅取决于上层介质与下层介质的介电常数εr。一般来讲,上层的介质通常为气体,其介电常数接近εr1.0,下层被测介质的介电常数较高。
应 用:液体
测量范围:10米
过程连接:螺纹、法兰
过程温度:-20-220℃
过程压力:-1.0-40bar
精 度:< 0.1%
分 辨 率:1mm
重 复 性:±3mm频率范围:100MHZ-1.8GHZ
防爆等级:Exd II BT4
防护等级:IP68
信号输出:4…20mA/HART(两线)
摘 要: 液位测量是核电站自动控制系统中的重要组成部分。导波雷达液位计基于电磁波时域反射( TDR) 原理,具有受环境影响小、测量精度高等特点。导波雷达液位计作为一种新型的液位测量手段,已经在核电领域有了广泛的应用,但是在其应用过程中也遇到了一定的问题。针对福清核电汽水分离再热系统疏水箱液位计频繁出现的支撑件破碎、密封失效以及蒸汽补偿漂移等问题,进行了原因分析并给出了解决措施。通过对导波雷达液位计的改造,使得导波雷达液位计在核电高温蒸汽系统中得到了应用,提高了汽水分离再热疏水液位测量的性,保障了机组运行。该研究对推动导波雷达液位计在蒸汽系统中应用提供有力支持,对导波雷达这种新型液位计未来在更多测量环境中的应用起到了积作用。wfP压力变送器_差压变送器_液位变送器_温度变送器
引言
导波雷达液位计作为一种新兴的液位测量仪表,克服了传统仪表的不足,在核电厂的应用逐渐增多。但导波雷达液位计在高温高压蒸汽系统使用时,还存在一些不足,导致系统液位测量失真[1]。汽水分离再热系统是核电厂汽轮机的重要辅助系统,主要应用于汽轮机运行期间,通过控制进入二级再
热管束的蒸汽量,对高压缸排气进行和再热,使进入低压缸的蒸汽有一定的过热度。其应用改善了汽轮机低压缸的工作条件,提高了汽轮机的相对内效率,减少了湿蒸汽对汽轮机零部件的刷蚀。在福清 1 ~ 4 号机组调试及运行期间,汽水分离再热系统二级疏水箱液位计多次出现故障,如液位计探杆泄漏、测量失效等。针对二级疏水箱液位计问题,采用新型测量方案,对汽水分析再热系统二级疏水液位测量作优化改进。
1 导波雷达物位计测量原理及特点
( 1) 导波雷达液位计的工作原理。
导波雷达液位计基于电磁波时域反射原理[2],由电磁波发生器发射一个电磁脉冲信号发射到导波体上,以导波体作为信号的传输载体。当遇到被测介质表面时,部分信号被反射形成回波并沿相同路径返回脉冲发射装置。发射装置与被测介质表面的距离同脉冲在其间的传播时间成正比,测量发射与反射脉冲[3]。导波雷达液位计测量原理如图 1 所示。
导波雷达液位计测量原理图
( 2) 导波雷达液位计的测量特点。
①电磁波信号沿导波杆传输可消除假回波信号,减少信号丢失。
②整个测量装置无活动部件,无机械磨损。
③安装调试方便。
④不受介质 密度变 化 的 影 响 ( 但 是 需 要 单 一 介质) 。
⑤使用与高温、高压的物位测量。
2 现有设计缺陷导致测量不稳定的原因分析
核电厂二回路液位控制是核电厂重要的控制系统之一,其测量环境需考虑真空、高温、泡沫等多方面因素。传统液位仪表因其固有原理,无法通过自身技术的改进来消除误差。故本文采用了导波雷达液位计[4]。但在机组运行过程中,汽水分离再热系统原有导波雷达液位计导波杆的支撑件会破碎,支撑件碎片会进入到二回路系统中,形成异物,危及机组[5]。同时,导波杆内支撑件破碎后,因振动、冲击等因素会导致导波杆触碰到水位测量筒,使液位测量产生跳变,存在汽水分离再热系统二级隔离风险。受制于现场使用条件,汽水分离再热器二级疏水箱内充满饱和蒸汽。蒸汽是性气体,即蒸汽的介电常数会根据环境的压力、温度而改变。介电常数的变化会影响电磁波的传播速度。波速度公式为&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
