趙龍 趙雪玲

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分析雷達(dá)液位計(jì)的測(cè)量原理與故障處理

趙龍 趙雪玲

中鋁中州鋁業(yè)有限公司，河南 焦作 454174

針對(duì)雷達(dá)液位計(jì)的測(cè)量原理進(jìn)行分析，提出的測(cè)量原理包括：發(fā)射——反射——接收以及天線系統(tǒng)的運(yùn)行原理。經(jīng)過對(duì)這些內(nèi)容的分析，總結(jié)并闡述了雷達(dá)液位計(jì)的相關(guān)故障處理方式，包括套管結(jié)垢以及發(fā)射電極臟污等問題。最后，研究了如何保證雷達(dá)液位計(jì)無(wú)故障長(zhǎng)周期運(yùn)行以及雷達(dá)液位計(jì)的日常檢查維護(hù)。

雷達(dá)液位計(jì)；測(cè)量原理；故障處理

雷達(dá)技術(shù)最早僅限于軍用，后來(lái)慢慢在民用飛機(jī)中使用。如今，這種技術(shù)逐漸被廣泛的應(yīng)用在不同行業(yè)。例如氣象研究以及天氣預(yù)報(bào)等相關(guān)領(lǐng)域，甚至被引用到物位的測(cè)量?jī)x表中等的傳統(tǒng)領(lǐng)域中。對(duì)雷達(dá)液位計(jì)的測(cè)量原理以及故障處理問題進(jìn)行分析，對(duì)今后的測(cè)量工作提供了一定的幫助。

1 雷達(dá)式液位計(jì)的測(cè)量原理

1.1 測(cè)量原理：發(fā)射——反射——接收

一束雷達(dá)脈沖發(fā)射所需時(shí)間為1ns，并且每隔277ns，系統(tǒng)將發(fā)射以此脈沖信號(hào)。脈沖波束所具備的頻率為3.6MHz，當(dāng)其處于發(fā)射間隔時(shí)期時(shí)，將天線系統(tǒng)當(dāng)作接受裝置進(jìn)行使用。對(duì)儀表進(jìn)行分析和處理過程中，運(yùn)行時(shí)間一般在十億分之一秒之內(nèi)，并且在很短的時(shí)間內(nèi)對(duì)回?fù)軋D進(jìn)行分析和處理。進(jìn)行雷達(dá)傳感器的調(diào)整，需要利用特殊調(diào)整間隔時(shí)間的技術(shù)，實(shí)施每分鐘3600000個(gè)回?fù)軋D放大并定位，然后對(duì)其進(jìn)行分析和處理，可以在每0.1秒，對(duì)這些被放大的回?fù)苄盘?hào)進(jìn)行精致的分析和處理[1]。

1.2 天線系統(tǒng)

（1）喇叭口形天線。喇叭口形的天線在絕大多數(shù)的應(yīng)用中都是適用的，其具備極好的聚焦特性。目前我廠使用的雷達(dá)液位計(jì)絕大多數(shù)就是喇叭口形天線。它使用的材料為不銹鋼1.4571和哈氏合金C22或鉭，因此比較牢固和耐用，此外其物理和化學(xué)特性均比較穩(wěn)定。在運(yùn)行過程中，工作壓力一般可以達(dá)到64bar。如果對(duì)其采取相應(yīng)的冷卻措施，那么被測(cè)介質(zhì)具備的溫度可以到達(dá)1000℃。（2）棒式天線。棒式天線具備較好的穩(wěn)定性，所安裝的法蘭尺寸也比較小。對(duì)于整個(gè)天線來(lái)說(shuō)，一般采用的是PTFE當(dāng)作材料。對(duì)于冷凝水的粘附不是十分敏感，對(duì)其進(jìn)行清洗十分方便。在運(yùn)行過程中的工作壓力可以達(dá)到16bar，并且可以達(dá)到200℃的溫度。棒式天線十分適合對(duì)腐蝕性介質(zhì)進(jìn)行測(cè)量，例如酸、堿性物質(zhì)等。對(duì)食品裝置中的無(wú)菌容器而言，可以使用中性測(cè)量裝置，但要保障其開孔量小。PTFE棒式天線不僅屬于中性，而且開孔只需50mm[2]。

2 故障處理

2.1 套管結(jié)垢問題

針對(duì)套管結(jié)垢問題，可以利用加大安裝套管直徑的方式進(jìn)行解決。這樣做的理由主要有以下幾點(diǎn)：第一方面，所安裝的套管所產(chǎn)生的結(jié)垢會(huì)伴隨著時(shí)間的推移而增多，和直徑較小的安裝套管相比，大直徑安裝套管的結(jié)垢程度比較高。第二方面是，大直徑安裝套管結(jié)垢達(dá)到一定程度時(shí)，因?yàn)楣肝镒陨淼闹亓τ绊?，?huì)產(chǎn)生脫落現(xiàn)象。

