雷達波是一種特殊形式的電磁波,雷達料位計利用了電磁波的特殊性能來進行料位檢測。電磁波的物理特性與可見光相似,傳播速度相當于光速。其頻率為300MHz-3000GHz。電磁波可以穿透空間蒸汽、粉塵等干擾源,遇到障礙物易于被反射,被測介質導電性越好或介電常數(shù)越大,回波信號的反射效果越好。
雷達波的頻率越高,發(fā)射角越小,單位面積上能量(磁通量或場強)越大,波的衰減越小,雷達料位計的測量效果越好。
發(fā)射-反射-接收是雷達式料位計工作的基本原理。雷達傳感器的天線以波束的形式發(fā)射最小5.8GHz的雷達信號。反射回來的信號仍由天線接收,雷達脈沖信號從發(fā)射到接收的運行時間與傳感器到介質表面的距離以及物位成比例。
即:h=H–vt/2
式中h為料位;H為槽高;v為雷達波速度;t為雷達波發(fā)射到接收的間隔時間
雷達料位計測量料位的先進技術:
(1)回波處理新技術的應用
雷達料位計從雷達料位計的測量原理可以知道,雷達料位計是通過處理雷達波從探頭發(fā)射到介質表面然后返回到探頭的時間來測量料位的,在反射信號中混合有許多干擾信號,所以,對真實回波的處理和對各種虛假回波的識別技術就成為雷達料位計能夠準確測量的關鍵因素。
(2)測量數(shù)據(jù)處理:
由于液面波動和隨機噪聲等因素的影響,檢測信號中必然混有大量噪聲。為了提高檢測的準確度,必須對檢測信號進行處理,盡可能消除噪聲。
經(jīng)過大量的實驗驗證,采用數(shù)據(jù)平滑方法可以達到滿意的效果。此方法也可有效的克服罐內攪拌器對測量的影響。
(3)雷達料位計的特點:
由于雷達料位計采用了上述先進的回波處理和數(shù)據(jù)處理技術,加上雷達波本身頻率高,穿透性能好的特點,所以,雷達料位計具有比接觸式料位計和同類非接觸料位計更加優(yōu)良的性能。
①可在惡劣條件下連續(xù)準確地測量。
②操作簡單,調試方便。
③準確安全且節(jié)省能源。
④無需維修且可靠性強。
⑤幾乎可以測量所有介質。
安裝應注意的問題:
(1)盡量避免在發(fā)射角內有造成假反射的裝置。特別要避免在距離天線最近的1/3錐形發(fā)射區(qū)內有障礙裝置(因為障礙裝置越近,虛假反射信號越強)。若實在避免不了,建議用一個折射板將過強的虛假反射信號折射走。這樣可以減小假回波的能量密度,使傳感器較容易地將虛假信號濾出。
(2)關于導波管天線:導波管內壁一定要光滑,下面開口的導波管必須達到需要的最低液位,這樣才能在管道中進行測量。傳感器的類型牌要對準導波管開孔的軸線。若被測介電常數(shù)小于4,需在導波管末端安裝反射板,或將導波管末端彎成一個彎度,將容器底的反射回波折射走。
(3)當測量液態(tài)物料時,傳感器的軸線和介質表面保持垂直;當測量固態(tài)物料時,由于固體介質會有一個堆角,傳感器要傾斜一定的角度。
(4)傳感器不要安裝在拱形罐的中心處(否則傳感器收到的虛假回波會增強),也不能距離罐壁很近安裝,較佳安裝位置在容器半徑的1/2處。
(5)若傳感器安裝在接管上,天線必須從接管伸出來。喇叭口天線伸出接管至少10mm。棒式天線接管長度最大100或250mm。接管直徑最小250mm??梢圆扇〖哟蠼庸苤睆降姆椒?,以減少由于接管產(chǎn)生的干擾回波。
(6)要避免安裝在有很強渦流的地方。如:由于攪拌或很強的化學反應等,建議采用導波管或旁通管測量。
(7)要避開進料口,以免產(chǎn)生虛假反射。
應用中存在的問題及解決方法:
有些工況下所使用的雷達料位計,因為傳感器安裝位置不當及條件所致,出現(xiàn)了一些問題,下面將對一些使用中的問題提出解決方案,供大家參考。
1.對于天線結疤的處理:
介電常數(shù)很小的掛料在干燥狀態(tài)下對測量無影響,而介電常數(shù)很高的掛料則對測量有影響??捎脡嚎s空氣吹掃(或清水沖洗),且冷卻的壓縮空氣可降低法蘭和電器元件的溫度。還可用酸性清洗液清洗堿性結疤,但在清洗期間不能進行料位測量。
2.探頭結疤和頻繁故障的解決方法
導波雷達料位計第一個辦法是將探頭安裝位置提高,但是有時候安裝條件限制,不能提高的情況下,就應采用將料位測量值與該槽的泵聯(lián)鎖的辦法,解決這一難題:將最高料位設定值減小0.5m左右,當料位達到該最高值時,即可停進料泵或開啟出料泵。
3.關于泡沫對測量的影響:
