本文分析介紹西門子公司雷達液位測量技術(shù)常見油品和液化氣液位測量的可能測量方案的選擇。

和諧創(chuàng)實業(yè)(林工:專業(yè)代理西門子超聲波液位計、雷達液位計、雷達液位計、電磁流量計、壓力變送器等系列產(chǎn)品

摘要:分析介紹了西門子公司雷達液位測量技術(shù)在常見油品和液化氣液位測量中可能應(yīng)用的測量方案的選擇。

雷達液位測量儲罐介電常數(shù)液化氣

abstract:thispreprateintroductsandasstheposionsolutionofsimensiderdarleveltechnologytomerfamiliarkindsofoilandliquid。

Keywords:Radar，Level，oil tank，DK，LPG

一、油罐是油田煉油廠、油庫、石油碼頭和大石油化工企業(yè)普遍需要的儲存設(shè)備，通過測量油罐內(nèi)液體介質(zhì)(各種石油化工產(chǎn)品)的溫度、壓力、液位、密度等參數(shù)，計算油罐中液體的體積量和質(zhì)量儲量，可以實現(xiàn)現(xiàn)代化生產(chǎn)中的資產(chǎn)管理需求。 油罐對液位測量的要求不同，一般分為工藝水平和貿(mào)易水平。 貿(mào)易液位計的精度要求非常高，容器內(nèi)需要測量，一般要求測量精度達到±的1mm； 工藝液位計的精度要求是±； 5~15mm之間，對液位計測量的可靠性和穩(wěn)定性要求相對嚴格，測量目的一般是為了防止水箱突出、抽真空等事故。 不同容器的大小和種類不同，測量介質(zhì)的特性和工藝條件也不同，因此可以從客戶的實際情況中合理選擇液位計，設(shè)計液位測量解決方案，優(yōu)化客戶的投資zui。 [b]二、水箱液位測量技術(shù)[/b]目前，水箱液位測量技術(shù)非常多。 根據(jù)測量方式，可分為接觸式和非接觸式。 接觸式測量方法主要有尺度、浮動式鋼帶液位計、伺服式液位計、靜壓式液位計、磁致伸縮液位計、射頻導(dǎo)納液位計等。 非接觸式測定方法主要是

超聲波液位計、雷達液位計等。 其中，滿足目前市場上常用的貿(mào)易液位計要求的測量方式有磁致伸縮液位計、伺服液位計、雷達液位計、靜壓式液位計等，靜壓式液位計( HTG )過于復(fù)雜，具有維護量多等缺點，使用量少。 雷達液位計作為高精度的液位測量方式，由于其范圍大、安裝容易、維護量低等優(yōu)點，得到越來越多的客戶的認可和接受，而且近年來雷達液位計的價格也逐年下降，很多普通用戶也把雷達液位計裝箱

三、雷達水平測量原理和特征雷達液位計又稱微波液位計( Radar )，英語短語“ RAdio Detection And Ranging” 的首字母縮寫。 微波液位計向目標發(fā)射

電磁波

電磁波井發(fā)射后，返回發(fā)射源。 設(shè)置在發(fā)射源處的接收器捕獲反射波，并且將所捕獲的反射波與發(fā)射波進行比較以確定目標位置與發(fā)射源之間的距離。 目前市場上常見的微波液位計采用FMCW (連續(xù)調(diào)頻)和脈沖兩種工作原理。 FMCW雷達液位計采用線性調(diào)制的高頻信號，而通常采用10GHz或者24GHz的微波信號。 這是一種基于復(fù)雜數(shù)學(xué)公式的間接測量方法，從譜中計算物位距離。 天線發(fā)射線性調(diào)制的連續(xù)的高頻微波信號進行掃描，同時接收返回信號。 輻射微波信號和反饋微波信號之間的頻率差與到介質(zhì)的表面的距離成比例。 脈沖雷達液位計與

超聲波技術(shù)相似，用時差原理計算到介質(zhì)表面的距離。 設(shè)備發(fā)送固定頻率的脈沖，接收回波模式并創(chuàng)建。 信號的傳播時間與直接到介質(zhì)的距離成比例。 但是…

超聲波使用聲波，但雷達使用聲波

電磁波。 利用數(shù)萬脈沖“ 掃描” 得到容器和完整的回聲圖。 雷達液位計的典型帶寬是5.8 GHz、10GHz和24 GHz。 通常，5.8GHz (或6.3GHz )頻率是c帶微波的10GHz頻率是24GHz (或26GHz )頻率是k帶微波。 雷達液位計的增益系數(shù)與束角大小、微波波長和雷達液位計的喇叭口大小有關(guān)。 因此，越來越多的雷達液位計制造商開始了采用高頻微波技術(shù)改善雷達液位計性能的研究開發(fā)。 同時，通過采用高頻技術(shù)，可以提高雷達的性能，同時大幅度縮小天線的尺寸，使設(shè)置變得容易。 雷達液位計采用的微波

