706-512C-010-7CS-1100-A2N-20-105雷达液位传感器厂家

　　固体散料测量的技术突破

　　低介电常数（ε＜2）粉料测量是行业难题，80GHz雷达传感器通过增强发射功率（＜20mW）和窄波束（＜4°）提升信号反射率。某电厂粉煤灰仓实测显示，传统26GHz雷达回波强度仅-90dBm，而80GHz型号达-65dBm。粉尘环境需配备0.3MPa压缩空气吹扫装置，防止天线积灰。最新多目标识别算法可区分下落物料与料位面，动态测量误差控制在0.5%FS以内。料仓倾斜时，三维建模技术能自动补偿斜面导致的测量偏差。

　　进入炼油厂的原油虽然在之前的开采、集输过程中已经经过多次脱水，但仍有0.3%的含水量，因此炼油厂储运车间罐区的日常工作中，原油脱水仍是一项重要工作，而油水界位的准确测量则是原油充分脱水的关键。

　　现场工艺和工况介绍

　　本案例的现场是3座300m³的立式沉降罐，高度8900mm，操作温度为20~50℃，常压。原油储罐中经一次脱水后的含油污水输送到这3座立式沉降罐进行二次脱水。含油污水需在沉降罐静止24小时，依靠自然沉降机理将介质中的油水进行分离。，根据油水界位的指示，完成充分脱水后的原油被再次输送回原油储罐。

　　在沉降罐二次脱水的整个生产过程中，如果油层和乳化层厚，会造成导波雷达液位计信号大幅衰减。另外，由于冬季罐内外温差大，还会导致天线上形成结露、甚至结霜。因此，该工况对导波雷达的油水界位测量提出了很高的挑战。

　　原油储罐排水除油操作画面

　　VEGA解决方案

　　客户根据现场工况综合考量后，决定使用VEGAFLEX 81导波雷达液位计来进行测量:配置2mm缆式天线，方便运输，并通过底部配重或固定的方式减轻天线摆动，适合大中型储罐和料流冲击较大的工况；测量精度高，仅为±2mm；具有两路4...20mA电流输出，可同时输出液位和界位信号。

　　VEGAFLEX 81导波雷达

　　同时，现场配备了VEGADIS 81罐旁显示仪，方便巡检和维护。该显示仪操作界面友好，设置简单，还可以显示清晰的回波曲线。

　　VEGADIS 81罐旁显示仪

　　功能强大的VEGA导波雷达液位计

　　01 信号强劲，电磁波在传输过程中要克服天线结露或结霜、原油层、乳化层等多个因素的影响，但VEGAFLEX 81由于信号强劲，可以保持液位和界位信号稳定、。

　　02 导波雷达VEGAFLEX 81基于脉冲波的测量原理，因此不受测量介质密度变化的影响。

　　03 导波雷达VEGAFLEX 81无需带料调试，调试简单。

　　04 多种信号输出方式，可以提供两路4...20mA电流信号，一台表可以同时测量和输出液位和界位信号。

　　05 每次液位放空后，导波雷达自动开启虚假信号抑制功能，减少粘附对测量的影响。

　　使用效果

　　通过与工艺生产部门的密切沟通，操作人员配合我们完成液位和界位的标定，使导波雷达的性能与现场工况结合。

　　如上图所示，VEGAFLEX 81液位和界位信号清晰，测量准确，而且自2021年投运以来，运行一直稳定、，了客户的信任和赞许。

　　雷达物位计作为一种基于微波技术的非接触式测量工具，不仅在传统行业中巩固了其，还在新兴领域展现出巨大潜力。随着技术的不断进步和，雷达物位计的应用前景将更加广阔。

　　1.雷达物位计的工作原理

　　雷达物位计主要利用电磁波（通常为微波）的反射原理进行工作。当雷达装置发射出的微波脉冲遇到被测介质表面时会发生反射，雷达接收到反射波后，通过计算发射波与接收波之间的时间差或相位差，进而确定物位高度。根据雷达波传播方式的不同，雷达物位计可分为导波雷达（GWR）和非导波雷达（如时域反射法TDR和调频连续波FMCW）两大类。

