在選擇雷達液位計時(shí),除了考慮應用工況的量程外,還需要考慮很多因素:被測介質(zhì)的介電常數、過(guò)程工藝中是否有掛料、腐蝕性、泡沫、液面的擾動(dòng)的影響,是否滿(mǎn)足(過(guò)程)溫度壓力的要求;固體表面的漫反射造成的信號的衰減。
下面就讓我們一起來(lái)了解一下雷達液位計的選擇要點(diǎn)吧:
1、介電常數
與頻率大小無(wú)關(guān),介電常數在雷達的使用中起著(zhù)重要的作用,因為所有雷達設備的回波強度均受到被測介質(zhì)介電常數的影響。具有高介電常數的介質(zhì)吸收的微波信號很少,會(huì )產(chǎn)生一個(gè)很強的回波信號,比如:水;低介電常數介質(zhì)會(huì )吸收信號,使回波信號減弱,比如:汽油、液化氣等。
介電常數小于2~3的介質(zhì)會(huì )影響回波信號的強度從而引起顯著(zhù)的衰減。介電常數一般會(huì )隨著(zhù)溫度的變化而變化,在很多溫度變化很大的過(guò)程工藝中,介質(zhì)的介電常數變化過(guò)大以至于小于2~3,可能會(huì )導致微波物位計不能獲得足夠的回波信號能量來(lái)進(jìn)行工作。
2、掛料
天線(xiàn)上的掛料會(huì )限制雷達的功能,常見(jiàn)的掛料是凝結水。液體應用中可能會(huì )使蒸汽凝聚到天線(xiàn)上,而其他應用中可能會(huì )把液體和漿料飛濺到天線(xiàn)上,導致由于掛料而可能消弱雷達的性能。根據不同的應用類(lèi)型,這些天線(xiàn)的掛料可能會(huì )影響液位的測量。
一般對于容易產(chǎn)生少量冷凝水的工況,選擇桿式天線(xiàn)會(huì )取得比喇叭天線(xiàn)更好的效果;但是,在容易發(fā)生介質(zhì)飛濺到天線(xiàn)上而產(chǎn)生掛料的工況中,適宜采用低頻的喇叭天線(xiàn)雷達,喇叭天線(xiàn)的結構可以防止介質(zhì)進(jìn)入喇叭口內影響電極的發(fā)射,而且,發(fā)射較長(cháng)的波長(cháng),使它們對厚的粘附物的敏感性降低,可穿透厚的粘附物。
由于信號較強,通過(guò)厚的天線(xiàn)粘附物仍能保持測量。另一個(gè)重要的因素是天線(xiàn)的構成成分。采用PTFE桿式天線(xiàn)的低頻雷達,具有抗化學(xué)腐蝕性能,清潔方便的優(yōu)點(diǎn)。在粘附物會(huì )造成嚴重掛料的應用(例如礦漿儲罐)中,可選用自清洗系統用來(lái)保持喇叭天線(xiàn)的清潔。這個(gè)系統使用空氣或液體來(lái)沖涮喇叭內部,每隔固定的間隔就進(jìn)行一次清洗。
3、腐蝕性
因為桿式天線(xiàn)的材質(zhì)一般都選用更耐腐蝕性的PTFE、PE、PP等材質(zhì),因此在很多有強腐蝕性的應用中,較多的選用桿式天線(xiàn);而喇叭天線(xiàn)因為一般都采用不銹鋼材質(zhì),其耐腐蝕性一般不如桿式天線(xiàn);當然也有些公司可以定制哈氏合金的喇叭天線(xiàn)或帶flon涂層的喇叭天線(xiàn)來(lái)滿(mǎn)足一些有一定復雜性而不能使用桿式天線(xiàn)而又有腐蝕性要求的工況。
4、泡沫
