导波式微波物位计的原理及应用.docVIP

导波式微波物位计的原理及应用 一、概述： 利用微波来测量物位，是回波测距法或渡越时间法（Time of Flight,简称TOF）中的一种。是近年来发展最快的物位测量技术。是利用被测物料面对所发射微波的反射来测量物料面位置，类似于雷达（Radar），故俗称雷达物位计。 2007年微波物位计在全球的销售额约为3.88亿美元，年增长10.3%，是连续物位计中增长最快的，已进入产品的生命成熟期。近年推出的产品采用的微波频率更高（K波段，24~26GHz）无线尺寸更小（喇叭天线直径可小至Φ40）。测量精确度也更高（一般可达到0.1%F*S）并且已有电池供电，无线通讯的微波物位计推出。 微波物位计在结构上可以分为两大类： 天线式（或称自由空间雷达 Free Space Radar））mADC/Hart输出 液体，散状固体都能测量，量程可达22.5m,精度0。1%FS 能同时测量分层液体的液面及液-液界面，量程大6m 探头高温可耐427℃，低温可耐-195℃ 高压可耐43Mpa, 真空也可应用 独特的探头结构可应用与特殊工况，如高温高压蒸汽，液-液截面，满罐测量，卫生场合等 比重，介电常数等物理参数变化不会影响测量精度 能测量介电常数低达εr≥1.4的物料物位（如丙烷、乙烷） 有本安、隔爆、组燃等多种安全认证。 2，以上宽范围的工况，并不是一种型号的探头能满足的，从前叙探头结构的列表中可以看出，每种探头的规格参数的性能是不同的，所以选型时主要是选择探头的型号，必须考虑以下几点： 被测物料的介电常数 被测物料的量程（探头长度必须覆盖整个量程） 过程压力及温度 被测过程有否水蒸气等 探头接液材质的化学兼容性，是否有积料 安装状态：主管尺寸，顶部净空 在固态物料应用时，要考虑探头可能受到的拉力。 3，安装时的注意点； （1），立管 在金属容器上通常通过安装立管来安装探头。同轴式探头对安装立管无特殊要求，单杆式和双杆式 探头对靠近金属物体敏感，所以单杆式要求立管直径A≥2″（50mm），双杆式要求A≥3″（80mm）。两者都要求立管直径A与立管长度B之比A/B≥1，如果无法满足后面条件，则调整时需对灵敏度和盲区进行调整。 另外，不可采用大小头安装（见图）。 （2），金属障碍物 如前所述，对于单杆和双杆式探头，微波脉冲传播时，在杆的周围有电磁场，所以特别是单杆式探头如果在电磁场的范围内有金属物体，就会产生反射波，会产生错误读数。故安装时要注意避开金属障碍物（见表）。 表：障碍物 允许的障碍物 离探头的距离 连续，平滑平行的导电表面（如储罐壁）。探头允许碰到壁 ≥150mm 1″（Φ25）直径的管子及横梁，梯子 ≥300mm 3″（Φ80）直径的管子和横梁，混凝土墙 ≥400mm （3）探头底部绝缘固定 探头的底端应该是稳定的，不允许扰动，否则会带来测量误差，有一种TFE（四氧乙烯）底部绝缘固定件，可用于固定探头底端，并避免探头与金属罐底相接触。 单杆式探头的金属罐内安装时，如果能靠近罐壁安装，探头与罐壁平行，且不接触，则罐壁相当于另一电极，和双杆式类似。微波传播效率会增加，可以测量较低的介电常数的物料。（dk＞1.9） (4) 非金属罐的安装 在非金属罐内安装时，因为没有金属罐体作接地电极，微波发射效率会降低，建议用法兰方式安装，或用螺纹安装时安装一块金属圆板（见图6），这样可以得到较理想的微波发射和接收。 六 典型应用实例 1，塑料粒子料位测量 相对介电常数dk＞2 量程：20m 压力：大气压 温度：20℃ 探头选型：7ML1302-2，柔性双杆式探头，专用于轻质散状固体料位测量 评述： 塑料粒子由于介电常数较低，用自用空间雷达，反射讯号弱，如采用高频（26GHz），大量程（100m量程）虽也可以测量，但价格高，采用导波雷达，工作更可靠，价格也低很多。由于塑料粒子轻，和探头磨损及拉力均不影响，是较合理的选型。 2，界面测量 同时读出上层液面及液-液分界及位置 使用7ML1301-6同轴式探头，长度6.1mmax 回路供电的变送器通过HART通讯 输出液面及界面信号 上层液体dK=1.4～5，底层液体dk＞15 使用于清洁液体及清晰的液-液分界面 评述： 可以用一台仪表同时测量液面及界面，安装使用方便且节约成本，而且可用于有爆炸设备危险场合。 3，锅炉汽包液位测量 可用于锅炉汽包及电动锅炉的低压及高压加热器 采用HT/HP蒸汽型同轴式探头，量程最大6.1m 在16.5Mpa压力下最高可耐温343℃ 带蒸汽波速补偿算法，补偿蒸汽dk 变化的影响