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市场上用的*多的物位计根据原理可以分为:阻旋物位计，音叉物位计，超声波物位计，射频导纳物位计，雷达物位计等。射频导纳物位计，一个正弦波发生器接上一段有限长没屏蔽的导体时，如果这段导体的长度小于正弦波波长的1/4，那么这段导体反射的能量会随着导体的长度的加长而变小，当导体的长度一定时，导体的前端浸入到液体中，反射的能量也会随着浸入液体长度的增加而增大，通过检测反射波的大小而确定液位的高低。现在常用的这种液位计一般都是用作开关量，只检测又或者无。射频导纳物位计的缺点:测量回波的强度还跟浸入的液体的介电常数有关，不能用于介电常数急剧变化的场景，安装时需要标定，精度低。优点:性和性价比较高、通用性强，适应性广。
德国VEGA物位计。物位是现代工业自动控制的重要参数之一，准确的物位测量是连续生产和生产的保障。物位测量仪表是测量罐体内液态、固态、粉尘界面或高度的工业自动化仪表。石油化工物料测量环境多为高温、高乐、黏稠，此类物料的测量适合采用非接触式的测量方式。高精度的仪表是生产的，tigao仪表的智能程度是未来工业发展的趋势。射线法利用射线穿透物质，并且在物质中减弱的特性属于非接触式的测量方式，适用于高温、高压、腐蚀、黏度等恶劣条件下料位的测量。射线物位计的测量原理，放射源在料仓的一侧，探头接收到的射线总量随物料的上升而减少。射线穿过被测物料后由接收器接收，接收器由闪烁体、光电倍增管、前置放大电路组成，射线越强，电流脉冲数越多。
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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。
3、hjrd34导波雷达液位计使用说明:
测量原理
hjrd34导波雷达液位计是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。探头发出高频脉冲并沿缆绳传播，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。
输入
反射的脉冲信号沿缆绳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
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。
测量范围
f----
测量范围
e---- 空罐距离
b---- 顶部盲区
k---- 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。
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产品简介
雷达物位计 FB8310雷达物位计
产品概述
FB8310系列传感器是***的雷达式物位测量仪表，测量距离***大35米,可以用于存储罐、中间缓冲罐或过程容器的物位测量，输出4～20mA模拟信号。
应用
采用***的非接触式测量
采用其稳定的材料制造
测量液体、固体介质的物位
可以测量介电常数＞1.8的介质
测量范围0～20m(可以扩展到35米)
采用两线制、回路供电的技术，供电电压和输出信号通过一根两芯电缆传输
4～20mA输出或数字型信号输出
分辨率1mm
不受噪音、蒸汽、粉尘、真空等工况影响
不受介质密度、粘稠度和温度的变化的影响
过程压力可达40bar
过程温度可达250℃
导波雷达水位计是一种液体高度的测量仪器，它的设计基于时间行程的原理。测量开始后，雷达波会以光速运行，运行时间可以通过电子部件被转换成物位信号。
仪表测量参考点到物料表面的距离，探头发出高频脉冲并沿缆绳传播。脉冲遇到水位的表面，就会按原路反射回来，并且被仪表内的接收器接收，就此将时间信号转化为物位信号。
导波雷达水位计测量结果，不受下列因素影响:
水体密度，固体物料的疏松程度、温度、加料时的粉尘，水体表面的泡沫等对测量都没有影响。采用同轴杆式探头的测量，而且不受罐体及安装短管内部结构的影响，探杆和探缆都可更换。
导波雷达水位计的优势:
雷达水位计可以对水体、颗粒及浆料等进行连续性的测量，测量结果不受介质种类、周围环境温度变化、惰性气体及蒸汽、粉尘、泡沫等的影响。
测量精度在5mm，量程60米，就算在250°高温、40公斤高压的环境下，也能事项精密测量，雷达水位计还可适用于爆炸危险区域。
耐腐蚀性强:导波雷达水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。
ROSEMOUNT导波雷达物位计326L 物位变送器可为食品和饮料行业提供且连续的物位测量。罗斯蒙特导波雷达液位计精度 7 mm (0.28 in.)，通讯协议4-20mA、IO-Link、开关，测量范围高达 2000 mm (78.7 in.)，过程接液材料 316LSST、EPDM、PEEK，Certifications/Approvals: 3-A, , EC 1935, EC 2023,see product data sheet for complete list of certifications。G1"过程连接件与全套卫生过程连接件适配器兼容，M12 电连接器便于安装和启动。ROSEMOUNT物位计 326L 经过测试，符合 DINEN 60068-2-6（参考杆 19.7 英寸 (500 mm)）。频率范围 10 至 2000 Hz 之间的峰值加速度为 20g。