由式( 1) 可见,当介质的介电常数变化,则波速度会随之变化。由于电磁波在不同介质中的传输速度不同,比如在空气中的传输速度比在蒸汽中传输速度大,因此 汽 水 分 离 再 热 系 统 ( gas-liquid seperate system,GSS) 二级疏水箱液位计选用的都是蒸汽型导波雷达液位计[7]。
经统计,在功率运行期间,汽水分离再热系统二级液位计共计出现缺陷 91 项。其中,导波雷达液位计漏汽缺陷共计 38 项,二级疏水箱液位计偏差大共计 46项,因仪表故障导致通道测量不可用共计 7 项。
根据现场液位计缺陷情况来看,目前汽水分离再热系统二级液位计主要存在以下故障。
①液位计探杆支撑杆破碎。经分析,原汽水分离再热系统二级液位计所用的高温型导波雷达液位计,其探杆支撑件采用聚醚醚酮( PEEK) [8]高分子合成材料。在运行过程中,该支撑件会逐渐脆化,在系统冲击工况下破裂。处理方式: 在测量系统改进前,机组只能通过每次大修期间,对探杆进行定期更换。
②液位计探杆密封失效。液位计探杆内部密封件采用 PEEK 材料进行隔热,靠近连接部位采用 2 个 O型圈进行密封。O 型圈耐温范围为 150 ℃ 。因汽水分离再热系统二级疏水箱内部温度达 280 ℃ ,探杆隔热材料失效,进而使 O 型圈失效,探杆密封泄漏,测量闪发质量位。处理方式: 目前出现探杆密封失效后,无法进行更换。
③液位计冷热态工况,液位测量出现偏差。液位计大修冷态调试时,3 支液位计偏差小于 20 mm。但汽轮机冲转并网后,因系统温度上升,3 支液位计偏差会达到 100 mm。在机组运行时间长后,液位计偏差也会逐渐增加,导致偏差超过 100 mm。处理方式: 目前只能在热态后,对偏差大液位计进行修正。机组功率运行后,每周定期巡检方式,检查液位计偏差,并及时进行修正。
3 改进方案
3. 1 导波雷达液位计支撑件改进
原汽水分离再热系统二级导波雷达液位计采用PEEK 支撑件,同时也作为探杆隔热材料。PEEK 是芳香族结晶型热塑性高分子材料。PEEK 玻璃化转变温度为 143 ℃ ,其熔点为 334 ℃ 。这种材料耐抗有机和水环境,具有优良的化学性、热稳定性和抗氧化性。目前,应用汽水分离再热系统二级疏水箱实际运行温度为 280 ℃ ,仪表的设计温度为350 ℃ ,而 PEEK 物理特性耐温只有 250 ℃ ,因此运行时间过长会产生变形或碎裂。
为应对导波雷达液位计支撑件破碎及密封失效情况,此次支撑件设计采用 99. 7% 纯度的 Al2 O3 陶瓷材料[8]。该材料具有硬度大、耐磨性能好、质量轻等特点。其熔点在 2 000 ℃ 以上,具有良好的导热性、缘性以及透光性,介电常数为 9. 0 左右,适用于高温蒸汽型导波雷达液位计测量原理。Al2 O3 陶瓷的物理和力学特性如表 1 所示。
改进后探杆内部结构精密。蒸汽部分主元件采用氧化铝陶瓷,不会因为温度增高而变形、渗漏。密封元件采用耐高温的石墨密封 Graphite,是目前仪表产品在高温蒸汽方面的理想材料。其物理性能远远优于以前使用的 PF128、PEEK、铝矾土等材质,十分稳定。该结构整体密封结合紧密,可杜蒸汽进入。
3. 2 导波雷达液位计高温补偿改进
原汽水分离再热系统二级导波雷达液位计采用点补偿方式,补偿点到电磁波发射口距离为 125 mm。如果测量点以上或者测量点位置有凝露或者误差,会放大传导到下方实际液位测量。为了地说明上述结论,定义系数 K。
