706-512A-010/ 7CS-1100-A2N-20-115雷达液位计生产

　　防爆认证与安全防护设计

　　化工领域需满足ATEX/IECEx防爆标准，隔爆型（Ex d）外壳可承受1.5MPa内部爆炸压力。本安型（Ex ia）设计限制回路能量<1W，适用于Zone 0区。整体防护等级IP68，可短时浸没10米水深。某油气平台案例显示，通过API 670标准的雷达料位计MTBF超15年。最新光纤传感技术彻底消除电火花风险，已用于氢气储罐监测。

　　现场情况:介质:液化氨气，量程:10m，法兰:DN100，现场有磁翻板液位计现场显示。

　　分析:液化氨气属于易燃易爆介质，有毒，带腐蚀性，通常采用球形罐存储，压力约2.5Mpa，常温，介电常数小（1.6-1.9），一般带有导波测量管。

　　选型:导波雷达液位计，防爆，高压，标准DN100法兰

　　GDLD601-I41AMYNWL=10m

　　现场问题及原因分析:

　　问题1、现场磁翻板液位计与导波雷达物位计显示存在固定偏差40cm。

　　原因:如图:磁翻板液位计零点与导波雷达物位计零点不在同一个水平面，相差0.4m，选型时量程提供错误，应该选择10.4m。

　　解决:由于现场已生产，带压容器，不能将导波雷达物位计拆卸更改缆绳长度，只能将导波雷达

　　量程参数改为10.4m。更改后与磁翻板液位计除液位0.4m以下外显示一致。存在问题，容器内液氨液位降至0.4m以下后，导波雷达依然显示0.4m，不能归0。与使用厂家协商，可以接受。

　　问题2、现场仪表经常出现损坏现象。

　　原因:经检查，此罐为高压容器罐，压力约为2.5Mpa，由于导波雷达物位计的旁的其他仪表存在轻微渗露，导波雷达进线口没有拧紧，导致部分氨气进入电路板仓，腐蚀接线端子，致使仪表工作不正常。

　　解决:从新密封雷达旁边泄露仪表，拧紧导波雷达电气接口。

　　回声曲线图

　　结论:由于测量液化氨气存在高压、腐蚀、有毒、挥发、介电常数小等工况，但只要我们选型正确，由回声曲线图可知，可以满足现场高精度、测量的需求，而且通过应用该仪表，有效地降低了职工劳动强度，消除了事故隐患，为地面系统的平稳控制提供准确依据和数据。

　　706-512A-010/ 7CS-1100-A2N-20-115雷达液位计生产

　　罗斯蒙特 3300 在众多应用领域中，提供且的液位。 凭借高灵敏度和信号处理性能的导波雷达技术，罗斯蒙特 3300 系列通过一个变送器便能同时进行液位和界面两种测量。 3300 系列现推出一系列型导波杆，设计用于即使在恶劣的过程环境下也能进行测量。 二线制连接确保了安装简便经济。 其特点包括:

　　高温和高压导波杆 用于要求高的液位测量领域。

　　多样的导波杆几乎可满足应用领域的需求。

　　多变量、环路供电的液位和界面变送器可减少储罐穿孔数目，并节省安装成本。

　　直接液位测量无需对温度、压力、密度、介电性能或导电性能的变化进行补偿。

　　简便易用的雷达组态工具使得设置简单，并通过波形图和记录工具提供诊断。

　　几乎不受粉尘、蒸汽、干扰物的影响。

　　坚固的模块化结构降低了运行成本，提高了性。

　　易于集成于现有设备中。

　　外形尺寸图

　　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。

　　RF2000系列导波雷达物位变送器是我公司与美国FOX仪表有限公司合作设计、制造的具有自主知识产权的导波雷达物位计，该产品经多年两地雷达液位专家的联合研究和开发。电    源:24VDC (12～30V)

　　输出信号:4～20mADC带HART通讯协议

　　负载电阻:≤650Ω

　　环境温度:-40～65℃

　　相对湿度:0～99%

　　大粘度:8000CP介电常数:εr≥1.4

　　重 复 性:≤2mm

　　诊断报警:低报3.6mA  高报:22mA

　　电气接口:标准1/2”NPT内螺纹

　　防护等级:IP67

　　阻尼时间: 0～30s可调

　　用户界面:3按键+LCD液晶显示

　　介质温度:常温≤120℃  中温≤200℃  高温≤520℃

　　公称压力:普通≤2.5MPa  中压≤10.0MPa  高压≤32.0MPa测量范围:同轴、杆式≤6.1m   缆式≤21m

　　精    度:同轴、杆式≤±0.1%FS    缆式≤±0.3%F

　　防爆等级:本安型:ExiaIICT1～T6     隔爆型:ExdIICT1～T6

　　温馨提示:将产品铭牌右下角的8位数字编号，输入到官网右上角查询框内，可查询到VEGA产品真伪(型号及出厂日期)。雷达液位计基本选型参数:测量范围、是否防爆、过程连接尺寸和材质、是否带显示模块。

