RJ-RD703雷达物位计价格低的
通信协议与系统集成能力
支持4-20mA+HART、PROFIBUS PA/FF等多种协议，无线HART版本采用2.4GHz频段，电池寿命5年。某智能工厂通过OPC UA接口直连MES系统，采样周期缩至100ms。IO-Link 1.1支持远程配置，调试时间从4小时压缩至15分钟。云端数据用于库存预测，精度达0.1m³。
导波雷达液位变送器是将发射能量很低的短的微波脉冲通过天线系统发射并接收。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。一种的时间延伸方法可以确保短时间内稳定和的测量。YYD800系列导波雷达液位变送器即使在工况比较复杂，存在虚假回波的情况下，其用的微处理技术和调试软件也可以准确的分析出物位的回波。
输入
天线接收反射的微波脉冲并将其传输给电子线路，微处理器对此信号进行处理，识别出微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，精度可达到毫米级。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。
应用介质:
YYD800系列导波雷达液位变送器适用于对液体、浆料及颗粒料的物位进行非接触式连续测量，适用于温度、压力变化大；有惰性气体及挥发存在的场合。
采用微波脉冲的测量方法，并可在工业频率波段范围内正常工作。波束能量较低，可安装于各种金属、非金属容器或管道内，对人体及环境均无伤害。
产品简介:
YYD800系列智能雷达物位仪表
类 别
YYD801
YYD802
YYD803
应 用
过程条件简单，腐蚀性的液体、浆料、固体
比如:
水液储罐
酸碱储罐
浆料储罐
固体颗粒
小型储油罐
存储或过程容器腐蚀性的液体、浆料、固体
比如:
水液储罐
酸碱储罐
浆料储罐
固体颗粒
小型储油罐
适应各种存储容器或过程计量环境，液体、浆料、固体
比如:
原油、轻油储罐
原煤、粉煤仓位
挥发性液体储罐
焦碳料位
浆料储罐
固体颗粒
测 量 范 围
20米
20米
35米
过 程 连 接
螺纹
法兰
法兰
过 程 温 度
-40-130℃
-40-150℃
-40-250℃
过 程 压 力
-1.0-3bar
-1.0-20bar
-1.0-40bar
重 复 性
± 3mm
± 3mm
± 3mm
精 度
0.2s（根据具体使用情况而定）
电流信号:4…20mA
精度 :<0.1%
天线材质 YYD801、YYD802为PP/PTFE
YYD803 为316L不锈钢
通讯接口 HART通讯协议
过程连接 HHD801 （PP，PTFE天线） :G1-1/2 316L不锈钢，:
YYD802（棒式天线） :翻边法兰DN50，DN80，DN100，DN150
YYD803（喇叭口形式天线）:法兰DN50，DN80，DN100，DN150，DN200，DN250
电源 电源:24V DC（+/-10%），波纹电压:1Vpp
耗电量:max22.5mA
环境条件 温度:－40℃…＋80℃
容器压力（表压）－1…40bar
防爆认 ExiaII C T6
外壳保护等级 IP68
两线制接线 供电和信号输出共用一根两芯导线
电缆入口:2个M20×1.5（电缆直径5…9mm）
导波雷达液位计是接触式物位测量，采用时域反射技术（TDR）电子单元发射微波脉冲沿着导波杆（缆）传播，当接触被测介质时，产生反射信号由电子部件接收，计算发射到接收的间隔时间，转换为被测介质的距离。导波雷达液位计测量原理如图1所示。通过测量发射脉冲与反射脉冲的时间差，并通过以下公式即可计算出被测物质到仪表法兰的距离:2D=Ct （1）
式中:C为光速；T为发射脉冲与反射脉冲时间差；D为空间距离。
根据设定的满罐和空罐位置，通过以下公式即可计算出物料高度并输出4~20mA电流:
物料高度:L=E-D （2）
输出电流:Io=4+L×16/E （3）
式中:L为物料高度；E为量程。
导波雷达液位计适合测量液/液界面，如油水界面，油与水、油与酸、低介电的有机溶剂（甲苯、苯、环己烷、己烷、松节油和二甲苯）和水或酸。测量液/液界面应注意以下几点:
（1）介电常数较低的介质位于上部。
