MPS3100SB2X3XDMFB-BGBABX/Q雷达物位计生产厂家

　　技术发展趋势与创新方向

　　79-81GHz频段开放使角分辨率提升至0.5°，可识别小型障碍物。MIMO技术通过4×4天线阵列实现三维物位成像，实验室精度达±1mm。太赫兹雷达（300GHz）正在研发，适用于纳米粉体测量。AI驱动的自适应滤波算法能自动优化回波处理参数，调试时间缩短90%。数字孪生技术实现虚拟传感器校准，预测剩余寿命准确率＞95%。2025年将普及的5G工业物联网（IIoT）版本，支持毫秒级刷新率与云端协同控制。

　　导波雷达液位计是为液位测量和控制系统中应用而研发的新型雷达液位仪表，可以用于指示和控制液位，可以满足大多数情况的液位测量，测量准确度高，导波雷达液位计工作原理运用了时域反射与ETS等技术。液位计变送器模块可以发射特定频率的高频窄电磁波，该电磁波沿着传感器的导波杆或钢缆传播，当发射的电磁波遇到不同的介电常数的介质表面时，电磁波会被反射回来。通过等效时间采样技术将纳秒级的传导时间放大为毫秒级别的等效时间，再采用目标识别等复杂的算法处理，并对存在的虚假回波进行有效抑制，从而实现了对液位的测量。

　　导波雷达液位计是一种采用直接接触的方式，将传感器导波杆或者钢缆浸入被测介质进行测量的液位仪表。液位计运用了时域反射原理，变送器模块部分产生一定频率的电磁信号沿导波传感器传播，遇到不同介电常数的介质时产生反射，单片机通过算法可以得到待测液位高度。因此，在用导波雷达液位计测量液位时，液位的变化会引起传感器特征阻抗改变。这种改变产生的反射信号通过电路采集进行捕捉后，加以处理从而得到所测的液位高度。

　　导波雷达液位计主要具有以下优点 :

　　（1）液位计的电磁波沿同轴射频电缆和导波杆或者钢缆传导，衰减程度小，功耗低，电磁波能量集中，不易扩散，抗干扰能力很强，高准确度可达±3mm。

　　（2）可以测量各种低介电常数的介质，介电常数的大小只影响回波幅度大小，对测量数据无影响。

　　（3）雾气、泡沫等引起的散杂信号对测量无影响。对于具有挥发性气体、泡沫、液位表面波动、挂料、结垢、沸腾、介电常数或密度经常变化的测量工况，都可以有效进行测量。

　　（4）测量不受介质密度、导电率和温度的影响，适用于高温高压工况下的测量。

　　（5）具有维护量小，现场调校方便，性能稳定、等优点。

　　一、智能高频雷达物位计原理

　　JDD90系列智能高频雷达物位计装有天线装置，是依据时域反射原理（TDR）为基础的雷达物位计。不论智能高频雷达物位计还是导波雷达物位计，都靠天线发射窄的微波脉冲，这个脉冲以光速在空间传播，遇到被测介质表面，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。由于电磁波的传播速度高，发射脉冲与接受脉冲的时间间隔很小（纳秒量级）很难确认。JDD90系列智能高频雷达物位计采用一种的相关解决技术，可以准确识别发射脉冲与接收脉冲的时间间隔，从而进一步计算出天线到被测介质表面的距离。

　　二、智能高频雷达物位计特点

　　- 波束角小，发射频率大，能量集中，具有更强抗干扰能力，大大提高了测量精度和性；

　　- 天线尺寸小，便于安装和加装防尘罩等天线防护装置；

　　- 测量盲区更小，对于小罐测量也会取得良好的效果；

　　- 波长更短，对小颗粒物质的料位测量更适合。

　　雷达液位计在成品油的典型应用案例

　　雷达液位计在成品油行业，主要是针对原油库、汽油罐、柴油罐、天然气罐等容器内液体介质的测量。以下是慧博新锐雷达液位计在成品油的典型应用:

