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導波雷達液位計原理以及測量局限性的分析

作者: 來源: 發布時間:2020-10-31 11:43:08

 導波雷達液位計的測量原理

        導波雷達液位計(GWR)技術基于時域反射法(TDR)原理。低功率納秒脈沖與浸沒在過程介質中的探針一起被引導。當脈沖到達要測量的材料表面時,部分能量會反射回發射器,并且所產生和反射的脈沖之間的時間差會轉換為距離,從該距離可以計算出總液位或界面液位。
 
        脈沖的傳播速度受介質電介質的影響。行程時間的這種變化是可預測的,并可以補償測量值。產品的反射率是測量性能的關鍵參數。介質的高介電常數(DC)可提供更好的反射率和更長的測量范圍。
導波雷達液位計信號傳播示意圖
        當測量兩個不混溶層的界面能級時,第yiliu體應具有較低的介電常數。來自該第一低介電流體的反射是微弱的。這允許其余信號檢測這兩種流體之間的界面。對于介電率為2的流體(例如,油),只有不到5%的信號反射回變送器。
 
        界面測量精度取決于兩種液體之間的上層介質電介質和獨特的界面(幾毫米的低乳化層)。
 
導波雷達液位計的局限性
        雖然導波雷達液位計在許多情況下都可以工作,但是在選擇探頭時需要采取一些預防措施。有幾種探頭樣式可用,并且應用,長度和安裝限制會影響它們的選擇。除非使用同軸電纜類型的探頭,否則探頭不應直接與金屬物體接觸,否則會影響信號。
 
        如果應用傾向于發粘或涂層,則僅應使用單根探針。如果存在污染風險,則zui好使用單頭探頭(因為涂層可能導致產品跨過雙引線的兩根引線橋接,或者在同軸探頭的內引線和外管之間橋接,并可能導致液位讀數錯誤)。
 
        對于粘性或粘性應用,建議使用PTFE探針以促進產品流動。也可能需要定期清潔。涂層引起的zui大誤差為1–10%,具體取決于探頭類型,介電常數,涂層厚度和產品表面上方的涂層高度。單探頭上存在油膜不會有任何影響。
 
        市場上一些先進的GWR具有先進的診斷功能,能夠檢測探頭上的堆積物。這表明表面信號與噪聲相比有多好,何時清潔探頭(可預測性維護)。
 
        在同軸探頭的推薦下,GWR可用于低溫應用(例如-196°C)??赡苄枰m當的隔熱措施以減少上部的結冰(例如,對噴嘴進行隔熱)。
 
        泡沫應用中的GWR測量取決于泡沫的性質:輕,通風或致密而重,高或低電介質等。如果泡沫具有導電性和致密性,則變送器可以測量泡沫的表面。如果泡沫的導電性較差,則微波可能會穿透泡沫并測量液體表面。此類申請應視具體情況而定。根據泡沫的性質,GWR可能會檢測到泡沫/液體界面或泡沫的頂部或液體的頂部。
 
        GWR不適合水沙接口。由于沙子被埋在水中,而水是一種高電介質(DC = 80),因此變送器只能看到水。對于所有溶于水的介質,情況也是如此。
 
        不同的參數(因素)會影響回波,因此zui大測量范圍會根據應用而有所不同,具體取決于:
  • 干擾探頭附近的物體
  • 介電常數較高的介質可提供更好的反射并允許更長的測量范圍
  • 儲罐氣氛中的表面泡沫和顆??赡軙绊憸y量性能
  • 應避免在探頭上形成厚涂層或污染,因為它會縮小測量范圍,并可能導致錯誤的液位讀數。
 
導波雷達液位計的選型
GWR提供準確而可靠的接口測量,可用于多種應用。這是一種自上而下的直接測量方法,因為它可以測量到產品表面的距離。
 
對于清潔的液-液界面和/或清潔的液-氣界面,應考慮使用GWR。
 
無法通過乳液,泡沫,液體積聚或結晶進行GWR界面測量(沉積會導致讀數錯誤)。
 
GWR液位儀的精度是液體介電常數的函數。在確定可能測量的流體在其可能組成和工作條件的整個范圍內的介電常數時,應格外小心。
 
容器內部(例如支撐件和加強件)不應在液位測量設備附近或雷達路徑內。
 
GWR需要相對平坦的流體表面。如果表面湍流,則應考慮靜井。
 
對于長探針,探針的下端應裝有附加的帶有固定孔的不銹鋼圓筒,以確保充分固定在容器底部。
 
安裝在傳感器籠或立管中的GWR切勿與籠/立管內部接觸??梢允褂枚ㄐ谋P。定心盤應在探頭和籠子/立管內部之間提供隔離。
 
GWR傳感器籠/立管的測量范圍應仔細研究。對于側面傳感器籠/立管,zui大測量范圍應在上部和下部分接頭的中部(軸)之間。
 
雷達的主要優點是壓力,溫度和大多數蒸汽空間條件的變化不會影響其液位測量的準確性。而且,對于流體的介電常數,電導率或密度的變化,不需要補償。
 
改變密度是主要問題之一,這是使用置換器等較老技術測量液位或界面時的問題。由于工藝或環境條件的變化,它們更有可能發生,因此對基于密度的技術的可靠性和準確性有更大的影響。
 
此外,導波雷達液位計沒有活動部件,因此維護成本極低。GWR易于安裝,即使罐中有液體,也可以輕松替換較舊的技術。
 

 

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