電磁波在傳播過程中不需要傳播介質(zhì)，因此幾乎不需要考慮揮發(fā)性氣體、蒸汽、溫度、壓力(真空)以及粉塵的影響。 另外，由于基于回波反射測距的原理( TOF )，雷達液位計沒有磨損等問題，因此幾乎不需要維護的頂座方式也容易安裝，另外，由于微波的特性，相對于其他液位的測量方式，其精度通常為0.1% (全通道) 雷達液位計有著無與倫比的優(yōu)點，越來越多的儲罐用戶開始采用雷達液位計來代替其他技術(shù)。

四、解決方案西門子公司自1998年推出*臺智能雷達液位計IQ160以來，陸續(xù)推出基于各種工作原理和頻率的雷達液位計，形成比較完善的產(chǎn)品線，能夠滿足各種過程介質(zhì)的測量需求。 Sitrans LR系列雷達目前包括Probe LR、LR200、LR300和LR400四系列產(chǎn)品。 Probe LR是一種經(jīng)濟高效的雷達液位計。 這是用雙線式電路供電的5.8GHz頻率雷達液位計，測量儲罐和工藝儲罐的液體和漿料的水平和體積。 Probe LR是揮發(fā)性化學(xué)品、溫度梯度、真空或常壓等工況的理想選擇，如油庫、化學(xué)儲罐、化學(xué)反應(yīng)儲罐和長量程的應(yīng)用。 其范圍為20 m，精度為總量公稱的0.1% (圖1 )。

LR200兼具Probe LR的所有優(yōu)點，并且提供了不同標準安裝方案(包括各種標準法蘭和螺釘)以及不同天線的選擇(包括小波鼠標天線、桿式天線、波導(dǎo)天線等)，從而大大滿足不同過程的需要。 Probe LR和LR200采用一體化的全封裝設(shè)計外殼，使設(shè)計具有高密封性、耐沖擊性、耐腐蝕性。

SITRANS LR 400是一種微波爐連續(xù)調(diào)頻( FMCW )雷達測量儀，可用于測量zui高50米的儲罐，在低介電常數(shù)介質(zhì)(輕油、液化氣等)測量中也取得了良好的測量效果。 可以獲得優(yōu)良的信號反射率而與介質(zhì)的介電常數(shù)無關(guān)。 具有先進的回波處理算法，可為惡性固體應(yīng)用提供可靠的測量。 其測定精度為±； 5mm (參照圖2 )。 根據(jù)儲罐介質(zhì)的特性，本文將各種儲罐的測量分為輕油、原油、重油、瀝青、液化氣、腐蝕性介質(zhì)5種。 1 .輕油測定的典型輕油介質(zhì)有汽油、石腦油、石油等。 一般產(chǎn)生一定的揮發(fā)性氣體，介電常數(shù)低( <； (3)。

低頻雷達( Probe LR/LR200+波導(dǎo)管)。 用低頻(6GHz )雷達液位計直接測量的話，信號過于微弱，波浪有可能脫落，一般要求安裝波導(dǎo)管。 例如，Sitrans LR200的波導(dǎo)管的配置能夠滿足輕油的液位測量(圖3 )。 為了要求波導(dǎo)的制造工藝包括在金屬材料( zui是304或316不銹鋼)的內(nèi)壁光滑、不具有明顯的焊接(需要無縫焊接或焊接)的適當(dāng)位置出現(xiàn)排氣孔，一般來說，在波導(dǎo)的頂部，微波信號必須是適量的開放面積(取決于介電特性(粘度)而從底部穿過液面 此解決方案通常用于容器高度小于5到10米的應(yīng)用程序。 高頻雷達( Sitrans LR400 )。 采用高頻雷達液位計，不需要輔助措施(高頻雷達在特性上一般不推薦用于波導(dǎo)管)，可以測量輕油的液位。 在一些高容器中，制作波導(dǎo)管的成本和設(shè)置成本高，而且許多長波導(dǎo)管根據(jù)環(huán)境的變化，一定的變形可能影響雷達液位計的測量效果和精度，因此，選擇高頻Sitrans LR400測量大量輕油容器的總投資成本是低頻率 2 .重油測定的典型重油介質(zhì)為柴油等，其介電常數(shù)一般>； 有一定的揮發(fā)性氣體。 可以使用低頻Probe LR或LR200直接測量(圖4 )。

瀝青的測定瀝青(液態(tài))的介電常數(shù)也低，一般為3左右，而且，液態(tài)瀝青一般需要維持在高溫，伴隨高溫的水蒸氣的瀝青特性比較粘稠，容易發(fā)生一定的條帶現(xiàn)象。 高溫( >； 100º； c )的情況下，一般需要選擇PTFE材質(zhì)的天線，PPS的天線(例如Probe LR )為了防止無法選擇的掛物的影響，可以選擇喇叭口天線，但水蒸氣一般會引起冷凝水的產(chǎn)生，桿式天線對冷凝水的影響較大

