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导波雷达液位计原理以及测量局限性的分析

作者: 来源: 发布时间:2020-10-31 11:43:08

 导波雷达液位计的测量原理

        导波雷达液位计(GWR)技术基于时域反射法(TDR)原理。低功率纳秒脉冲与浸没在过程介质中的探针一起被引导。当脉冲到达要测量的材料表面时,部分能量会反射回发射器,并且所产生和反射的脉冲之间的时间差会转换为距离,从该距离可以计算出总液位或界面液位。
 
        脉冲的传播速度受介质电介质的影响。行程时间的这种变化是可预测的,并可以补偿测量值。产品的反射率是测量性能的关键参数。介质的高介电常数(DC)可提供更好的反射率和更长的测量范围。
导波雷达液位计信号传播示意图
        当测量两个不混溶层的界面能级时,第yiliu体应具有较低的介电常数。来自该第一低介电流体的反射是微弱的。这允许其余信号检测这两种流体之间的界面。对于介电率为2的流体(例如,油),只有不到5%的信号反射回变送器。
 
        界面测量精度取决于两种液体之间的上层介质电介质和独特的界面(几毫米的低乳化层)。
 
导波雷达液位计的局限性
        虽然导波雷达液位计在许多情况下都可以工作,但是在选择探头时需要采取一些预防措施。有几种探头样式可用,并且应用,长度和安装限制会影响它们的选择。除非使用同轴电缆类型的探头,否则探头不应直接与金属物体接触,否则会影响信号。
 
        如果应用倾向于发粘或涂层,则仅应使用单根探针。如果存在污染风险,则zui好使用单头探头(因为涂层可能导致产品跨过双引线的两根引线桥接,或者在同轴探头的内引线和外管之间桥接,并可能导致液位读数错误)。
 
        对于粘性或粘性应用,建议使用PTFE探针以促进产品流动。也可能需要定期清洁。涂层引起的zui大误差为1–10%,具体取决于探头类型,介电常数,涂层厚度和产品表面上方的涂层高度。单探头上存在油膜不会有任何影响。
 
        市场上一些先进的GWR具有先进的诊断功能,能够检测探头上的堆积物。这表明表面信号与噪声相比有多好,何时清洁探头(可预测性维护)。
 
        在同轴探头的推荐下,GWR可用于低温应用(例如-196°C)。可能需要适当的隔热措施以减少上部的结冰(例如,对喷嘴进行隔热)。
 
        泡沫应用中的GWR测量取决于泡沫的性质:轻,通风或致密而重,高或低电介质等。如果泡沫具有导电性和致密性,则变送器可以测量泡沫的表面。如果泡沫的导电性较差,则微波可能会穿透泡沫并测量液体表面。此类申请应视具体情况而定。根据泡沫的性质,GWR可能会检测到泡沫/液体界面或泡沫的顶部或液体的顶部。
 
        GWR不适合水沙接口。由于沙子被埋在水中,而水是一种高电介质(DC = 80),因此变送器只能看到水。对于所有溶于水的介质,情况也是如此。
 
        不同的参数(因素)会影响回波,因此zui大测量范围会根据应用而有所不同,具体取决于:
  • 干扰探头附近的物体
  • 介电常数较高的介质可提供更好的反射并允许更长的测量范围
  • 储罐气氛中的表面泡沫和颗粒可能会影响测量性能
  • 应避免在探头上形成厚涂层或污染,因为它会缩小测量范围,并可能导致错误的液位读数。
 
导波雷达液位计的选型
GWR提供准确而可靠的接口测量,可用于多种应用。这是一种自上而下的直接测量方法,因为它可以测量到产品表面的距离。
 
对于清洁的液-液界面和/或清洁的液-气界面,应考虑使用GWR。
 
无法通过乳液,泡沫,液体积聚或结晶进行GWR界面测量(沉积会导致读数错误)。
 
GWR液位仪的精度是液体介电常数的函数。在确定可能测量的流体在其可能组成和工作条件的整个范围内的介电常数时,应格外小心。
 
容器内部(例如支撑件和加强件)不应在液位测量设备附近或雷达路径内。
 
GWR需要相对平坦的流体表面。如果表面湍流,则应考虑静井。
 
对于长探针,探针的下端应装有附加的带有固定孔的不锈钢圆筒,以确保充分固定在容器底部。
 
安装在传感器笼或立管中的GWR切勿与笼/立管内部接触。可以使用定心盘。定心盘应在探头和笼子/立管内部之间提供隔离。
 
GWR传感器笼/立管的测量范围应仔细研究。对于侧面传感器笼/立管,zui大测量范围应在上部和下部分接头的中部(轴)之间。
 
雷达的主要优点是压力,温度和大多数蒸汽空间条件的变化不会影响其液位测量的准确性。而且,对于流体的介电常数,电导率或密度的变化,不需要补偿。
 
改变密度是主要问题之一,这是使用置换器等较老技术测量液位或界面时的问题。由于工艺或环境条件的变化,它们更有可能发生,因此对基于密度的技术的可靠性和准确性有更大的影响。
 
此外,导波雷达液位计没有活动部件,因此维护成本极低。GWR易于安装,即使罐中有液体,也可以轻松替换较旧的技术。
 

 

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