雷達(dá)液位計(jì)是隨著技術(shù)進(jìn)步和生產(chǎn)實(shí)踐對于測量精度要求逐步提高而應(yīng)運(yùn)而生的，目前在煤化工裝置中有存在著各類儲罐、球罐、緩沖罐，罐體中的液體、漿料、顆粒物等形態(tài)各異，傳統(tǒng)的物位測量技術(shù)已經(jīng)無法勝任的情況下，迫切需要一種不受溫度、壓力、形態(tài)影響的物位測量儀表的出現(xiàn)，雷達(dá)物位計(jì)，雷達(dá)液位計(jì)，這種基于時間行程原理的測量儀表，因?yàn)槠渑c眾不同的測量持點(diǎn)和優(yōu)異性能，在投入生產(chǎn)應(yīng)用后，不僅實(shí)現(xiàn)了精確的測量，簡化了工藝流程，大大提高了生產(chǎn)效率，在工業(yè)生產(chǎn)的物位測量中發(fā)揮著重要的作用。本文主要針對于雷達(dá)液位計(jì)的原理、類型、特點(diǎn)，及在生產(chǎn)項(xiàng)目中的選型與應(yīng)用作簡要說明與介紹。
1 雷達(dá)液位計(jì)
1.1 測量原理
雷達(dá)液位計(jì)采用發(fā)射—反射—接收的工作模式。雷達(dá)液位計(jì)的天線發(fā)射出電磁波，這些波經(jīng)被測對象表面反射后，再被天線接收，電磁波從發(fā)射到接收的時間與到液面的距離成正比，關(guān)系式如下：
D=CT/2
式中D——雷達(dá)液位計(jì)到液面的距離；
C——光速；
T——電磁波運(yùn)行時間。
雷達(dá)液位計(jì)記錄脈沖波經(jīng)歷的時間，而電磁波的傳輸速度為常數(shù)，則可算出液面到雷達(dá)天線的距離，從而知道液面的液位。
在實(shí)際運(yùn)用中，雷達(dá)液位計(jì)有兩種方式即調(diào)頻連續(xù)波式和脈沖波式。采用調(diào)頻連續(xù)波技術(shù)的液位計(jì)，功耗大，須采用四線制，電子電路復(fù)雜。而采用脈沖波技術(shù)的液位計(jì)，功耗低，可用二線制的24V DC供電，容易實(shí)現(xiàn)本質(zhì)安全，精確度高，適用范圍更廣。
1.2 接觸式雷達(dá)液位計(jì)
接觸式雷達(dá)液位計(jì)也叫導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)，分桿式和纜式，由導(dǎo)波桿(纜)傳輸微波脈沖，主要用于液體或固體的液位和界面測量，適用于較廣范圍的溫度和壓力要求，不受介質(zhì)特性的影響，例如：密度、粘度、電導(dǎo)率、粉塵等。
導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)通過導(dǎo)波桿引導(dǎo)低功率、納秒級微波脈沖，進(jìn)行液位物位測量。對于液體界面位置，當(dāng)微波脈沖次抵達(dá)上層介質(zhì)表面時，延導(dǎo)波桿反射部分微波回去，未被反射部分繼續(xù)向下到達(dá)下層介質(zhì)表面，即界面時，也被反射回來。微波脈沖之間的時間差，換算成距離，即可得出總體物位或界面的位置。反射強(qiáng)度取決于被測介質(zhì)的介電常數(shù)，介電常數(shù)越高，反射強(qiáng)度越大。因此該系列適用于大多數(shù)液體和固體的液位/物位測量，以及液體界面位置測量，其測量精度高達(dá)±3mm。
導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)采用了直接切換技術(shù)(Direct Switch Technology，以下簡稱”DST”)，使變送器和接收器之間的信號傳輸實(shí)現(xiàn)快速切換，大大降低了傳輸中的信號損失。通過DST技術(shù)，可獲得更強(qiáng)的信噪比，對于干擾因素的處理能力也更，因而可測量范圍能達(dá)到50m，可處理的介質(zhì)介電常數(shù)可低至1.4。該系列同時還采用了導(dǎo)波桿末段探測功能(Probe End Projection，以下簡稱”PEP”)，提高了低介電常數(shù)和長距離測量的性能，如果信號的表面回波丟失，則使用導(dǎo)波桿末端作為參考來計(jì)算實(shí)際物位。
