常規(guī)液位計中,差壓式液位變送器、雷達液位計、磁致伸縮液位計、浮筒液位計等應(yīng)用較為廣泛,但它們因受自身測量原理影響,都存著一定的不足。對幾種液位計優(yōu)缺點進行分析如下。
1、差壓式液位變送器
雙法蘭(或單法蘭)差壓式變送器是利用罐內(nèi)液位改變時,液位產(chǎn)生的靜壓也隨之變化的原理工作的。
優(yōu)點:穩(wěn)定性好,性價比高,不受罐內(nèi)件影響。
缺點:需接觸介質(zhì),受密度影響大,在毛細(xì)管過長時存在滯后。
2、雷達液位計
雷達液位計分非接觸式雷達和導(dǎo)波雷達兩種,原理是液位計向液面發(fā)射超高頻電磁脈沖(導(dǎo)波雷達沿鋼纜、探棒),然后測量發(fā)射波和回波的時差,從而計算出液面高度。
導(dǎo)波雷達優(yōu)點:不受溫度、蒸汽、粉塵、泡沫等的影響。
缺點:以接觸介質(zhì),對介電常數(shù)有要求,鋼纜、探棒易掛料,鋼纜可能脫落。
非接觸式雷達優(yōu)點:不接觸介質(zhì)。
缺點:對介電常數(shù)有要求,不適合汽化、帶泡沫介質(zhì),對安裝位置、法蘭高度有限制。
3、磁致伸縮和浮筒液位計
磁致伸縮液位計原理是利用發(fā)送器發(fā)送低電流脈沖信號,沿磁致伸縮線向下傳輸,產(chǎn)生環(huán)形磁場,當(dāng)磁場遇到浮球時,和浮球內(nèi)磁場產(chǎn)生扭應(yīng)力脈沖,被接收器接收,根據(jù)脈沖發(fā)出到接收的時間差,計算出液位高度。
浮筒液位計是基于浮力原理,扭力管受到浮筒所產(chǎn)生的扭力矩時轉(zhuǎn)過一個角度,變送器把這個角度轉(zhuǎn)換成4~20mA信號,與被測量的液位成正比。
優(yōu)點:精度高,可用于短間距。
缺點:接觸介質(zhì),不適合黏稠介質(zhì),浮球易卡死,不能用于小密度,維修費用高。
隨著國內(nèi)能源儲備需求量的急速增加,許多儲備罐區(qū)工程的數(shù)量也不斷增加,對于石油罐區(qū)的油料液位的監(jiān)測與控制是一項重要的日常工作,液位儀表在其中發(fā)揮了重要的作用,是實現(xiàn)罐區(qū)自動化控制的重要組成部分。
雷達液位計作為優(yōu)勢明顯的新型液位測量儀表,越來越多地出現(xiàn)在石油罐的液位控制之中。
雷達液位計一開始是從油輪的液面測量中發(fā)展而來的,其特點是無盲區(qū)、非接觸測量、不受被測液體的物理特性變化影響,些特點解決了原先大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)插入式儀表檢測元件易被介質(zhì)污染和腐蝕等諸多難題;
而且雷達液位計發(fā)出的安全波,能可靠地測量其它液位測量儀表所達不到的液位測量精度此外,它的雷達波還能穿透許多泡沫或煙霧、蒸汽介質(zhì),而不受變化的環(huán)境影響,而能可靠地測量其液位的精確值。
并且由于雷達液位計可實現(xiàn)模擬信號與數(shù)字信號兼容,符合HART協(xié)議,能為用戶提供更多具有吸引力的方案,特別適用于液面波動大、凝潔、懸濁液、非常粘稠漿液、臟污介質(zhì)及有腐蝕性的液面測量。
因此是一種可靠性、性價比高的先進的罐區(qū)液位檢測儀表。
本文即是為大家針對于雷達液位計選型?上的相關(guān)信息作一個簡單介紹。
1.雷達式液位計的工作原理及分類雷達式液位計根據(jù)脈沖-回波方式工作,其工作天線向被測對象發(fā)射出波長較短的微波脈沖,一部分微波穿過了被測介質(zhì),另外一部分在被測物料的表面產(chǎn)生反射后,由發(fā)射器接收,也就是說,發(fā)射器同時還起著接收器的作用。
發(fā)射天線到物料表面的距離正比于微波脈沖的運行時間:D=C.t/2式中:D為發(fā)射天線與物料間的距離;C為光速;t為運行時間。
發(fā)射與反射波束中的每一點都采用超聲采樣方法來采集,經(jīng)信號處理后得到介質(zhì)與發(fā)射天線之間的距離,但這種測量原理不適合于近距離的高精度測量。