　　2.技术特点与优势

　　非接触测量:雷达物位计无需直接接触介质，避免了测量元件的腐蚀和磨损，适用于高温、高压、有毒、易燃易爆等恶劣环境。

　　高精度与稳定性:微波穿透性强，几乎不受温度、压力、蒸汽、粉尘等因素影响，能提供稳定的高精度测量。

　　广泛适用性:无论是固体颗粒、粉末、液体还是浆料，甚至是界面测量，雷达物位计均能胜任，覆盖了从储罐、反应釜到料仓等多种容器类型。

　　易于安装与维护:非接触式设计简化了安装过程，减少了维护需求，降低了总体运营成本。

　　3.应用实例

　　电力与能源:在燃煤发电厂的灰库、脱硫塔等环节，雷达物位计用于监测粉煤灰、石膏浆液的物位，确保合规及设备正常运行。

　　食品饮料:在糖浆、酒精、油脂等存储罐中，雷达物位计因其卫生没污染的特性，成为测量工具，食品。

　　水及污水处理:雷达物位计在污水处理池、净水厂蓄水池等设施中，准确测量水位，优化水资源管理。

　　4.未来发展趋势

　　随着物联网（IoT）、大数据和人工智能技术的结合，雷达物位计正朝着更智能、更集成化的方向发展。智能算法的应用使得雷达物位计能够自我学和适应复杂工况，提供好的诊断和预测性维护服务。此外，小型化、低功耗设计以及远程无线通信技术的发展，也为雷达物位计在远程监控和无人值守站点的应用开辟了新的可能。

　　洞察 智控未来:YF-LDYW-V1系列物液位计

　　在工业过程控制领域，物位测量的度与稳定性直接影响生产与效率。YF-LDYW-V1系列雷达物凭借其非接触式智能测量技术，为液体液位与固体料位监测提供了高性的解决方案，成为替代高端仪表的国产化标杆产品。

　　革新测量原理:时域反射技术（TDR）该系列基于时域反射原理，通过发射毫米波电磁脉冲（光速传播）沿钢缆或探棒传输。当抵达介质表面时，部分能量被反射回接收装置。仪表计算脉冲往返时间差，结合光速常数，实时解算高度，实现全量程无接触测量。

　　核心技术优势

　　高精度抗干扰±3%测距精度，分辨率达0.001m（1mm）。采用算法智能识别虚假信号，过滤蒸汽、粉尘、泡沫等复杂工况干扰，数据真实。端工况适配支持-200℃至800℃超宽温域，耐受400bar高压，兼容真空环境（介电常数>1.2），适用于原油、挥发性液体、高温熔融物及粉煤、原煤等固体。工业级稳定设计高稳定性元器件，电源模块防护全输入/输出线路防雷抗短路IP65防护等级，0-100%湿度环境无忧运行智能化运维TFT彩屏实时显示数据，遥控器远程操作4~20mA/RS485双模输出，支持数据自动上传至云端平台双路报警继电器增强管控

　　应用场景全覆盖

　　介质类型

　　典型应用场景

　　液体

　　储油罐、化工反应釜、污水处理池

　　高粘稠浆料

　　泥浆仓、食品加工罐

　　固体颗粒/粉末

　　煤仓、水泥料仓、谷物储仓

　　环境

　　真空干燥设备、高温熔炉

　　安装便捷 低耗耐用

　　灵活安装方式:顶部/侧面/旁通管/导波管安装功耗设计（0.5W），DC12-24V宽电压供电结构轻量化，维护成本近乎为零

　　技术参数概要

　　量程:0-5/10/15/25m（大可扩展至70m）供电:DC12-24V环境适应性:-20℃~+60℃（仪表本体）通讯:4~20mA / RS485防护:IP65

