標題英普瑞電子淺談雷達液位計在石油化工領域的應用

目前用于儲罐的液位測量技術非常多。根據測量方式，可以分為接觸式和非接觸式。

一、接觸式測量方法主要有人工檢測尺、浮子式鋼帶液位計、伺服式液位計、靜壓式液位計、磁致伸縮液位計、射頻導納液位計等。

二、非接觸式測量方法主要有超聲波液位計、雷達液位計等

 其中目前市場上常用的可以滿足貿易級液位計要求的測量方式有：磁致伸縮液位計、伺服式液位計、雷達液位計、靜壓式液位計等，靜壓式液位測量系統（HTG）因為過于過于復雜，維護量大等缺點，使用量越來越少。而雷達液位計作為一種高精度的液位測量方式，因其量程大、安裝方便、維護量低等優點，越來越多的得到客戶的認可和接受；而且近幾年，雷達液位計的價格也逐年降低，也使很多普通的用戶也開始采用起雷達液位計作為儲罐的液位測量方案

雷達液位計測量原理及特點

      雷達液位計又稱微波液位計（Radar），是取英文詞組“RAdioDetectionAndRanging”的詞頭字母而來的縮寫詞。微波物位計朝一個目標發射電磁波，電磁波井發射后返回發射源。安裝在發射源處的接收器捕獲到反射波，并把它與發射波作比較，確定目標的存在和它到發射源的距離。

    目前市場常見的微波物位計采用的工作原理主要有連續調頻和脈沖兩種。

     雷達液位計采用線性的調制的高頻信號，一般都是采用10GHz或24GHz微波信號。它是一種基于復雜數學公式的間接測量方法，由頻譜計算出物位距離。天線發射出被線性調制的連續高頻微波信號并進行掃描，同時接收返回信號。發射微波信號和返回的微波信號之間的頻率差與到介質表面的距離成一定比例關系。

脈沖雷達液位計，與超聲波技術相似，使用時差原理計算到介質表面的距離。設備傳輸固定頻率的脈沖，然后接收并建立回波圖形。信號的傳播時間直接與到介質的距離成一定比例。但是與超聲波使用聲波不同，雷達使用的是電磁波。它利用好幾萬個脈沖來“掃描”容器并得到完整的回波圖。

    雷達液位計的典型波段為5.8GHz、10GHz、24GHz。通常我們稱5.8GHz（或6.3GHz）的頻率為C波段微波；10GHz的頻率為X波段微波;24GHz（或26GHz）的頻率為K波段微波。

    由于雷達液位計的增益系數和波束角的大小和微波的波長以及雷達液位計的喇叭口尺寸大小有關系。因此，越來越多的雷達液位計制造商開始研發采用高頻率微波技術來改善雷達液位計的性能。同時，采用高頻技術后，可以在提高雷達性能的同時，大大縮小天線的尺寸，使安裝更加方便。

    由于雷達液位計采用的微波是一種電磁波，在傳播的過程不需要傳輸媒介的傳遞，因此基本上不需要考慮揮發性氣體和蒸汽、溫度、壓力（真空）、甚至粉塵的影響。而且，由于是基于回波反射測距的原理（TOF），對雷達液位計來說，不存在磨損等問題，因此基本不需要維護；頂部安裝的方式也使安裝更加方便；而且由于微波的特性，相對其它液位測量方式，它的精度一般都能達到0.1%（全量程）的精度。由于雷達液位計具有這不可比擬的優點，越來越多的儲罐用戶開始采用雷達液位計來替代其他技術。

    根據儲罐介質的特性，這里將各種儲罐測量分為輕油及原油、重油、瀝青、液化氣、腐蝕性介質五種。

    1、輕油的測量

    典型的輕油介質為汽油、石腦油、石油等。一般會產生一定的揮發性氣體，介電常數較低（<3）。

2、重油的測量

    典型的重油介質為柴油等，其介電常數一般>3，有一定揮發性氣體�？梢圆捎玫皖l的ProbeLR或LR200直接測量（如圖4）。

    3、瀝青的測量

    瀝青（液態）的介電常數也比較低，一般在3左右（根據溫度）；而且液態的瀝青一般需要用高溫來維持，伴隨著高溫一般都會有一定的水蒸氣；瀝青的特性比較粘，很容易產生一定的掛料的現象。

    高溫（>100?C）的工況，一般都需要選擇PTFE材質的天線，而不能選擇PPS的天線；為了防止掛料的影響，可以選擇喇叭口天線；但水蒸氣一般會導致冷凝水的產生，經試驗表明，桿式天線對冷凝水的敏感程度要小于喇叭口天線，因為桿式天線的有效發射電磁波的面積要遠大于喇叭天線（發射電極只有筆尖大�。�；瀝青的介電常數較低，在天線所產生的少量掛料一般都可以被雷達液位計的電磁波穿透；由于瀝青介質的掛料比較粘稠，采用清洗裝置的作用并不是很明顯，因此筆者并不建議采用清洗裝置用于測量瀝青。

因此，對于儲罐內攪拌、掛料非常嚴重的瀝青應用，可以采用帶喇叭口的LR200，喇叭口大小應不小于DN150（6”）;而對于溫度較高，冷凝水現象比較明顯的工藝中，可以采用全PTFE的桿式天線為佳：采用不銹鋼屏蔽段的PTFE天線對口徑較小的安裝立管的屏蔽效果較好，但是屏蔽長度如果選得太短了，無法延長；采用全PTFE的天線的屏蔽段長度可以根據安裝立管的長度自由方便地延長，但是在小口徑（≤DN80）的安裝立管會對天線的工作產生影響。因此，最好在安裝雷達液位計安，應對安裝立管的口徑和長度提出要求。

    4、液化氣的測量

    液化氣包括液化天然氣（LNG）和液化石油氣（LPG）兩種。典型的液化氣介質有：丙烷、丁烷等。

    主要的特點是：介電常數一般都非常低（1.5～1.8）；高壓低溫儲存；防爆要求；通常用球罐存儲，球罐的高度一般在10～28m不等。