裴冬冬　牛瑞庆

摘要：通过介绍石油化工储罐雷达液位表的设计作为实例，着重对其设计的原理、特点以及实际安装应用进行论述。为我国石油化工储罐液位仪表的设计与实际应用提供一定的实践经验。

关键词：石油化工储罐液位仪表设计与实际应用

中图分类号：TE972.07 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）08（c）-0081-01

随着我国石油化工行业的快速发展，石油化工储罐液位仪表也朝着高度自动化、多功能与高精度不断发展。常见的石油化工储罐液位测量仪表包括雷达液位计、超声波液位计、伺服式液位计、磁致伸缩液位计、差压式液位计、浮体式液位计等。

1石油化工储罐雷达液位仪表的设计

1.1 设计原理

雷达液位计的工作原理就是发射-反射-接收。雷达传感器天线将电磁波信号以波束形式进行发射，在被测物料的表面，发射波会产生反射现象，同时天线将反射的回波信号进行接收。而对于发射与反射波束的采集，则利用超声采样的措施实现。智能处理器将接收到的信号进行处理后，计算得到探头与介意的间距，而后在终端显示器将处理结果进行操作、报警、显示等。由于雷达液位计所发送的微波脉冲的特点是能量低、极短且以光速运行，其运行的时间能够借助电子部件转化为物位信号，从而在短时间内保证其测量的精确性与稳定性。如果在处理较为复杂的工作情况时，即使有虚假回波存在，也能够利用调试软件与微处理技术将物位回波准确的分析出来。

目前雷达液位计的测量方法分为两种，一是脉冲式；二是调频连续波式。前者在时域中实现信号分析且精度较低，后者在频域中实现信号分析且精度较高。

1.2 雷达液位计的优点

在恶劣工作条件下能够实现精确的测量是雷达液位计的最大优点，不管是浆状、粉尘状、液体还是固体或是介质具有腐蚀性、毒性等状况下，雷达液位计都能够实现精确测量。其主要优点包括。

（1）适用范围广。雷达液位计适用于各类形状储罐液位的测量，包括圆柱锥体、柱形、卧形、球形等，而以罐体功能来划分，则包括旁通管、微波管、缓冲罐、储罐，从介质来划分，则包括料浆、颗粒、液体等。

（2）安全节能。雷达液位计所发射的微波功率较小，通常情况下不超过每平方厘米0.03MW，金属容器的外壁静电就能够对其起到屏蔽作用，因此雷达液位计的使用并不会受于场地的限制，同时对人体也不会产生任何危害。

（3）可靠性强且准确。雷达液位计所发射的微波不会受到干扰，由于微波不会直接接触被测介质，因此得到了更为广泛的应用，包括在料位测量、液位测量或是真空测量上。同时随着储罐新材料、新技术的广泛应用，雷达液位计同样能够提供长期稳定、准确可靠的数字量或模拟量物位信号数据。

（4）适用介质广。与可见光相同，微波信号能够对空间起到穿透作用，而被测介质的介电常数与导电性直接决定了雷达微波的发射功率。越大的介电常数，就能产生越好的回波反射效果。

（5）准确精度高。由于电磁波不会受到外界环境条件的影响与干扰且与储罐内介质并不产生直接接触。排除了气体、温度、压力等的影响后，就能够实现准确、快速地对不同介质的液位进行测量。

2石油化工储罐雷达液位仪表的应用

雷达液位仪表的天线形式包括杆状天线、抛物面天线、锥体天线等。其中杆状天线的特点是尺寸较小，其适用于测量腐蚀性或具备卫生要求的化工物料中的应用；而抛物面天线则适用于测量固料与液体的应用，由于抛物面天线的直径最大，相对其它的雷达波束也最窄，同时这种特性也使其能够适用于长距离测量，又因其最不敏感的就是环境的污染条件，因此也可适用于液态硫磺、沥青等严酷环境下的液位测量；锥体天线由适用于测量大范围应用场合，通常安装于导波管或是罐顶之上。

目前在我国普为常见的雷达液位计的品牌包括ENRAF、KROHN、E+H、SAAB等，虽然从特点与技术性能上来看，它们都不尽相同，但其实现原理基本相仿。

ENRAF雷达液位计所采用的是调频连续波式，其为四线制，精度±1mm，属于数字平面技术智能液位仪表。E+H为四线制，精度±3mm，发射频率为10GHz。KRONH NE为两线制，雷达频率26GHz，当其测量范围超过10m时，精度±0.03%，而当测量范围低于10m时，精度±3mm。SAAB雷达液位计的频率则为10GHz，分为高精度型、标准型与轻型三种，为两线制或四线制，其精度分别为±5mm、±10mm与±10mm。

计量级高精度的雷达液位计的测量原理所用的是FMCW式，即调频连续波式。除了沥青、燃料油等易冷凝且大粘度的储罐所使用的是抛物面天线之外，其余储罐一般使用的都是锥体天线形式。同时导波管被设计于内浮顶罐内，从而实现精确测量储罐的液位，同时设置就地指标表于地面，实时对储罐内的液位值进行显示，以便于现场操作人员进行检查与维护。

而在安装雷达液位计的过程中，则应注意与罐壁的间距，同时应与罐体出入口与加热盘管错开，从而保证测量雷达波能够将真实液位反映出来。同时应设置保护罩于锥体天线之上，以避免介质因冷凝而对测量產生影响。而在内浮顶储罐的导波管设置时，则应保证储罐的内表面无毛刺且光滑并有对称的小孔设置，使雷达回波的准确性不受干扰与影响。最后，应在储罐透光孔上设置燃料油抛物面雷达液位计。

3结语

综上所述，对石油化工储罐的液位进行准确测量是保证石油化工生产管理质量的重要环节。根据实际情况来选择相应的液位测量仪表，同时配置以自动控制系统，也是实现石油化工生产自动化管理的重要体现。

参考文献

[1] 吴旭翔，李宏.大型石油化工罐区储罐液位仪表的设计及应用[J].当代化工，2010，39（3）.

[2] 蒋晓蕾.大型储罐液位的测量方法[J].石油化工自动化，2003（4）.