在现代工业领域中,的液位测量对于生产过程的、运行。而导波雷达液位计,作为一种的测量设备,正以其的性能成为工业测量的精细利器。导波雷达液位计基于时域反射原理工作。它通过发射高频微波脉冲,沿着探杆传播,当脉冲遇到被测介质表面时,部分能量被反射回来。液位计根据发射和反射脉冲的时间差,计算出液位高度。与传统液位测量方法相比,导波雷达液位计具有优势。首先,它的测量精度高,能够达到毫米级甚至更高的精度,满足了对液位测量精度要求严格的工业场合。导波雷达液位计的信号传输稳定,抗干扰能力强。河北蒸汽补偿导波雷达液位计批发价格
导波雷达液位计是一种的液位测量设备,在众多工业领域中发挥着的作用。它采用了导波雷达技术,通过发射和接收电磁波来准确测量液位高度。这种液位计具有许多优点。首先,它的测量精度高,可以到毫米级别,为生产过程中的液位控制提供了的数据支持。其次,导波雷达液位计不受介质密度、温度、压力等因素的影响,能够在各种复杂的工况下稳定工作。它适用于不同类型的液体,包括腐蚀性液体、粘稠液体等。此外,导波雷达液位计安装方便,维护成本低。它可以直接安装在储罐或容器上,无需对容器进行开孔或改造。在使用过程中,只需要定期进行清洁和检查,就可以其长期稳定运行。总之,导波雷达液位计以其高精度、高稳定性和便捷性,成为了现代工业生产中的液位测量工具。四川换热器液位导波雷达液位计导波雷达液位计能够响应液位变化。
在食品饮料行业,导波雷达液位计的卫生型设计,使其能够满足严格的卫生要求,确保产品质量。随着科技的不断进步,导波雷达液位计也在不断和发展。新型的导波雷达液位计不仅在测量精度和稳定性上有了更大的提升,还具备了智能化的功能。例如,能够实现远程监控、自动校准、故障诊断等,为用户带来了更加便捷和的使用体验。总之,导波雷达液位计以其精细的测量、强大的适应性和便捷的使用,成为现代工业领域中的科技利器。它为各个行业的发展提供了有力的支持,也为我们的生产生活带来了更多的和便利。
它具有很强的适应性。无论是在高温、高压、腐蚀性强的恶劣环境中,还是在粘稠、易结晶等复杂介质中,导波雷达液位计稳定地工作。此外,它的安装和维护也简便。可以直接安装在容器上,无需对容器进行改造,而且维护成本低,使用寿命长。在石油化工行业,导波雷达液位计被广泛应用于油罐、储罐等容器的液位测量。它能够实时监测液位变化,确保生产过程的稳定。在电力行业,导波雷达液位计可以用于水塔、水箱等的液位测量,为发电设备的正常运行提供保障。凭借技术,导波雷达液位计准确测量各种液体液位,又实用。
在现代工业生产中,测量液位是的环节。而导波雷达液位计,以其的性能和精细的测量能力,成为众多行业的优先设备。导波雷达液位计是一种基于时域反射原理的液位测量仪器。它通过发射高频电磁波,沿着导波杆传播,当电磁波遇到液面时,部分能量被反射回来,通过测量反射波的时间和强度,就可以准确地计算出液位高度。导波雷达液位计具有许多的优势。首先,它的测量精度高,可以达到毫米级别。无论是在平静的液体表面还是在波动较大的工况下,保持稳定而准确的测量结果。导波雷达液位计不断发挥作用,为工业发展贡献力量。山西蒸汽工况导波雷达液位计购买
电力行业中,导波雷达液位计用于测量水塔和储水池的液位。河北蒸汽补偿导波雷达液位计批发价格
蒸汽补偿导波雷达液位计在设计上采用了的信号处理技术,以确保在蒸汽干扰严重的环境中依然能保持高精度。这些技术通常包括数字信号处理(DSP)、频率调制连续波(FMCW)以及脉冲雷达技术等。通过这些技术,液位计能够在复杂工况下响应,提供的测量数据。为了适应更加多样化的工业需求,现代蒸汽补偿导波雷达液位计往往配备了多种接口选项,如模拟输出、继电器输出以及数字通讯协议等。这样做的好处是,它可以无缝集成到现有的自动化控制系统中,无论是用于本地显示还是远程监控,够灵活应对。河北蒸汽补偿导波雷达液位计批发价格
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