雷达物位计在化工装置上的应用
摘要：介绍了雷达液位计的工作原理，仪表特性、安装要求等，并经过在长炼催化剂厂的实际应用，得出一些真实数据，证明了该类仪表在液位测量中的可行性及可靠性。对炼油、化工装置物位测量仪表的选用提供了参考依据。P.L.C.技.术.网——可编程控制器技术门户
关键词：雷达物位计 化工装置 物位测量 仪表自动化
容器的物位测量和控制是石油化工生产过程中最普遍的仪表自动化应用项目之一。它不仅关系到工艺过程的平稳操作和安全生产，而且对产品质量和产量的控制至关重要。物位测量仪表多种多样，如以往采用的有超声波、静压式、阻旋式、射频导纳式等等。
催化剂生产中有些贮罐的工况比较复杂，如存在着粉尘多，蒸汽弥漫、结垢、搅拌等诸多对物位测量的不利因素，导致仪表故障率高、维护量大、在线检修困难、使用周期短、测量效果不尽人意。为解决此类问题，长炼的工程技术人员进行了许多探索。近年来，随着科学技术的发展，一种新的物位计—雷达式物位计的采用解决了此类问题，本文通过现场调研的材料，对雷达物位计的应用作一总结分析。
一、雷达式物位计
1 雷达式物位计的构成
雷达式物位计主要由天线、发射和接收装置、信号处理器、操作面板、显示、报警等几部分组成。
2 雷达式物位计的工作原理
（1）PULSE脉冲技术
这种技术就是由雷达头发射一个脉冲信号，并测量从发出到接收回波的时间。这种技术根本上是一种模拟技术。
（2）FMCW(Frequency Modulated Continue Wave)，调频连续波技术
这种技术不是测量时间。雷达头发射连续变化的频率信号，雷达信号被液体表面反射后，天线接收回波。由于信号频率在改变，回波与信号发射瞬间的频率不同，该频率差正比于自雷达头到液面的距离。FMCW技术就是测量这种频率差，这是一种数字技术。
（3）导波雷达
导波雷达物位计运用ＴＤＲ原理(时域反射原理)，ＴＤＲ发生器产生一个沿导波杆向下传送的电磁脉冲波，当遇到比先前传导介质(空气或蒸发气)介电常数大的液体表面时，脉冲波会被反射。用超高速计时电路来计算脉冲波的传导时间，电磁脉冲波传输距离ｓ=ｖｔ，从而达到精确液位测量。
3 雷达式物位计的特点
（1）连续准确的测量
雷达式物位计不受温度、压力、气体的影响，与介质表面无接触，快速且精确地测量不同介质的物位。
（2）安全且节能
雷达式物位计不但可以在高温高压下进行测量而且极准确安全且节省能源，雷达式物位计的发射功率只有每平方厘米几个微瓦，因此可以不受任何限制将其应用于各种场合。在实际应用中，通过金属外壁就可将雷达信号完全屏蔽。雷达式物位计使用的材料的化学性和机械性都相当稳定，而且材料可以再循环利用。
（3）无需维修且可靠性强
雷达波不受干扰，由于雷达式传感器的各部件均不能被拆开而且没有机械磨损，所以雷达式物位计可以被应用于各种场合。通过使用高级材料，雷达式物位计对于极复杂的化学和物理条件都很耐用，它可以提供准确可靠且长期稳定的模拟量或数字量物位信号。
（4）几乎可以测量所有介质
雷达信号是否可以被反射，取决于两个因素：被测介质的导电性，被测介质的介电常数。所有导电的介质都能很好地反射雷达信号，雷达传感器可以测量所有介电常数大于1.5的介质（空气的介电常数是1），尽管介质的导电性不是很好，也能被很准确地测量。
二、雷达物位计的应用
化工装置尤其是催化剂工艺生产过程中液态介质的储存、交换、沉淀、升温反应等都离不开容器中物位的检测，以前长炼催化剂厂物位测量主要采用以下仪表：浮子钢带物位计、静压/差压液位计、超声波液位计等。浮子钢带液位计安装复杂，精度不高，维护量很大，许多由于年久失修逐渐被淘汰。静压/差压液位计有是罐内投入式安装，有的是罐外单法兰或双法兰安装，测量时如果介质温度及密度发生变化，会使测量结果产生较大误差。超声波液位计是非接触测量仪表中较常用的一种，价格较适中，比较适合催化剂罐体中腐蚀的液体的测量，但是，有些罐体温度高、蒸汽大、有些带有搅拌，液面波动较大，对这些槽罐的液位测量，超声波液位仪表不能正常工作。因此，多采用人工检尺的原始方法，很繁琐，尤其是在气候恶劣的条件下，给工人带来不安全因素。随着催化剂生产技术水平的提高，为适应化工装置DCS系统中的仪表自动化的要求，长炼催化剂厂大NAY装置、LAY装置和超稳装置分别选用了雷达物位计测量罐体物位，2001年至今在以上装置共安装投用了45台雷达物位计，主要用于催化剂生产中搅拌罐液位的检测。应用情况表明，雷达物位计在化工装置各类液态介质不同工艺条件下均能实现液位的自动检测，具有很大的优越性，进一步提高了催化剂的生产自动化水平，成效显著。