雷达液位计在原油储油罐上的应用---赛谱自仪

     随着国家工业水平的快速发展，石油及其副产品在工业生产中发挥着越来越重要的作用，国家储备油库的建设越来越密集，油罐的性能要求也越来越高。雷达液位计是一种非接触式液位测量仪，它采用微波测量技术，根据发射反射接收原理进行工作。  

      一、雷达液位计的特点 

        雷达液位计最大的优点就是无论环境多恶劣的情况中，它都可以进行工作。它的特点主要有以下几点： 

        1.准确度较高。由于电磁波不受环境等外部条件下影响，雷达液位计没有任何零件和油罐内的介质接触，所以，它也不会受温度的压力和气体的影响，可以快速精确地测量出很多种介质的液位。

        2.可以测量出所有的介质。由于微波信号和可见光相似，所以，它也能穿透空间。但它的反射功率要受被测介质的导电性和介电常数影响。若介电常数越大时，它的回波信号的反射效果也就会很好。

        3.精确且可靠性较强。由于微波几乎不受外界干扰，它与测量介质不是直接接触，所以，几乎可以被运用到任何场所中。例如：液位测量、真空测量或者料位测量等等。由于被测量的物体都是使用一些高级材料制作而成，在十分复杂的化学和物理环境中的寿命都十分长久。还可以提供一些精确而可靠并且稳定的模拟量或者数字量的物位信号。

        4.适应范围较广。自罐体的形状来分析，雷达液位计可以对不同的卧罐和圆柱椎体罐、球罐以及柱形罐的液位都可以进行测量；而从其功能分析，也可以对缓冲罐和旁通管、储罐以及微波管的液位进行测量；而从测量的介质分析，不仅可以对液体和料浆进行测量，对颗粒的物体也可以进行精确的测量。

        二、雷达液位计在原油储油罐上的应用 

        1.雷达液位计原理。雷达液位计的基本工作原理是发射—反射—接收。雷发传感器的天线在发射电磁波信号时，都是以波束的形式发射出去的。发射波在被测物料的表面产生反射，反射回来的回波信号仍然由天线进行接收。发射和反射波束中的每一点在采样时，都使用超声的采样方法进行采集。信号通过智能处理器处理之后，得到介质和探头两间的距离，送到终端显示器进行显示和报警以及操作等。雷达液位计发射出的微波脉冲的能量不仅低而且还十分的短小，它要通过天线系统才可以发射才能接收得到。不过，雷达波的运行速度却是以光速进行的。它的运行时间可以使用电子部件转换成为信号。这种奇特的时间延伸方法可以保证在很短的时间内，进行稳定而又精确的测量。即使在工程比较繁杂的工作环境下，有虚假回波的存在，只要使用新型的处理技术和调试软件也可以准确的分析出物位所在的回波。现在使用的雷达液位计主要有两种测量方法：其一，高频连续波式，其二就是脉冲式。调频连续波是在频域中，进行信号的分析，而脉动冲式地是在时域中进行信号的分析。两者相比较而言，前者的测量精度较高，后者的测量精度较低。

        2.调频连续波方式液位计。雷达液位计信号从天线发射出去，经测量平面反射，回波被天线接收。这种工作模式的雷达液位计发射的微波是频率被线性调制的连续波，当回波被天线接收到时，微波发射频率已经改变。发射波与回波的频率差正比于天线到液面的距离。通过对频率差信号做快速傅立叶变换，频率差被

        转化为频谱差，进而换算出测量距离。发射频率随时间线性改变，当发射出去的连续波到达液面反射后，反射回来的信号频率比发射信号滞后了。测量系统通过天线发射频率固定的微波脉冲，经过物料表面产生反射后由测量系统所接收。雷达天线将接收到的反射微波脉冲传递给电子线路，微处理器对此信号进行处理，识别出微波脉冲在物料表面所产生的回波，并据此计算液位。

        3.雷达液位计的安装注意事项。雷达液位计在安装时，要与罐壁保持一定的距离，要避开加热盘管和其他罐的出入口，这样在进行测量时，雷达波才能精确的反映出真实的液位。锥体天线中，设有保护罩，它可以防止介质因冷出现凝固给测量带来影响。在内浮顶储罐上，要求导波管内部的表面平滑并不能有一点的瑕疵，同时，还要开两个对称的小孔。确保雷达在波的过程中，不受任何的干扰。燃料油的抛物面雷达一般设置在储罐的透光孔上。在安装时，要尽量满足以下条件：1）对于圆形状的储罐，液位计要和罐壁的距离最好保持在罐径的六分之一至四分之一之间，直径小的罐安装点与罐壁的最近距离不能少于30cm；2）在安装圆形罐位置时，不能选用其中间位置，这样会直接干扰信号，将会收不到有效信息；3）安装时，不能安装在被测液体流入口的正上方上；4）在信号波的范围内，不要安装一些限位开关或者温度传感器等装置；5）注意罐内壁的对称装置，例如：加热线圈和空间环状物以及障碍物等，这些都可能直接影响到测量的准确性；6）进行安装时，要把标记标在法兰的两个螺栓孔的正中间位置。7）安装时，喇叭的天线要与液面垂直，确保回波的质量，避免收到假回波。

        4.测量中常见的问题。雷达液位计在实际应中，也会出现测量值跃变、无输出等相关问题，这些问题都是可以检测出来和避免的。常见故障及原因分为以下几种：一是测量值没有变化。当出现测量值没有变化的情况，多数因为在波束范围内有固定的反射面，造成了强干扰。此时应着重检查罐壁、延长杆等部位是否有障碍物。另外，雷达液位计的电子模块如果出现故障，也会造成这个问题，应对电子模块进行及时的更新和维护。二是失波。失波即回波太弱，造成这个问题的主要原因是雷达液位计的天线方向与液面不垂直，页面有扰动或者有干扰。此时，应检查雷达天线上是否有结露现象或其他粘附物，应及时清洗天线并调整天线方向。三是测量值在固定的区间内跃变。出现这种现象的原因有两种，一是被测液面不稳定，有起伏，导致测得反射波的时间出现变化，二是原油挂壁现象严重，这种情况会削弱电磁波信号，导致测量值跃变。雷达液位计在使用过程中，如果出现错误代码，可以参照说明书上标注的相应故障代码进行处理。四是当雷达液位计从一个油罐转移到另一个油罐使用时，必须进行复位操作，因为只进行基本的参数设定就使用会造成雷达液位计的工作不稳定。

    测量测量原理: 时差相关原理流速: 0.01~25 m/s分辨率: 0.025 cm/s重复性: 0.15%读数,视应用而定精度 (流场充分发展且 径向对称)体复位后，雷达液位计对新的安装环境进行重新学习，然后设定参数，才能实现准确测量。

        雷达液位计有效地解决了多年来困扰油库的液面测量问题。实现了从接触测量到非接触式测量的液位测量的变化，大大提高了液位测量的精度。此外，雷达水平仪的结构设计简单，安装和操作方便，设备较少，不受环境限制，测量准确等。与传统的测量方法相比，雷达水平仪具有很大的优越性。因此，在未来很长一段时间内，雷达水平仪的应用将更加广泛。        参考文献： 

        [1]曹艳.雷达液位计在储罐自动计量中的应用[J].工业计量，2017，18（10）. 

        [2]景佩明，张军等.可视化设备管理系统研究与应用[J].天然气与石油，2015，31（6）.         [3]张明智.雷达液位计的应用[J].工业计量，2016，16（8）.

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