（2）两种液体的介电差异不低于10。
（3）上层介质的介电常数是已知的，该参数可在现场确定。
（4）上层介质的大厚度取决于其介电常数。
（5）上层介电常数下限＜3，下层介电常数上限＞20。
（6）可同时进行液位测量和界面测量。
导波雷达液位计可用在几何尺寸小的容器，也可用在旁通管和各种尺寸的储罐，适用于测量多种粉尘和谷物等。导波雷达液位计测量特性:
（1）无可活动机械部件，维护成本低。
（2）安装方便，支持罐顶安装或旁路管顶部安装。
（3）适用于液面、界面和粉末状或小颗粒状固料的物位测量。
（4）不受介质密度和pH值等物理参数变化的影响且无需进行补偿。
（5）适用于高温、低温、蒸汽和高压场合。
导波雷达液位计使用过程中微波沿导波管向下传导，尽量避免导波杆周围出现金属干扰或物料堆积的情况发生。导波雷达有的诊断功能，具有检测导波杆聚积物的能力。导波雷达液位计的结构由3个部件组成，即雷达变送器、过程密封件和导波杆。过程密封件和导波杆使得低能脉冲微波以光速沿其向下发送，在导波杆与物位（气/物、气/液或液/液界面）的交点通过导波杆被反射回雷达变送器。雷达变送器接收导波杆的测量信号，然后对这些信号进行处理并提供稳定的输出信号。
嘉可仪表JK系列雷达液位计种类，主要有缆绳式导波雷达液位计、杆式导波雷达液位计、喇叭口天线型雷达液位计、防腐四氟型雷达液位计、水滴型天线雷达液位计、卫生型平板雷达液位计、PFA桶天线雷达液位计、水利雷达液位计、高温型雷达液位计、高频雷达液位计、调频波FMCW型雷达液位计等。
RJ-RD703雷达物位计价格低的
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。
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。
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。根据测量能量波运动过程的时间差来确定物位变化情况。导波雷达物位计 由电子装置对微波信号进行处理，***终转化成与物位相关的电信号。能量辐射水平低，该设备使用能量波的是脉冲能量波（频率一般比智能雷达物位计低）。一般脉冲能量波的***大脉冲能量为1mW左右（平均功率为1μW左右），不会对其他设备以及人员造成辐射伤害。
适用范围及特点
导波雷达物位计仪表用于对液体、浆料及颗粒料等介电常数比较小的介质的进行接触连续测量，适用于温度、压力变化大、有惰性气体或蒸汽存在的场合。
导波雷达物位计具有以下特点
1、通用性强:可测量液位及料位，可满足不同温度、压力、介质的测量要求，***高测量温度可达800℃，***大压力可达5MPa，并可应用于腐蚀、冲击等恶劣场合。
2、防挂料:的电路设计和传感器结构，使其测量可以不受传感器挂料影响，无需定期清洁，避免误测量。
3、免维护:测量过程无可动部件，不存在机械部件损坏问题，无须维护。
4、抗干扰:接触式测量，抗干扰能力强，可克服蒸汽、泡沫及搅拌对测量的影响。
5、准确:测量量多样化，使测量更加准确，测量不受环境变化影响，稳定性高，使用寿命长。
主要技术参数
测量范围: 0---6米，缆式***大可达35米；
过程连接: 螺纹 或者法兰；
过程温度: -40 -250℃；
过程压力: -1.0- 60 bar；
工作频率: 1.8GHz；
响应速度: ≥0.2s（根据具体情况而定）
重 复 性: ± 3mm ；
分 辨 率: 1mm ；
电流信号: 4～20mA/HART；
精度:
通讯接口: HART 通讯协议 ；
电源: 24V DC(+/-10%) /波纹电压:1Vpp；
耗 电 量: max22.5mA ；
防爆认: Exia II CT6 ；
外壳保护等级: IP68；
两线制接线: 供电和信号输出公用一根两芯线；
电缆入口: 两个M20ⅹ1.5（电缆直径5 … 9mm）。
型号规格
DCRD
代号
C1
8㎜缆式探头/不锈钢（***大量程35m、-40~250℃）
探头型式及材料
C2
10㎜杆式探头/不锈钢（***大量程6m、-40~250℃）
C3
同轴管式探头/不锈钢（***大量程6m、-40~350℃）
0
螺纹连接
过程连接
1
标准法兰
0
一体化（普通型）