　　YF-LDYW-V1系列以毫米波雷达技术为核心，融合智能算法与工业级硬件设计，重新定义非接触物位测量的精度边界。无论是炼油厂的高危储罐，还是食品厂的卫生级容器，亦或是矿区的粉尘料仓，它提供持续稳定的数据，助力企业实现精细化、智能化生产管控。

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　　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。

　　导波雷达液位计在检测液位时采用的是时域反射（TDR）原理，信号的传输介质是同轴电缆和导波杆，可以认为导波雷达液位计进行液位检测是基于传输线的特性的。以下简要介绍 TDR 的原理。

　　同轴电缆和导波杆是比较常用的信号传输线，我们可以把它等效为理想的双导线传输线，由相同的很多小的部分组成，每个小的部分又由很多的电阻 R、电容C、电感 L 和电导 G 等元件一起组成，并且同轴电缆和同轴导波杆的特性阻抗在每处都是一样的。

　　同轴电缆等效传输线原理图如图 2-1 所示。

　　图 2-1 同轴电缆等效传输线原理图

　　由上图知道，如果同轴电缆与其他介质相接触，由于介电常数（这里用rε 来表示）是不同的，会使相接触部分的等效阻抗发生一定变化。当同轴电缆的某一端发射出脉冲信号时，脉冲信号会沿电缆进行传输。如果传输中没有与其他介质的接触时，那么对应的负载阻抗和电缆的特征阻抗相等，那么脉冲会被吸收因此没有回波信号产生；如果发生与其他介质的接触时，那么对应的负载阻抗就会发生变化，使之和特征阻抗不相等，就会产生回波信号。

　　这里定义一个反射系数为 ρ ，它是反射信号与发射信号的幅度的比值，我们用它来用来表示负载阻抗和特性阻抗的关系。

　　其中:tZ 表示任意一点的阻抗，cZ 表示特性阻抗。因此，在各种情况时阻抗和反射系数的不同如下所示:1．当同轴电缆传输正常时，那么t cZ =Z

　　， ρ =0 ，发射脉冲会被吸收，没有回其中:tZ 表示任意一点的阻抗，cZ 表示特性阻抗。因此，在各种情况时阻抗和反射系数的不同如下所示:

　　1．当同轴电缆传输正常时，那么t cZ =Z ， ρ =0 ，发射脉冲会被吸收，没有回

　　图 2-2 断路回波信号示意图

　　3．当同轴电缆传输短路（即为与其他介质接触时）时，那么tZ =0 ， ρ = −1，同样产生全反射，但是短路回波信号和发射信号具有相反的性，短路回波示意图如图 2-3 所示。

　　图 2-3 短路回波信号示意图

　　当脉冲信号在导波杆上传输时，如果碰上其他介质就会使该点的阻抗变化，从而反射系数也会发生变化，会产生回波信号。我们可以进一步计算发射脉冲和回波脉冲的时间差就能计算出发射电路到该介质接触点的距离。

　　导波雷达测量系统原理:

　　导波雷达液位计就是时域反射原理来进行测量的，测量过程我们分为信号传播和整个测量系统来作介绍。

　　导波雷达信号传播示意图如图2-4所示。

　　在机械机构上，仪表的表头内部的收发电路会通过同轴射频接插件和同轴电缆相连。同轴电缆的另一端将会在法兰的位置与同轴导波杆连接。导波杆则是直接插入到罐体的介质内，导波杆的末端与罐底底部则是有一段距离的。

　　根据左图可以看到，电路板输出的脉冲信号会通过同轴电缆，再在同轴导波杆上进行传播。由2.1节的介绍，在同轴电缆和导波杆的连接处会首先发生断路，进而一部分信号会产生一个顶部回波信号，但是仍有一部分信号还会继续沿导波杆传播。当信号与被测液体表面接触时，其阻抗特性会发生变化，其一部分也会被反射，会再产生一个真正的液位回波信号。也会有另外一部分信号仍然会继续向下传播，终会损耗在不断发射中。液位计可以判断出液位回波和顶部回波之间的时间差，根据这个时间差，我们用单片机进行计算就可以得到液位的高度。