如果希望高精度測量,則需要應(yīng)用頻差原理。假設(shè)1個40米高的空罐,微波往返的時間大約是1.33*10-7s。而當(dāng)逐漸滿罐時,往返時間還會逐漸減少,在如此小的測量范圍內(nèi),要想達到高精度(1mm),用測量時間的辦法來計算準(zhǔn)確的距離是十分困難的。
于是,復(fù)合脈沖雷達技術(shù)應(yīng)運而生,應(yīng)用這種技術(shù),一段經(jīng)調(diào)制的脈沖被同一天線發(fā)射和接收,由被測介質(zhì)表面返回的脈沖信號不斷地與天線發(fā)射的一個固定頻段的脈沖信號作比較,其頻差代表了所測距離,從而測得液位高度。
依據(jù)測量原理的不同,雷達式液位計可分為兩類。
一類是控制級雷達式液位計,其精度一般在10mm左右;另一類是計量級雷達式液位計,它可用于準(zhǔn)確計量結(jié)算,精度達1mm。從結(jié)構(gòu)上看,又可分為桿式天線、喇叭天線和纜式天線等幾種。
2.主要性能特點和選型各廠商生產(chǎn)的雷達式液位計工作頻率不同, 以前的產(chǎn)品一般在5.8~10.3GHz之間,目前26GMHz的雷達液位計已經(jīng)成為主流,雷達液位計的生產(chǎn)線升級已經(jīng)完成,現(xiàn)在供應(yīng)市場的全部是26GMHz的高頻雷達液位計產(chǎn)品。波源的發(fā)射功率均很低,如EH公司的產(chǎn)品發(fā)射功率為0.25mW,能量密度為0.00015W/c㎡,而的發(fā)射功率為2W,能量密度為0.001W/cm?;微波爐內(nèi)的能量密度為1W/cm?,爐門口的泄漏量為0.005W/cm?。
可見雷達式液位計是很安全的,可安裝于各種金屬、非金屬容口在或貯槽內(nèi),對人體及環(huán)境均無傷害。
從原理上來看,微波測量與溫度、壓力及灰塵無關(guān),因此適用于高溫條件下的測量,但此時為了保證系統(tǒng)工作的安全可靠,應(yīng)采取特殊的法蘭對天線部分進行空氣冷卻。
微波傳輸不需要空氣介質(zhì),所以在真空或受壓條件下也能進行測量,某些型號的產(chǎn)品最高工作壓力可達6.4MPa,微波在物料表面被反射時,信號強度會衰減,而當(dāng)介電常數(shù)過小時,則信號會衰減過大,導(dǎo)致無法測量。因此要求被測物料的介電常數(shù)不得低于一定的值,其具體大小取決于量程大小,對具體某種型號的產(chǎn)品而言,被測介質(zhì)的介電常數(shù)越低,則測量范圍就越小。而對導(dǎo)電物料進行測量時,測量過程與相應(yīng)的介電常數(shù)無關(guān)。
在選型時,應(yīng)充分考慮被測物料的具體情況。根據(jù)工藝介質(zhì)的公稱壓力、公稱直徑和溫度選擇對應(yīng)的連接法蘭,根據(jù)量程、介質(zhì)的介電常數(shù)、搖晃程度、渦旋及泡沫等,決定天線尺寸,量程越大、介電常數(shù)越低,則天線尺寸應(yīng)該越大;如測量場合為強腐蝕性,應(yīng)選用表面涂覆防腐蝕的材料的桿式天線測量系統(tǒng);如測量場合為高溫(超過2000C)、高壓時,應(yīng)選用帶天線延伸管的高溫型和高壓型;若介質(zhì)易冷凝則可選用帶屏蔽管的桿式天線系統(tǒng)。
當(dāng)進行限位探測時,EH公司推出了微波限位開關(guān),它由只發(fā)射器、只接收器和只包括了供電及繼電器輸出的組合裝置構(gòu)成,由微波發(fā)射器發(fā)出的信號被安裝于徑向位置上的接收器接收,若微波信號因物料的吸收而衰退減發(fā)生變化,則位于接收器中的放大器觸發(fā)輸出繼電器,由于絕緣塑料板,如聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯及聚酯板等對微波幾乎不產(chǎn)生衰減作用,所以此種開關(guān)極宜對壁厚達幾個厘米的塑料罐進行非接觸式限位探測。
當(dāng)此種開關(guān)用于金屬儲罐上時,由于微波遇到金屬表面會發(fā)生強反射,必須在罐壁上加裝合適的塑料窗口,以確保微波信號順利地通過。