电子部件相关
1
分离型（3m电缆）
2
其他
P
普通型
防爆选项
I
本安型
1
现场显示
显示及编程器
2
编程器
3
现场显示+编程器
4
无
X
客户的要求:如防爆外壳、量程等
其他选项
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。
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MT系列导波雷达是目前世界上获得IEC 61508 用于SIL2和SIL3环境下的物位变送器。
导波雷达的自监控功能可以不间断的检测有可能引起失效或虚假信号的故障。 此设备别具特地将图像化显示并入到全数字化电子模块中。利用这种新的模式，ABB同时实现了在模块上波形显示和易于操作的选择式菜单设置。为了便于在全世界范围内的调试， 菜单的语言有多种不同选项。微波脉冲通过刚性探杆或柔性钢缆直接传导到被测介质表面。 整体无活动部件， 并且由于发散角小而无能量损失。
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适用行业:油气精炼制和生物技术电厂纸浆造纸钢铁化工食品和饮料海运
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MT5100
MT5100系列导波雷达变送器别具特地将图像化显示并入到全数字化电子模块中.
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置。综述
MT5000系列导波雷达变送器别具特地将图像化显示并入到全数字化电子模块中。
利用这种新的模式，ABB同时实现了在模块上波形显示和易于操作的选择式菜单设
置。 为了便于在全世界范围内的调试，菜单的语言有多种不同选项。 MT5000系列
导波雷达变送器在苛刻的应用工况下表现出的性能。 微波脉冲通过刚性探杆
或柔性钢缆直接传导到被测介质表面。 整体无活动部件， 并且由于发散角小而无
能量损失。 多种腔体连接器和探杆形式可选，以满足不同工况需求， 例如缓冲
罐、加热器、成品罐和分离器。标准的探杆材质为316L不锈钢， 另外有其它材质
可供选择， 比如用在酸性或腐蚀性工况下的哈式合金和蒙乃尔材质。数据
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(导波雷达液位计mt5000)
现货雷达液位变送器传感器
工业中的液位检测不同于军工航空动辄几十上百千米的空间测距，生产中的液位检测距离都较小，高范围的储罐液位检测也就一二十米的垂直高度，这样的距离空间相对于光速传播的电磁波来说可以忽略不计，于是上述的测量方式很难实现，因为人类无法制造出不用时间的电路处理仪表。
为使雷达测距应用于工业中的液位检测，生产厂商使用了高频的无线电波，使用线性调频连续测距的方法，让天线发射的电磁波的频率随着时间进行改变，接收器接收到的反射电磁波频率与此时的天线发射频率是不同的，通过计算两者的频率差，换算得出电磁波在空间传播的时间，从而能够计算出被测液位的高度。雷达液位计的构造
(导波雷达液位计mt5000)
一、产品简介:
高温型缆式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。
二、高温型缆式导波雷达液位计技术参数:
适用介质:液体，是高温高压环境里的液体
应用:密封罐，压力较大的液体测量
防爆认:ExiaIICT6Ga/ExdiaIICT6Gb
测量范围:15m
频率:500MHz-1.8GHz
天线:单杆或单缆式
测量精度:±10mm
过程温度:（-200～400）℃
过程压力:（-0.1～40）MPa
(导波雷达液位计mt5000)
在图1中,视为点燃源的雷达液位计的控制电路部分置于防爆壳体的内部。上阻抗匹配柱镶嵌在上波导管转接头之内,两者通过过盈配合满足隔爆面要求。波导管与防爆壳体及上外O型密封圈通过螺纹隔爆。下阻抗匹配柱与下波导管转接头通过盈配合满足隔爆面要求。下波导管转接头和锥形天线座采用圆柱型防爆结合面。
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