　　根据右图所示，在罐体为空的时候，没有液位就不会发生液位回波信号，但是仍然会有顶部回波信号，而且在导波杆的底部会断路而产生一个的底部回波信号‘。

　　假如罐体内有两种不同的介质，由于密度不同这两种介质会分别存在于液体的上部和下部。如果这两种介质的介电常数大不相同，那么就可以通过回波的不同来判断两种介质的分界面，进而也可以得出这两种介质的不同高度。由于脉冲信号是通过导波杆传播，导波杆上的空气、气态的凝结不会影响性能，因此可以长时间测量低介电常数的产品。一般情况下被测液体的介电常数越大回波信号也就越强，也就更容易检测出液位，比如水比丁烷更容易测量。

　　假设电磁信号在介质中传输无损耗，则信号在其中的传播速度可以表示为:

　　其中:c为电磁波在真空中的传播速度(3x10八立方米m/s）。

　　Y为介质的相对介电常数，

　　从为同轴电缆的相对磁导率(大多数液体其近似等于l}o

　　我们可以得到:

　　若电磁波在同轴导波杆上的传播距离为L，那么回波信号的传播时间为:根据这个实际传播速度结合时间就可以计算出液位[[19]。因此，的深度:

　　L可以表示为液位因罐体高度为H，后得到的液位高度为:

　　h=H一L导波雷达测量系统示意图如图2-5所示。

　　图中为整个导波雷达测量系统，导波雷达液位计发送的是窄脉冲信号，对刚性杆大测量范围为6.1 m，柔性杆为大范围则为30m。在实际测量中，在量程的上部和下部都会存在一段死区，分别为上部死区和下部死区，其长度分别为Lz和L,，这两个死区的特性是非线性的，所以造成测量误差会偏大。我们把上部死区的低点定义为上参考点，用它来代表液位的满点(高可测点)和20mA输出电流。下部死区的高点则定义为下参考点，用它来代表液位的零点(低可测。

　　点)和4mA输出电流。在导波杆末端到罐底的距离为L。

　　由此，在实际应用时，液位的计算需要考虑到上部死区和下部死区的因素。在液位显示时需要加上杆末端距离罐底的距离L。和下部死区的高度L1 [21] o

　　一般液位测量时只需要测量一定范围内的高度，即有效量程为两个死区之间的高度，也叫线性区。

　　在罐体内实际显示的液位高度(即以下参考点作为零点)为:

　　hD = h一L。一L, 这里L+L、是液位的整体迁移量。

　　本章主要是对导波雷达液位计进行了理论分析，首先介绍了导波雷达液位计测量所需要的时域反射原理，接着详细讲述了导波雷达测量系统的原理，后则概括了本课题所设计的导波雷达液位计所要实现的功能和特点。

　　介质测量的定制方案

　　高温熔体（＞400℃）测量采用水冷法兰（流量2m³/h）保护传感器，波导延伸管耐温达800℃。强粘附性介质使用自清洁天线，每秒1次的微振动挂料。某沥青储罐应用案例中，带刮刀装置的传感器使维护周期从1周延长至6个月。卫生型设计满足3A标准，Tri-Clamp快装接口表面粗糙度Ra＜0.8μm。研发的透波窗口材料（如蓝宝石）可测量ε＜1.4的介电常数介质。

　　工作频率100MHZ～1.8GHZ测量范围杆式、双杆式:0～6m重 复 性±3mm分 辨 率1mm采    样回波采样55次/s响应速度>0.2S（根据具体使用情况而定）输出信号4～20mA精    度<0.1%通讯接口HART通讯协议过程连接G1-1/2法兰DN50，DN80，DN100，DN150过程压力-1～40bar电    源24VDC(±10%),纹波电压:1Vpp耗 电 量max22.5mA环境条件温度-40℃～+80℃防护等级IP68防爆等级EXiaIICT6电缆入口2个M20×1.5(电缆直径5--9mm)

　　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。