　　雷达液位计测量铝液的典型案例

　　实践是检验真理的唯一标准。无论是仪表，还是仪器，口头上说可以用在某种介质上，总没有那么信服。若可以展示真实的案例，也许大家才能真的相信。

　　众所周知雷达物位计应用广泛，几乎各行各业都有它的身影，那么今天继续给大家分享实际案例，结合案例，了解实际测量中都会遇到哪些问题又是如何解决的。

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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℃

　　ROSEMOUNT导波雷达液位计是一种高精度、高稳定性的液位测量仪器，它采用导波雷达技术，能够对各种液体进行准确的非接触式测量。它广泛应用于石化、制、食品饮料等行业中，成为了液位测量领域中的佼佼Z。

　　一、罗斯蒙特导波雷达液位计的基本原理

　　导波雷达液位计采用的是微波的传播原理，其基本原理是:发射一定频率的微波信号，微波信号沿着传输线传输，并被传输材料反射回来。设液位计的工作频率为f，微波信号通过传感器发射到物料中后，会在介电常数ε和介质的损耗因子tanδ的共同作用下，由于反射衰减而逐渐减弱，当微波信号的强度低于一定的阈值时，传感器将识别物料表面。

　　二、罗斯蒙特导波雷达液位计的特点与优势

　　1.高测量精度:ROSEMOUNT雷达液位计具有G的测量精度，可以实现到毫米级别的液位测量。

　　2.强适应性:导波雷达液位计的工作原理不受物料性质、材料厚度和容器形状等因素的影响，具有很强的适应性。

　　3.不受温度和压力影响:导波雷达液位计采用雷达技术，不受温度和压力的影响，适用于高温、高压等D环境下的液位测量。

　　4.安装方便:导波雷达液位计具有体积小、重量轻、结构简单等特点，安装方便，维护简单。

　　5.响应:导波雷达液位计能够响应液位变化，实时反馈结果，帮助用户有效地监测液位状态。

　　三、ROSEMOUNT雷达液位计的应用领域

　　ROSEMOUNT雷达液位计广泛应用于石化、制、食品饮料、水处理等行业中，用于油罐、成品油罐、储罐、储槽、烘干器、搅拌罐、加工装置等的液位测量。在化工行业，导波雷达液位计可用于反应釜等高温、高压环境下的液位测量。在食品饮料行业，导波雷达液位计可以对各种液体进行准确地测量。

　　四、罗斯蒙特导波雷达液位计的维护与保养

　　1.定期检查仪器:罗斯蒙特雷达液位计需要定期检查仪器的电缆、传感器、线路等部分是否存在结垢、腐蚀等情况，及时清洗、更换。

　　2.适时校正仪器:由于液体的介电常数和温度等因素的影响，可能会对仪器的读数产生一定影响，因此需要适时校正仪器。

　　3.严格遵守使用规程:罗斯蒙特雷达液位计的使用过程中需要严格遵守操作规程，其正常工作，对设备造成不必要的损坏。

　　4.保持周围环境清洁:罗斯蒙特雷达液位计周围的环境需要保持清洁和干燥，避免灰尘、湿气等因素对仪器的影响。

　　五、结语

　　ROSEMOUNT导波雷达液位计具有高精度、高稳定性、广泛适应性等优点，是液位测量领域中的佼佼Z。在使用过程中需要严格遵守操作规程，做好维护和保养工作，以确保其长期稳定运行。

　　雷达液位计介绍

　　工作原理:

　　微波液位计的工作原理类似于雷达:发射微波对被测目标，目标反射的回波返回到发射机接收，与发射波进行比较，确定目标存在，计算发射机到目标的距离。 应用:

　　如今在物位测量领域困扰用户的是一些大型固体料仓的料位测量，尤其是A料仓50/100 米范围内充满灰尘和干扰。相关技术仪表，如电容式或导波雷达TDR，在卸料过程中物位下降时，会承受强拉力负载，可能会损坏仪表或拉下筒仓顶。与大多数其他机械仪器一样，重锤通常存在埋入式锤的问题，需要经常维护。高粉尘条件可能超出非接触式超声波液位测量系统的能力。高频调频雷达技术适合这种大型固体筒仓的物位测量！

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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。