石化行業(yè)的煉制過程中，經(jīng)常會碰到液化氣球罐和瀝青罐的液位測量，但由于液化氣的介電常數(shù)εr＜1.9，而瀝青由于粘度過大且其高溫蒸汽容易在測量儀表上產(chǎn)生掛料現(xiàn)象，因此對這兩種介質的測量一直以來沒有一個很好的解決辦法，這一問題已困擾用戶多年。本文介紹的這種新型液位計——Saab雷達液位計，它就很好的解決了這些問題。
雷達液位計的測量原理
雷達液位計是由發(fā)射器頭和天線部分組成，發(fā)射器以連續(xù)變化的頻率向液體表面發(fā)送微波信號。當被反射的信號返回到天線時，它便與正在送出去的信號混合。由于發(fā)射器連續(xù)地改變被發(fā)射信號的頻率，在發(fā)射與反射信號之間將會有一個頻率差。該液位計把這兩個信號混合起來，產(chǎn)生了正比于至液體表面距離的低頻信號。這信號可很精確地測量，能實現(xiàn)快速、可靠與精確的液位測量。
Saab雷達采用一個最佳的微波頻率10GHz，這就減少了對蒸汽、泡沫及天線 污染的靈敏度，并且使雷達波束保持狹窄，以最大限度減小來自罐壁與干擾物體的影響（如圖1所示）。
Saab雷達液位計的主要特點
1．容易安裝、無移動部件、無需維修。
2．精度高、可靠性最高。
3．超高靈敏度與獨特信號處理特點可處理困難的工藝過程條件。
4．高度靈活性，發(fā)射器頭與天線都有互換性。
5．廣泛系列的天線與型式可在所有應用中提供最好性能。
6．用基于微軟視窗的PC軟件或經(jīng)就地帶鍵盤的顯示器實現(xiàn)人－機對話式的設置。
7．輸出為疊加于HART的4～20mA信號、數(shù)字式Profibus DP或TRL2現(xiàn)場總線信號。
Saab雷達液位計的應用
Saab雷達采用當代先進的微波技術達到高可靠性和高精度。它不但測量許多固料，而且還測量液體與漿料的液位。該計量儀表可操作在范圍廣泛的溫度、壓力、蒸汽氣體混合物及各種工藝過程條件。
主要應用包括：
1．化工與石化儲存容器及工藝儲罐
2．制藥業(yè)反應器
3．食品與飲料制造業(yè)
4．煉油工藝容器
5．水及污水處理
6．水電力發(fā)電及水壩
7．水泥、粉末、木片屑及其它固料測量應用
在液化氣球罐上的應用
液化氣是石油產(chǎn)品之一，是由煉廠氣或天然氣(包括油田伴生氣)加壓、降溫、液化得到的一種無色、揮發(fā)性氣體，其介電常數(shù)εr＜1.9，液化程度受溫度、壓力變化影響很大，因此對于傳統(tǒng)的機械式液位測量儀表就無法準確的測量其液位。表1為不同液位測量儀表的比較：
Saab的RTG3960雷達就是專用與液化石油氣、液化天然氣及輕烴等介質的液位測量，該雷達安裝的導波管保證了雷達即使在液體表面沸騰的條件下也具有足夠強的回波。作為一個選項，液位計可配備一個測量氣相壓力的壓力傳感器，這為得到高精度的液位起到了保證。
在瀝青罐上的應用
瀝青由于其粘度高（運動粘度達到了1000mm2/s左右），易凝固，且在罐內(nèi)由于高溫（200℃左右）產(chǎn)生蒸汽易產(chǎn)生掛料現(xiàn)象，這就給液位的測量帶來了困難，因此對這種情況的測量可以用間接的方法測得，例如利用多點溫度測量來間接了解罐內(nèi)液位的情況，但這種方法得到的液位并不是罐內(nèi)液位的真實反應。
為了解決象瀝青這樣產(chǎn)品的液位測量，Saab開發(fā)出了拋物面天線的RTG3930雷達液位計，拋物面天線是對污染最不敏感的天線類型，這種設計型式能夠使雷達波能量更集中于主力方向，減少了天線自身的回波，另外該天線型式的冷凝物自流除技術的應用，也使它很好的解決了象瀝青這樣介質的液位測量。
目前Saab雷達在中國石油克拉瑪依石化分公司的液化氣球罐及瀝青罐上已有了良好的應用，在實際測量中，測量精度完全達到設計精度要求，滿足了用戶監(jiān)測要求（圖2）。
雷達液位計使用當中應注意的問題
1．液位計安裝口的要求
為了使微波能夠不受干擾地傳播，液位計管嘴的尺寸應保持在針對不同天線所規(guī)定的極限值內(nèi)（見圖3、表2）。
為了得到最好的測量性能，建議天線的末端應在管嘴之外。見圖4
2．自由空間的要求
按照圖5說明，把液位計以這樣的方式定位，即允許微波傳播而沒有來自罐壁的干擾。為實現(xiàn)最佳性能，應考慮下列建議：
（1）應力求避免在雷達波束中有障礙物。
（2）發(fā)射器的安裝應遠離進料口，因此口引發(fā)湍流工況。
（3）應選擇盡可能大的天線，以確保天線的增益最大。
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