在反應釜和過(guò)程罐中,化學(xué)物品混合在一起會(huì )產(chǎn)生泡沫。雖然雷達不能穿透所有的泡沫進(jìn)行測量,但是它能過(guò)穿透其中的一些類(lèi)型,能夠獲得泡沫下面的液位。為了可靠測量,識別濕泡沫和干泡沫是很重要的。對于干泡沫,微波信號能夠穿過(guò)泡沫并檢測下面的液體表面。干泡沫在釀造行業(yè)較為常見(jiàn),與浴缸中的泡沫相似-輕且密度低。
對于中等密度的泡沫,信號被吸收或被散射,結果是不可預知,沒(méi)有規律的。對于濕泡沫,微波信號在泡沫表面發(fā)生反射。濕泡沫由非常小的泡沫構成,這使液體處于懸浮中。這些泡沫非常密集,與烈性啤酒中的泡沫相似。當雷達不能測量有時(shí)存在于儲罐中的濕泡沫/液體界面時(shí),它會(huì )對泡沫層的頂部產(chǎn)生一個(gè)非常穩定的回波。
雷達技術(shù)通常不適合用于可能存在泡沫的廢水深井。由于系統的自然特性,注入深井的成分會(huì )經(jīng)常變化。泡沫存在不可預知性,且取決于泡沫密度。當泡沫狀況保持穩定時(shí),雷達是可靠的。在啤酒行業(yè),雷達測量會(huì )穿透罐中的泡沫。在廢水行業(yè),在厭氧消化池的應用中,雷達用于測量泡沫的表面。
5、擾動(dòng)的液面
對于在擾動(dòng)容器里的波動(dòng)的表面,低頻的雷達物位計具有很好的表現。
低頻微波會(huì )產(chǎn)生一個(gè)較寬的波束角,覆蓋液體表面較大的面積。波動(dòng)會(huì )減小信號的幅值,但是,比起高頻波束來(lái),要減小的少得多。另外,當液面表面波的波長(cháng)與電磁波的波長(cháng)相同時(shí),會(huì )發(fā)生zui嚴重的衰減。波動(dòng)引起的衰減可以通過(guò)用來(lái)引導和限制波束角的靜態(tài)管或導波管限制傳輸信號來(lái)得到加強。
和超聲波的工作方式類(lèi)似,雷達物位計也可以通過(guò)啟動(dòng)攪拌器濾波器的功能來(lái)消除攪拌器的干擾。
6、粉狀固體
粉狀固體的物位的連續測量長(cháng)期以來(lái)一直是個(gè)難點(diǎn)。超聲波、重錘、TDR、電容等測量方式都曾經(jīng)被用于這一應用,但是均存在著(zhù)很多問(wèn)題而導致使用效果欠佳。
有些公司嘗試采用微波技術(shù)來(lái)測量粉狀固體的物位,由于電磁波具有很好的穿透粉塵的性能,因此也的確取得了一些成績(jì),但是其實(shí)際不太穩定的使用性能一直不能得到客戶(hù)的滿(mǎn)意。
7、溫度和壓力
雖然,溫度和壓力的影響對于電磁波的傳播基本沒(méi)有什么影響,但是過(guò)高的過(guò)程溫度或過(guò)大的過(guò)程壓力會(huì )損壞微波物位計的發(fā)射電極(天線(xiàn))。因為發(fā)射電極(天線(xiàn))通常采用PTFE的材質(zhì),因此雷達物位計的耐壓耐溫性能很大程度上取決于PTFE材質(zhì)。PTFE一般能夠承受200℃的過(guò)程溫度。有些公司設計了加長(cháng)的隔離管來(lái)降低過(guò)程傳遞到發(fā)射電極的溫度,使雷達物位計能夠應用于更高溫度的工藝中。通過(guò)壓縮氣體吹掃的方式,可以使微波物位計測量高溫的介質(zhì),比如:鋼水等。
在高壓的應用,一般都采用法蘭的過(guò)程連接。需要注意的是,根據不同的法蘭的標準,法蘭承受的zui大壓力會(huì )隨著(zhù)溫度的變化而不同:通常,溫度越高,法蘭的耐壓等級會(huì )下降。