2.2 發(fā)射電極臟污問題

解決發(fā)射電極臟污問題是一個(gè)十分復(fù)雜的工作，導(dǎo)致這一問題發(fā)生的原因有二：一方面使因?yàn)閿嚢桦姍C(jī)在運(yùn)行過程中產(chǎn)生甩漿，致使發(fā)射電極臟污。另一方面是因?yàn)楫?dāng)內(nèi)部蒸汽冷卻之后，會(huì)形成一定的水珠，并且附著在發(fā)射電極上，導(dǎo)致微波的發(fā)射受到阻礙。特別是，拜耳法氧化鋁生產(chǎn)過程中使用的料漿槽內(nèi)部蒸汽多數(shù)含有堿、料漿等，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，容易在電極上形成難以清理的污漬。針對(duì)第一方面原因，在現(xiàn)場(chǎng)，我們可以發(fā)現(xiàn)，具有一定功率的電機(jī)產(chǎn)生的甩漿高度不會(huì)超過一個(gè)特定的高度。從這一方面我們可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)雷達(dá)液位計(jì)安裝所在高度比一個(gè)特定高度高時(shí)，攪拌機(jī)電機(jī)產(chǎn)生的甩漿就不能達(dá)到發(fā)射電極的高度。因此，調(diào)整安裝高度，可以對(duì)這一故障進(jìn)行避免。針對(duì)第二方面原因，在現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境下，避免容器內(nèi)蒸汽冷卻后形成水珠也是可能實(shí)現(xiàn)的。對(duì)資料進(jìn)行查閱的過程中，我們可以看到某些生產(chǎn)廠家提供的一種材料是特氟龍的隔離裝置，對(duì)這樣材料進(jìn)行使用，既不能對(duì)微波的發(fā)射產(chǎn)生影響，同時(shí)還能起到一定的隔離蒸汽作用。此外，定期清理發(fā)射電極，也是減少測(cè)量誤差的有效措施。

2.3 保證雷達(dá)液位計(jì)無(wú)故障長(zhǎng)周期運(yùn)行

對(duì)了雷達(dá)液位計(jì)進(jìn)行安裝的過程中，需要注意一下幾個(gè)方面：①安裝的天線要和測(cè)量容器的槽壁相互平行[3]。從而方便微波的傳遞。②安裝所處位置和槽壁的之間的距離應(yīng)當(dāng)在30cm以上，從而防止微波發(fā)射過程中射到槽壁上，產(chǎn)生一定的虛假回波信號(hào)。③安裝位置需要避開下料區(qū)和進(jìn)料區(qū)以及漩渦。當(dāng)注入液體時(shí)，可能會(huì)產(chǎn)生幅度比被測(cè)液體所產(chǎn)生的反射有效回波還要大的虛假回波。與此同時(shí)，這與現(xiàn)象的存在還有可能導(dǎo)致微波信號(hào)產(chǎn)生散射，進(jìn)而降低有效信號(hào)。針對(duì)攪拌器等容器而言，進(jìn)行攪拌的過程中，可能會(huì)產(chǎn)生一些不是十分規(guī)則的漩渦，并且會(huì)導(dǎo)致雷達(dá)信號(hào)減退。與此同時(shí)，還會(huì)出現(xiàn)攪拌葉片導(dǎo)致微波信號(hào)產(chǎn)生虛假回波，尤其是低液位時(shí)，攪拌器帶來(lái)的影響會(huì)更大。

2.4 雷達(dá)液位計(jì)的日常檢查維護(hù)

從雷達(dá)液位計(jì)進(jìn)行日常的檢查和維護(hù)過程中看，主要檢查電源是否正常輸出以及檢查表體溫度是否正常。對(duì)儀表進(jìn)行通電以后，經(jīng)過幾分鐘以后，儀表可能就會(huì)正常運(yùn)行。如果發(fā)現(xiàn)儀表并沒有輸出，就應(yīng)當(dāng)對(duì)電源進(jìn)行檢查，并且對(duì)保護(hù)絲做出檢查，查看其是否被燒壞。針對(duì)那些不超過2個(gè)月停運(yùn)的情況，不必將儀表的電源切斷。雷達(dá)液位計(jì)運(yùn)行時(shí)，雷達(dá)頭的內(nèi)部所具備的溫度在65℃左右。一般情況下不會(huì)超過這個(gè)溫度，但如果被介質(zhì)的溫度過高，雷達(dá)內(nèi)部的使用溫度有可能會(huì)超過65℃。這個(gè)時(shí)候，維護(hù)人員可以將少量的儀表風(fēng)經(jīng)φ6×1的紫銅管吹到雷達(dá)的表頭處，將雷達(dá)表頭的溫度進(jìn)行降低。需要注意的是，降低溫度的方式絕不能利用水或者液體對(duì)元件進(jìn)行冷卻。雷達(dá)液位計(jì)在使用過程中，設(shè)備是連成一體的，并且整個(gè)系統(tǒng)均處于封閉形態(tài)。因此，在其日常運(yùn)行過程中，還需要對(duì)各個(gè)部件之間的連接位置的密封情況進(jìn)行檢查，查看其密封的是否良好。

3 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)雷達(dá)液位計(jì)測(cè)量過程中具備的特點(diǎn)以及測(cè)量的原理進(jìn)行詳細(xì)分析，并且對(duì)設(shè)備運(yùn)行過程中可能產(chǎn)生的故障進(jìn)行科學(xué)處理，此外，針對(duì)其特點(diǎn)，分析如何保證雷達(dá)液位計(jì)無(wú)故障長(zhǎng)周期運(yùn)行，針對(duì)故障處理，要從日常實(shí)踐中總結(jié)相應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)今后的工作提供一定的幫助。

[1]霍金海.導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)在汽包液位測(cè)量中的應(yīng)用[J].河南化工，2012（5）：50-51.

[2]劉冰.雷達(dá)液位計(jì)的測(cè)量原理與應(yīng)用[J].廣州化工，2012（07）：125-127.

[3]邵旻.雷達(dá)、導(dǎo)波雷達(dá)和超聲波液位計(jì)的應(yīng)用和選型分析[J].中國(guó)儀器儀表，2015（2）：44-48.

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1009-6434（2016）05-0081-01