　　德国VEGA Grieshaber KG公司由Bruno Grieshaber先生，创立于1959年，世界领先的液位测量和压力仪表供应商，过程工业测量技术世界领先，拥有雷达液位测量的顶尖技术，产品包括物位测量仪表、压力测量仪表和限位检测仪表，倚靠着德国高质量的精益制造，在石化、化工、冶金、能源、水处理等行业收获了佳的口碑。VEGA（威格）产品采用不同的测量原理，如超声波、导波雷达、电容、雷达、静压和振动叉型，用来测量不同的介质:液体、料位、物位、流量、固体、粉末、压力和气体等，适用于水处理行业，各工业行业的酸、碱和助剂的储罐，或者穿透塑料容器壁测量物位。

　　VEGA研发了易于安装和操作的测量技术，通过VEGA产品的控制和监视，让复杂的生产过程变得直观，模块化设计让产品维修、更换更为简便。VEGA产品广泛用于化学和制厂、食品工业、饮用水供应系统、污水处理厂、垃圾填埋场、采矿、发电、石油平台、船舶和飞机等，典型应用是水处理、泵站、雨水溢流池和监控水位。

　　1997年VEGA个推出了双线雷达传感器，即使在端粉尘产热和灌装噪音等困难的工艺条件下，也能的液位测量，这款产品使之成为雷达传感器领域市场领导者。VEGA在80多个国家有子公司和分销网络，仅在欧洲就分布在34个国家，北美和南美有10个国家，非洲、亚洲和澳大利亚有36个国家。

　　1989年，德国VEGA公司与天津市自动化仪表厂合资建立了“天津天威有限公司（Tianjin-VEGA Co. Ltd）”，并在上海、广州、成都设有分公司，现更名为“威格（中国）仪表有限公司”。

　　VEGA系列产品:

　　-VEGASON 61,62,63:超声波传感器用于持续性物位测量

　　-VEGAPULS 61,62,63,64,65,69:雷达传感器用于液体的持续性液位测量

　　-VEGAPULS WLS61:壳体能防淹没，雷达传感器用于水和废水的持续性液位测量

　　-VEGAPULS C11,C21,C22,C23用于连续测量物位的雷达传感器，适用于在保护方式要求高的简单应用中非接触测量物位

　　-VEGAPULS 11,21,31非接触式简易物位测量的理想的传感器，用于连续测量液位的雷达传感器

　　-VEGAFLEX 81,82,83,86:导波雷达 TDR-传感器用于持续性粒料物位测量

　　-VEGAVIB 61:振动物位计用于粒料测量

　　-VEGAVIB 62:带负荷线缆的振动物位计用于粒状粒料

　　-VEGAVIB 63:带加长管的振动物位计用于粒状粒料

　　-VEGACAP 62,63,64,65,66:电容式棒式电用于物位限测量

　　-VEGACAP 67:电容式高温型电，用于限位检测

　　-VEGACAP 69:电容式双棒电，用于限位检测

　　-VEGABAR 14:过程压力变送器，带陶瓷测量元件

　　-VEGABAR 17:过程压力变送器，带金属测量元件

　　-VEGABAR 81:带压力传导系统的压力变送器

　　-VEGABAR 82:压力变送器，带陶瓷测量元件规模尺寸的料仓

　　-VEGABAR 83:压力变送器，带金属测量元件

　　-VEGABAR 86:悬挂测压变换器 带CERTEC®测量单元

　　-VEGABAR 87:投入式压力变送器，带金属测量元件

　　-VEGASWING 51,61:振动液位计

　　-VEGASWING 63:振动液位计带加长管

　　-VEGASWING 66:振动式限位开关，用于测量限温度/压力下的液体介质

　　-VEGAWELL 52:带有陶瓷测量元件的悬挂式压力变送器

　　-VEGABOX 02:用于悬挂测压变换器的电气连接和通风

　　-VEGABOX 03:带通风过滤器的压力补偿壳体

　　-VEGATOR 111,112,121,122,141,142:单通道信号处理仪表，用于限位检测

　　-VEGATRENN 141,142,149,151,152:隔离和保护仪表，将本安型和非本安型电流回路分离

　　-VEGADIF 85:带金属测量膜片的差压变送器

　　-FIBERTRAC 32:用于连续测量物位和分离层的辐射传感器

　　-PLICSMOBILE T81:移动通信单元

　　-PLICSMOBILE B81:电池壳体

　　-PLICSMOBILE S81:太阳能电池组件

　　-CSB:带双面加装压力调节器

　　-CSS:带单面加装压力调节器

　　-PLICSCOM:显示和调整模块

　　-VEGADIS 81,82,176外部显示调整器

　　导波雷达液位计是化学工业中的液位计。 从导波雷达发出的高频微波脉冲沿着感知单元(钢丝绳或钢棒)传播，遇到被测定介质，介电常数急变而引起反射，脉冲能量的一部分被反射。 发射脉冲和反射脉冲的时间间隔与被测量介质的距离成比例。 导波雷达液位计是基于这个原理开发的。