1.3 非接觸式雷達(dá)液位計(jì)
非接觸式雷達(dá)液位計(jì)也叫調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)液位計(jì)，主要通過調(diào)頻連續(xù)波技術(shù)測量液位。通過天線發(fā)出的雷達(dá)信號被介質(zhì)表面反射后，天線會自動檢測回波。由于信號頻率是變化的，回波頻率與天線發(fā)出的信號頻率不一致，其頻率差與距介質(zhì)表面的距離成正比，從而精確計(jì)算出液位。在復(fù)雜工況下，反射能量會被削弱甚至消耗，因此就需要更高靈敏度的雷達(dá)、天線的類型，以提高反射強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)測量需求。四線制非接觸式雷達(dá)液位計(jì)，其靈敏度和性能是其雷達(dá)液位計(jì)產(chǎn)品中的。適合于在液位快速變化、工況條件的負(fù)責(zé)反應(yīng)器中測量固體、液位或漿液的物位，適用于高溫高壓環(huán)境。
2 FMTP 項(xiàng)目中的應(yīng)用
2.1 項(xiàng)目簡介
中國天辰工程有限公司總承包華亭煤業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司年處理60萬噸甲醇制20萬噸聚丙烯(FMTP)科技示范項(xiàng)目(以下簡稱”華亭FMTP項(xiàng)目”)項(xiàng)目選址位于甘肅省平?jīng)鍪腥A亭縣安口鎮(zhèn)石堡子華亭煤業(yè)集團(tuán)60萬噸煤制甲醇廠區(qū)二期。2.2 FMTP 裝置選型與應(yīng)用
FMTP裝置是本項(xiàng)目的主反應(yīng)裝置，根據(jù)工藝要求，三個催化劑儲罐需設(shè)置液位計(jì)，實(shí)時監(jiān)測催化劑的物位。由于催化劑為固體，而且催化劑罐均為直徑7米，高約23米的大型儲罐，因此初步選型三臺導(dǎo)波纜式雷達(dá)液位計(jì)。但是其中兩個催化劑罐內(nèi)分別儲存熱催化劑及廢催化劑，其操作溫度可達(dá)400攝氏度，于是最終確定這兩臺選用5601型非接觸式雷達(dá)液位計(jì)，而常溫狀態(tài)的催化劑儲罐則選擇用5302型導(dǎo)波纜式雷達(dá)液位計(jì)。
本裝置區(qū)內(nèi)甲醇進(jìn)料罐，根據(jù)工藝要求要設(shè)置液位計(jì)，考慮介質(zhì)為常溫常壓下的甲醇液體，故綜合考慮選用導(dǎo)波桿式雷達(dá)液位計(jì)。
2.3 PP 裝置選型與應(yīng)用
本裝置區(qū)主要為聚丙烯合成裝置，根據(jù)工藝包商魯姆斯Novolen的工藝要求，共有5臺設(shè)備需設(shè)置導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)。其中2臺緩沖罐內(nèi)介質(zhì)為常溫常壓的液體，故選用5301型導(dǎo)波桿式雷達(dá)液位計(jì)。另外3臺粉料手機(jī)罐內(nèi)介質(zhì)為聚丙烯粉末顆粒，故選用導(dǎo)波纜式更為合適，即5302型。
2.4 球罐區(qū)選型與應(yīng)用
球罐內(nèi)介質(zhì)基本上均為常溫狀態(tài)下單一介質(zhì)液體，因此本項(xiàng)目球罐均選用5301型導(dǎo)波桿式雷達(dá)液位計(jì)，用于測量球罐內(nèi)的液位。
3 結(jié)語
通過華亭FMTP項(xiàng)目，初次接觸了雷達(dá)液位計(jì)在煤化工項(xiàng)目中的選型與應(yīng)用，。雷達(dá)液位計(jì)以其高度準(zhǔn)確、可靠的直接測量技術(shù)，及無需補(bǔ)償、無活動部件、無需校準(zhǔn)的簡潔精確設(shè)計(jì)，相信會在煤化工行業(yè)的物位及界面測量中，扮演越來越重要的角色。
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