该ROSEMOUNT液位变送器使用导波雷达测量介质液位。IO-Link 是一种基于 IEC 61131-9 标准的强大通信协议，它利用了3 线传感器和执行器连接技术。从简单的测量到关键应用，Emerson 的广泛解决方案组合为您提供了解决方案。Emerson提供多种罗斯蒙特产品，具有各种产品选项和配置，包括预期在广泛应用中表现良好的结构材料。罗斯蒙特液位变送器显示当前液位，单位为毫米、英寸或缩放测量范围的百分比。变送器的防护等级为IP69K，可承受恶劣的外部冲洗。
ROSEMOUNT雷达液位计5408A1SHA1E57R3DASAA3M5C1
罗斯蒙特压力变送器3051TA2A2B21AB4M5
ROSEMOUNT液位计5900SPSF4
罗斯蒙特液位计5900SPF2FI5R2AG1H8SPV8Z0ST
罗斯蒙特差压变送器3051TA1A2B21AB4K5M5
罗斯蒙特雷达液位计5900SPF14
ROSEMOUNT液位计590A4AVQ4
ROSEMOUNT导波雷达液位计5301HA1H1N3AM0340AANAM1C1
ROSEMOUNT压力变送器3051TG1A2B21AB4K5M5
ROSEMOUNT超声波液位计3102HA1FRCNAST
ROSEMOUNT导波雷达物位计5301HA1S1V3AM0225HBNAM1C1
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ROSEMOUNT物位计3301HA1S1V3AM0370RAE1M1C1
罗斯蒙特导波雷达物位计5301HA1H1N3AM00080AANAC1
ROSEMOUNT雷达物位计5301HA1S1E5BM01900BBE1M1C1
罗斯蒙特雷达物位计5301HA1H1N3AM0230NAM1C1
罗斯蒙特导波雷达液位计3301HA14
罗斯蒙特雷达物位计54
ROSEMOUNT温度变送器644HAE5J5M5
ROSEMOUNT差压变送器3051CD3A22A1AS2B4E8M5HR5
ROSEMOUNT导波雷达液位计5301FAMSS1V4BE01011CA
罗斯蒙特压力变送器3051TG4A2B21AB4K5M5
罗斯蒙特雷达液位计5301HA1S4Q8C1
ROSEMOUNT差压变送器3051TA2A2B21AB4M5
罗斯蒙特液位计5301HA1H1N4AM00190IBE1C1
罗斯蒙特导波雷达物位计5301HA1H1N3AM0140ADNAM1C1
罗斯蒙特温度变送器644H5J6M5
罗斯蒙特物位计5301HA1S1V3AM0125AANAM1C1
ROSEMOUNT压力变送器3051TG3A2B21AB4K5M5
罗斯蒙特物位计5301HA1H1N3AM0230NAM1C1
ROSEMOUNT雷达液位计3301HA1S1V3AM0345RA2AM1C1
ROSEMOUNT温度变送器4
ROSEMOUNT雷达物位计3301HA1S1V4AM0180BANAM1C1
罗斯蒙特超声波液位计4ST
美国ROSEMOUNT温度传感器，罗斯蒙特温度传感器
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美国ROSEMOUNT导波雷达液位计，罗斯蒙特导波雷达液位计
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罗斯蒙特导波雷达物位计是一种微波物位计，它是微波（雷达）定位技术的一种运用。它是通过一个可以发射能量波（一般为脉冲信号）的装置发射能量波，能量波在波导管中传输，能量波遇到障碍物反射，反射的能量波由波导管传输至接收装置，再由接收装置接收反射信号。导波雷达物位计可以钢缆作为天线，由于传播损耗小，可用于粉状物料测量。例如在水泥生产中的生料均化库内使用。被测介质均是细粉状，粉料通过空气斜槽入库，有的则是用气动方式送入料仓，物料轻，空气中粉尘很大，物料表面也较软，故细粉的物位测量一直是测量中的难题。实践应用明，采用导波雷达物位计效果较好，微波可穿透粉尘很大空间，并在料面上反射。
ROSEMOUNT导波雷达物位计是基于导波天线和非接触式雷达用于罐体物位测量的装置。目前国外技术比较完善但设备昂贵，而国内厂家集中在用国外模块组装或代理销售，拥有核心技术的不多．研发拥有自主产权，高性能、低成本的产品有重要意义。对于周期或准周期高速信号，可通过等效时间采样原理，用较低采样频率实现高速数据采集，简化周期性宽带模拟信号的高速数据采集问题。设计中导波雷达物位计发射信号为宽度2 ns、频率 2.5 MHz高速脉冲．不宜实时采样测量，而罐体物位短时间内变化相对缓慢可忽略不计，故导波杆中发射和反射波形信号为准周期信号，采用等效采样得到在时间轴上放慢的波形信号，可测量时间差。