董民

【摘 要】介绍雷达物位计的测量原理，探讨它的选型，安装以及使用中的故障处理，分析原因解决使用中的问题。

【关键词】雷达物位计；FMCW

随着我国的工业发展水平在不断提高，也推动了仪表行业的快速发展，其中，雷达物位计作为其中最常用的测量仪器被越来越广泛应用。智能雷达物位计凭借自身特殊的非接触式测量的特性，经常被应用于对有污染性和腐蚀性的介质进行准确的测量，主要适用于化工、石化、化纤、食品行业及一般工业应用。随着雷达物位计在市场普遍应用，本文以KROHNE公司BM70X系列雷达物位计为例，着重探讨它的选型，安装以及使用方面的一些常见问题，分析原因解决使用中的问题。

1.雷达物位计简介

KROHNE公司BM70X系列雷达物位计采用非接触式测量方法。该技术目前较成熟测量技术在化工、石化等过程工业领域，由于被测介质普遍存在高温、高压腐蚀、挥发、冷凝等复杂工况，且对测量仪表有防爆要求。相比与超声波，微波传播的自身特点决定了雷达物位计的使用优势.连续准确测量：由于雷达物位计不与被测介质接触，且受温度、压力、气体等影响非常小。维护方便，操作简单：雷达物位计具有故障报警及自诊断功能。适用范围广：非接触式测量，方向性好，传输损耗小，可测介质多。安装简单：在各行业应用中，雷达物位计可直接安装到储罐顶部，安装十分简单。

产品特性，10Ghz FMCW非接触雷达技术，具有高精度，高稳定性，高可靠性；二线（四线）制供电4-20MA+HART输出，PD-CAT软件支持，模块化设计，免维护。

2.雷达物位计的基本测量原理

雷达液位计目前有两种主要使用的测量方式，微波脉冲（PTOF）测量方式，连续波线性调频（FMCW）测量方式.，FMCW优点是使用更高更宽的微波信号，能够更好的分辨反射信号，更容易降低烦扰信号的影响；更高的发射频率，更小的发射角度，更好的抗反射信号干扰；更高的发射频率，对于相同量程测量，能够使用更小的天线直径。

BM70X雷达物位计使用的是（～10GHz）高频信号.这个信号能够在测量间频率不断线性增加（频率扫描）的技术.雷达信号由发射天线，介质表面反射，并被再次接收频率差信号Δf的过程.频率差Δf是根据实际发射频率与接收频率的差值计算出来的.它直接对应着信号传输的距离.频率差通过FFT（傅立叶）公式转换成频谱.信号传输的距离根据这个频谱可以计算出来.物位的高度就是罐的高度与这个距离的差值。

3.雷达物位计的选型

根据雷达液位计设计使用环境的不同，选型要求必须考虑一下几个条件：

3.1被测介质的介电常数

被测介质的导电性，介电常数，不小于1.5；当介电常数小于3时，建议使用静井式测量；对于杆状天线侵入介质测量，要求介电常数不小于4。

3.2测量精度

普通型雷达液位计测量精度±10mm.分辨率1mm；高精度雷达液位计精度可达±1mm.分辨率0.1mm.根据实际使用要求选择。

3.3使用环境

工业生产环境复杂，物位测量有储存罐，过程罐，搅拌罐等，液体，浆料及固体颗粒材料；测量量程小于20m或者更大。复杂环境使用抗干扰强的仪表。

综上必须提供的参数：介质名称、压力、温度、密度和介电常数，罐高、量程，电源，防爆型式和等级，法兰标准、口径、压力等级及材质。出厂仪表缺省设置值，出厂仪表都配带有配置清单供用户参考；如缺省设置罐高：10米，缺省死区：300/400/500MM，缺省量程：10米-死区，4～20mA对应缺省罐高。

4.雷达物位计的安装

仪表的安装在使用中也是重要的环节，只有科学合理的安装，才能避免干扰，测量部稳定等外来因素，使仪表使用安全可靠。

4.1仪表要垂直于物料表面（平行于测量槽壁）安装，才能产生正常反射接受信号，安装位置要求如下

（1）喇叭口天线或不带静井的杆状天线：般测量固体物位，如料仓（漏斗型）建议安装位置为1/4D（D为料仓直径），罐高度的1/7H（H为罐的高度）。

（2）天线应该探出管口以下。法兰尽可能水平安装（偏差角度小于2度）。

（3）管状天线和带静井的天线可以安装在罐的任意位置。

（4）对圆柱形卧式罐，推荐使用静井或管状天线，避免多次反射。

（5）如果天线不能探出罐口，要使用天线延长将喇叭口引出（天线延长可以100～2000mm，可以相接）。

（6）特殊情况下可以使用弯曲天线延长，以达到避开罐内复杂阻挡物的目的。

4.2杆状天线

注意引出管内径和杆状天线探到罐内长度要求（如标准探入罐内长度大于200mm）。

4.3静井、外浮筒和管状天线

静井或外浮筒的内径≤喇叭口径+10mm，防止间隙过大产生多重反射。考虑液体的流通及沉积物，静井底端要高于罐底100～150mm，静井结构不能从罐底起测。

5.雷达物位计常见问题以及处理方法

雷达液位计是一种免维护仪表，可长期稳定可靠运行，实际应用中问题，多来于安装不合理，信号干扰等：

5.1仪表无指示

检查步骤，查看电源供电仪表端子电压，回路电流有无，液晶显示部分有无异常。

5.2仪表有故障代码

检查方法，查看代码含义，清除错误信息，或根据代码要求进行处理，与供货商联系。

5.3仪表指示不准确，经常波动

仪表使用中出现测量误差较大，或者测量数值波动情况，可能原因为安装位置不符合要求，零点位置不准确，所在位置干扰信号较大，如在料位进出口，以及其他情况：

选型造成使用问题，选型中忽视介电常数的影响，现场环境复杂又未安装静井，造成仪表接受反射信号较弱，不能正常测量。

安装位置不合理，造成强干扰信号，仪表不能正常测量，更换其他安装位置；记录仪表空罐谱，增强抗干扰能力。

仪表参数设置不合理，造成测量故障，重新确认现场使用要求，罐高，量程，死区设置的是否合适，确认修改。

定期清理仪表天线部分，是否会有挂料等情况出现，造成信号减弱，或增加保温，冷却吹气系统等。

6.结语

综上所述，雷达物位计仪表技术的应用，只要在选择时，合理选型，正确安装，它一定能在生产中发挥其卓越的性能，随着科技的发展，雷达仪表技术工艺的不断完善，雷达物位计仪将会更广泛的应用，推动为我国工业化不断发展前进。

【参考文献】

[1]乐嘉谦，王立奉.化工仪表维修工.化学工业出版社，2009.

[2]王用民.雷达物位计的特性及应用.华北石油设计，2007.

[3]杨建昌，王萍.雷达物位计在原油计量中的应用.油气储运，2009.