干泡沫和濕泡沫能將雷達波反射回來,對測量無影響;中性泡沫則會吸收和擴散雷達波,因而嚴重影響回波的反射甚至沒有回波。當介質表面為稠而厚的泡沫時,測量誤差較大或無法測量,在這種工況下,雷達料位計不具有優(yōu)勢,這是其應用的局限性。
4.雷達料位計被淹相應的改進辦法
解決這種問題的辦法是將雷達料位計改為導波管式測量。仍在原開孔處安裝導波管式雷達料位計,導波管高于排汽管0.2m左右,這樣一來,即使出現(xiàn)料漿從排汽管溢出的惡劣工況,也不會使料位計天線被料漿淹沒,而且避免了攪拌器渦流的干擾及大量蒸汽從探頭處冒出,減少了對探頭的損害,同時由于導波管聚焦效果好,接收的雷達波信號更強,取得了很好的測量效果。使用導波管測量方式,可以改善表計測量條件,提高測量性能,具有很高的推廣應用價值。
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重錘式料位計是一款智能型物位儀表,儀表采用了電氣與機械測量密閉隔離,電路高度集成設計,使得整機不僅具備完善的物位測量功能同時兼顧了整體結構小巧的特點,現(xiàn)場安裝十分方便。先進的智能化、電氣與機械部分一體隔離設計讓重錘式料位計擁有了更加強大的功能,不僅帶有故障自診斷,自恢復功能,并且能夠適應各種復雜環(huán)境下物位測量(如:高溫,高粉塵,高濕度),同時對被測介質物料形狀、介電常數(shù)、噪聲、料面形態(tài)無特殊要求。
重錘式料位計一般在使用半月到一個月之后需要進行日常維護和檢修,下面我們就一起來介紹下重錘式料位計維護的一般步驟:
首先必須確認重錘安全操作的安全距離,(位置應距離進料口及倉壁分別1.5米以上,不受物料沖擊方向。
1、同時打開電子及機械蓋子查看電子部分所出現(xiàn)的故障代碼,查出故障原因。
2、查看機械部分是否有斷帶或纏繞,保證杠桿滑輪所處位置恰當。
3、若電子、機械正常則a)若出現(xiàn)M代碼,可直接按“start”進行復位。b)若出現(xiàn)F代碼則需同時按“start”和“setup”進行復位。(中斷狀態(tài)將無法復位,必須將24、26端子短接。
4、可進入高級菜單手動控制電機上、下檢查重錘運行狀況,是否錘頭有回到頂部。進入方法a)在初始界面同時按上、下箭頭鍵兩秒鐘,進入高級調節(jié)菜單,再按向下箭頭選擇診斷菜單“diaghostic…”按“setup”進入。再按向下箭頭選擇“manual….”菜單,按“setup”鍵進入,光標閃爍。此時,可按上、下箭頭手動進行操作,最后按“setup”退出。光標不再閃爍,再按“setup”返回初始界面。
5、若出現(xiàn)斷帶,則需要檢查電機是否損壞,斷電手動轉動鋼帶輪,是否能夠轉動,若不能轉動,電機正常。若卷論能夠被轉動則電機損壞。
用于測量儲存塊狀物料和顆粒狀物料的庫體物位時,由于這些物料在庫內堆積密實,介電常數(shù)穩(wěn)定,微波反射強度高。固體物料在下料過程中產(chǎn)生的粉塵要比粉體物料小很多,對雷達聲波信號的衰減影響較小。根據(jù)入料和卸料所形成的物料安息角和表面情況,在確定有效量程后,采用帶有棒形或號角形天線的雷達料位計。號角形天線的料位計回波更強,精確度更高(±0.2~±1% F.S)。測量熟料庫時,由于其粉塵為熟料粉末,很容易在天線喇叭口粘結,所以應當選擇帶空氣吹掃接口的料位計,經(jīng)常進行清掃,保證測量的靈敏性。
在測量粉狀物料時,接觸式測量是優(yōu)先采用的測量方法。許多水泥廠采用導波型雷達料位計,它是以鋼纜作為天線,伸入料倉中直至底部,微波脈沖沿纜繩向下傳播,因此空氣中的粉塵對傳播無影響,在空氣和粉料交界面上微波脈沖被反射。由于傳播損耗小,發(fā)射能量可較小,價格也比其他形式的雷達型料位計便宜。目前許多水泥廠用纜式雷達料位計測量水泥庫和粉煤灰?guī)斓牧衔?,取得較好的效果。
生料均化庫儲存的為生料粉末,接觸式測量是優(yōu)先采用的測量方法。但隨著水泥工程規(guī)模的不斷擴大,生料均化庫的庫高和庫徑也在不斷加大,庫內設備多且復雜,采用纜式雷達料位計時,容易發(fā)生斷纜事故。所以,生料均化庫的料位測量采用何種料位計,要根據(jù)庫的規(guī)模進行綜合比較后選擇。對于中小型生料均化庫,建議采用導波纜式雷達料位計。
水泥廠還有少量的液位測量,由于環(huán)境條件好,容易測量,可以選用液位計進行測量。