NRP-831系列雷達料位計的原理及應用
一、概述
料位是工業(yè)生產中的一個重要參數(shù)。料位測量的方法很多，針對不同的工況和介質可以使用不同測量原理的料位計，吹氣法、靜壓式、浮球式、重錘式、超聲波等幾種常用的料位測量儀表，都有各自的特點和應用范圍。雷達料位計運用先進的雷達測量技術，以其優(yōu)良的性能，尤其是在槽罐中有攪拌、溫度高、蒸汽大、介質腐蝕性強、易結疤等惡劣的測量條件下，顯示出其卓越的性能，在工業(yè)生產中發(fā)揮著越來越重要的作用。
二、原理及技術性能
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。
1.雷達料位計的基本原理
雷達式料位計組成：它主要由發(fā)射和接收裝置、信號處理器、天線、操作面板、顯示、故障報警等幾部分組成。
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;
2.雷達料位計測量料位的先進技術：
(1)測量數(shù)據(jù)處理：
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)回波處理新技術的應用
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，穿透性能好的優(yōu)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。
?、倏稍趷毫訔l件下連續(xù)準確地測量。
?、诓僮骱唵?，調試方便。
?、蹨蚀_安全且節(jié)省能源。
?、軣o需維修且可靠性強。
⑤幾乎可以測量所有介質。
三、安裝應注意的問題
(1)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。
(2)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。
(3)要避開進料口，以免產生虛假反射。
(4)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。
(5)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，最佳安裝位置在容器半徑的1/2處。
(6)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?，以減少由于接管產生的干擾回波。
7)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。
四、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.探頭結疤和頻繁故障的解決方法
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。
2.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，提高儀表測量性能,具有很高的推廣應用價值。
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.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。
NRP-831系列雷達料位計達料位計：水泥廠使用的情況
水泥生產中的原料、半成品、成品均為粒塊狀或粉狀固體物料，對其進行料位測量的場合很多，除生料、煤粉、水泥、混合材庫外，篦冷機下料、立窯的卸料等工藝環(huán)節(jié)都有使用。隨著水泥生產自動化水平和控制系統(tǒng)可靠性要求的提高，料位測量控制的作用日益突出。按生產工藝要求，雷達料位計料位測量裝置有2類，一是極限料位檢測，即料位開關，一般有上、下限2個檢測點。一旦料面達到預先設定的料位，即發(fā)出控制信號，使喂料或卸料設備進行相應的動作。二是連續(xù)料位測量，有定時測定和需要時進行測定2種工作方式，用于較精確掌握料面高度的場合。有時為較好滿足工藝要求，在一個料庫上既設置連續(xù)測量的料位計，又配置固定高度的料位開關，即2種料位計各司其職，互相補充。