電磁波的面積遠大于喇叭天線(放射電極僅為筆尖的大小)瀝青的介電常數(shù)低，天線中產(chǎn)生的少量帶通常能夠以雷達水平進行測量

電磁波透過的瀝青介質(zhì)股線比較粘稠，采用清洗裝置的作用不明顯，筆者不建議在瀝青的測定中采用清洗裝置。 因此，罐內(nèi)攪拌、懸掛非常嚴重的瀝青應(yīng)用可采用帶喇叭口的LR200，喇叭口大小為DN150(6” ]； 在溫度高、結(jié)露現(xiàn)象顯著的工藝中，采用不銹鋼屏蔽段的PTFE天線對口徑小的安裝立管的屏蔽效果高，但屏蔽長度過短則無法延長的采用全部PTFE的天線的屏蔽段的長度取決于安裝立管的長度 DN80 )的安裝立管會影響天線的工作。 因此，zui設(shè)置雷達液位計，要求設(shè)置立管的口徑和長度。

4、液化氣的測定液化氣有液化氣( LNG )和液化氣( LPG )兩種。 典型的液化氣介質(zhì)有丙烷、丁烷等。 主要特征是介電常數(shù)一般非常低( 1.5~1.8 )。 高壓低溫貯藏； 防爆要求通常用球罐儲藏，球罐高度通常為10~28m。 目前雷達液位計測量液化氣主要有兩種方式。 一種利用旁路管道用低頻雷達( Sitrans LR200 )測量。 該方式對旁通管制作的要求非常高，旁通管質(zhì)量不好，因此即使使用效果差的范圍寬的盆，旁通管也過長，容易發(fā)生扭曲現(xiàn)象，無法測量雷達液位計。 使用LR200安裝在旁通管或波導(dǎo)管上測量液化氣的解決方案由于各種原因不成功

盒子。 另一種采用高頻雷達對低介電常數(shù)介質(zhì)的良好輻射特性，直接測量液化氣液面。 Sitrans LR400能夠直接測定介電常數(shù)為1.5的低介質(zhì)，能夠滿足液化氣的測定。 安裝位置可以在球罐的頂部選擇，可以在球罐的頂部直接開孔，為了確保維護方便，一般在LR400上安裝帶球閥的安裝立管(推薦DN>； 150較好)，便于隨時拆卸和維護或粗旁通管(直徑6~10” 以上)上。 Sitrans LR400在國內(nèi)獨山子石化煉油廠應(yīng)用，取得了良好的應(yīng)用效果。 現(xiàn)場使用測試表明，LR400的測量精度和重現(xiàn)性有很好的效果。

5、腐蝕性介質(zhì)測定的典型腐蝕性介質(zhì)為硫酸、硝酸、堿性燃燒、鹽酸等。 大多數(shù)腐蝕性介質(zhì)對不同的雷達天線材料要求不同濃度的腐蝕性介質(zhì)具有高介電常數(shù)的揮發(fā)性氣體(煙)具有不同的腐蝕性，許多腐蝕性介質(zhì)的揮發(fā)性氣體具有一定的滲透能力，使用一段時間后，可能滲透到儀表的電子部分或天線中

電機的發(fā)射部分損壞了雷達液位計。 使用什么樣的雷達天線測量腐蝕性介質(zhì)，一般通過調(diào)查化學(xué)互換表來確認。

1 ) :不適用于溫度高的硫酸2 ) :能夠承受鹽酸干燥氣體3 )；

超聲波不適合硝酸、硝酸揮發(fā)性氣體對的測定

超聲有強吸收作用4 ) :液氨氣有很強的滲透作用，需要選擇一體化墊片的氣密型設(shè)計。 :可使用:使用效果一般:不可使用NA :考慮到很多腐蝕性介質(zhì)的揮發(fā)性氣體也不知道具有腐蝕性和滲透性，因此為了防止凸緣的腐蝕和揮發(fā)性氣體通過凸緣連接部滲透，一般選擇將凸緣墊圈一體化的選項。 此外，許多酸堿罐產(chǎn)生大量的水蒸氣和泡沫。 這需要根據(jù)實際情況進行適當(dāng)?shù)倪x擇:水蒸氣產(chǎn)生冷凝水的嚴重應(yīng)用，采用桿式天線的泡沫厚度和成分不同，正確測量微波能否透過泡沫起著重要的作用，具體的分析和積累很多經(jīng)驗是必要的。

五、結(jié)語近年來雷達液位計在石油化工領(lǐng)域的應(yīng)用研究和西門子不斷研制新產(chǎn)品新技術(shù)，西門子雷達液位計在各種儲罐中的應(yīng)用也越來越成熟和成功

個案也在增加。 筆者相信隨著雷達技術(shù)的發(fā)展和成熟，雷達液位計將成為測罐水平的主流。

以上就是西門子雷達液位計量表在儲罐的應(yīng)用文章的全部內(nèi)容