　　导波雷达液位计的优点

　　1 .功耗低。 GWR输出给导波探测器的信号能量小，是正常雷达发射能量[1mW]的约10%约0.1mW]。 这是因为导波为从信号到液面的往返传输提供了有效的通路，使信号衰减保持在限度，能够测量介电常数低的介质液位，而且导波雷达的功耗小，所以采用回路电力而不是单独的交流电力，大幅度节省了安装费用。

　　2 .由于信号在导波中传播不受液面变动和罐中的障碍物等的影响，所以计量器接收的返回信号的能量相应强，约为发射的能量的20% (既定的0.02mW] )，而且返回信号中的干扰性杂波信号小，除测量信号外

　　3 .介电常数的变化对测量性能没有明显的影响。 导波雷达和普通的雷达一样，使用传输时间测定介质液位，从烃类[介电常数2~3]液体表面或水[介电常数80]面反射回来的时间相同，不同的只是信号宽度[强度]的不同。 普通雷达考虑介质的影响，比较回来的各种信号很难从杂波信号中检测出真液位信号，但是导波雷达只需要测量电磁波的传输时间，不需要信号的处理和识别。

　　4、光速的电磁波一定，不需要为了改变仪表范围而进行移动，不需要现场标定，只要在现场输入相关参数就可以使用。 多个仪表在检查台几分钟就完成了构成调整，构成时，需要连接24VDC的电源，提供每个罐的测定参数。

　　5 .介质密度的变化不影响测量，介质密度的变化影响浸渍在介质中的物体受到的浮力，但电磁波在导波中传播的影响没有。

　　6、雾和泡沫对测量没有影响，电磁波不会在空间中传播，雾不会引起信号衰减，泡沫也不会散射信号而失去能量。

　　7 .介质在导波上的沉积和污染对液位测量的影响小。 介质对探针的污染对测量液位的影响分为膜状污染和桥2种。

　　膜状污垢是液面水平下降时，高粘度液体或轻油浆在探针上形成的被复层。 由于这种污垢均匀地涂复在探针上，因此对测量几乎没有影响，但是架桥性污垢的形成会引起明显的测量误差，块状或条纹状的介质污垢附着在导波体上，或者桥接在两个导波体之间，在这一点上就能测量假液位。 导波雷达液位测量技术的进一步发展可以减少或消除这种测量误差。8、导波雷达水平计的价格基本上与其他常用的水平测量仪(例如，浮动水平计等)等同，远低于正常交流电力、电磁波在空间中传播的正常雷达水平计。

　　导波雷达液位计的功能特性

　　用导波雷达液位计测量液位是合适的方法

　　导波雷达液位计测量不受水箱形状的影响

　　导波雷达液位计不受介电常数、温度、压力、密度的影响

　　不受仓库表面变动、粉尘、蒸汽、泡沫的影响

　　导波雷达液位计的测量长度可以灵活改变，不需要标定

　　测定结果为高精度、再现性、高分辨率

　　测量范围是二十四米

　　适用介质温度范围-50 600

　　适用压力范围为40bar

　　导波雷达液位计有多种探针类型和材质

　　可以选择数字显示

　　导波雷达液位计的安装

　　1 )顶部直接安装，导波雷达的导波杆直接安装在容器的上端，安装方式有螺钉和法兰两种，一般插入容器内部的导波杆的长度在设计要求的测量范围内。

　　2 )安装测量筒，导波雷达的导波杆安装在测量筒的上端，测量筒连接到容器上，一般测量筒的侧方连接口的距离在设计要求的测量范围内。

　　导波雷达液位计原理

　　从波雷达发射的高频微波脉冲沿着探测单元传播，遇到被测量介质，介电常数急剧变化，引起反射，部分脉冲能量被反射回来。 所述发射脉冲和反射脉冲的时间间隔与被测量介质的距离成比例。

　　在容器中存在两种不同的介质，上层介质的介电常数小，下层介质的介电常数大的情况下，当高频微脉冲沿探针向上层介质传播时，由于该介电常数小，所以少的能量在该层的界面反射，大部分能量在上层的因此，导波雷达是一种可以测量两种不同介质的接口，其测量条件是上层介质不导电，或者介电常数比下层介质小10以上。