雷達液位計的優點及在化工生產中的應用

宋俊紅 張春艾

【摘? 要】雷達液位計是通過天線向被測介質物位發射微波，然后測出微波發射和反射回來的時間而得容器內液位的一種儀表。其特點是無位移、無傳動部件、非接觸式測量、不受溫度、壓力、蒸氣，氣霧和粉塵的限制，適用于黏度大的介質、有毒或無毒衛生型介質、有腐蝕性介質的物位測量。雷達液位計沒有測量盲區，精度可以做得很高，液位測量誤差最高可達1mm（特殊的可做到0.1mm），故可以作為商用計量儀表。

【關鍵詞】雷達液位計;微波;介質

雷達液位計采用高頻振蕩器作為微波發生器，發生器產生的微波用波導管將它引到輻射天線，并向下射出。當微波遇到障礙物，例如液體液面時，部分被吸收，部分被反射回來。通過測量反射波與液面反射波之間某種參數關系來實現液位測量。目前有兩大類雷達液位計，一類是發射頻率固定不變，通過測量發射波與反射波的運行時間，并經過智能化信號處理器，測出被測液位的高度。另一類測量發射波與反射波之間的頻率差，并將這頻率差轉換為與被測液位成比例關系的電信號。這種液位計的發射頻率不是一個固定頻率，而是一等幅可調頻率。

使用雷達液位計時，被測介質的壓力和溫度對測量有很大影響。

雷達液位計在傳播發射微波時，不需要空氣作為傳媒介質，所以介質溫度的變化對微波的傳播速度幾乎沒有影響，但是，雷達液位計的傳感器和天線部分卻不耐高溫，所以這部分的溫度不能太高，否則便不能正常工作。雷達液位計在測量高溫介質時，需要采用空氣或水強制冷卻等措施來降溫，或者使天線喇叭口和最高液位之間留有一段距離，以免天線受高溫影響。雷達液位計所測的儲罐操作溫度不同，不同公司的產品相差甚多，通常在-40～150℃之間，有的可達300℃。

雷達液位計在傳播微波信號時也不受空氣密度的影響，所以雷達液位計在真空和受壓狀態下都能正常工作，但是，由于液面計的結構原因，當容器內的操作壓力高到某一范圍時，雷達液位計便會產生較大的測量誤差，所以不能超過這一允許壓力。

被測介質的哪些特性會影響雷達液位計的使用呢？

由于雷達液位計的測量原理和微波的傳播特性有關，所以介質的相對介電常數、液體的湍動和氣泡等被測物料的特性會對微波信號造成衰減，嚴重的甚至不能工作。

雷達液位計發射的超高頻厘米波是以空間波形式沿直線傳播的。當遇到被測介質時，微波會產生反射和折射。反射的程度和被測介質的相對介電常數有關，相對介電常數越大則反射率的損耗越小，如若介質的電導率大于10mS/cm，則會全部被反射回來，否則任何介質都會產生反射和折射式，使微波的有效反射信號的強度受到衰減。

物料的相對介電常數是表征介質極化的一個物理量，它是由物料本身的特性決定的，因此不同的物料就有不同的相對介電常數，由于過小的相對介電常數會造成微波的有效信號衰減，所以每種雷達液位計都有一個最小的相對介電常數，用戶在選用雷達液位時，先要考慮物料的相對介電常數，以使雷達液位計正常工作。

不同公司的雷達液位計對最小相對介電常數的要求是不同的，這是因為介電常數的大小與溫度和電磁場有關，而不同公司的雷達液位計，它們在結構設計上對溫度和電磁場的要求是不同的，所以對介電常數的要求也不同，一般在1.5～2。但隨著產品在工程上應用經驗的不斷豐富和采用的綜合軟件技術的不斷提高，有些公司的雷達液位計對相對介電常數的最低值越來越小，因而連相對介電常數只有1.2～1.9的液態烴也可測量。

由于液體的湍動和泡沫對微波有散射和吸收作用，因此湍動和泡沫也會使微波信號受到衰減，從而影響雷達液位計的正常測量，為此在選購和安裝雷達液位時，還要考慮液體的湍動和泡沫情況。

如果雷達液位計要測量的液體范圍較小，也就是微波的傳輸途徑較短，在這種情況下，微波信號即使受到衰減，也還是可以測量的。

安裝雷達液位計的注意事項。

1、安裝雷達液位計時，應避開進料口、進料簾和漩渦，因為液體在注入時會產生幅度比被測液位反射的有效回波大得多的虛假回波。同時，漩渦引起的不規則液位會對微波信號產生散射，從而引起有效信號的衰減，所以應避開它們。

2、對于有攪拌器的容器，雷達液位計的安裝位置不要在攪拌器附近，因為攪拌時會產生不規則的漩渦，它會造成雷達信號的衰減。同時，攪拌器的葉片也會對微波信號造成虛假的回撥，特別是被測物體的相對介電常數較小和低液位時，攪拌器所造成的影響更為嚴重。

3、當雷達液位計用于測量腐蝕性和易結晶的物體液位時，為了防止介質對傳感器的影響，制造商一般都采用帶有聚四氟乙烯測量窗和分離法蘭式結構。這些部件的溫度不能太高，聚四氟乙烯的最高溫度為200℃，為了避免高溫對雷達天線的影響，也為了防止膜片上存在的結晶物影響儀表正常工作，要求法蘭端面和最高液位之間至少有100～800mm的安全距離。

雷達液位計出現故障時應如何檢查和處理呢？

雷達液位計在使用時，如果儀表輸出老是在最大值，這很可能是石英窗下面有水柱，用水沖洗后便會正常工作。但是，如果石英晶體粘上物料或臟污物質，則需要及時清潔，方法是：關掉球閥，拆下罩子法蘭和石英窗法蘭，用綢布蘸酒精、汽油等溶劑擦楷石英表面，不可用堿性溶劑擦拭，最后要將石英玻璃擦干楷凈。

在清洗過程中，不要拆開石英固定螺釘，不要用金屬鉗子，以免損傷石英表面的噴涂層。重裝石英窗法蘭時，石墨不銹鋼纏繞墊圈要按工廠要求更換新的。

雷達液位計在使用時應進行哪些日常維護？

雷達液位計的日常檢查維護主要是要看電源電壓和輸出電流是否正常。如果投運后儀表沒有輸出，則應檢查電源是否真正接上，并檢查保險絲是否燒壞，對于不超過兩個月的短期停運儀表電源不必切斷。

結論：總之，雷達液位計是一種經濟高效，維護簡單的測液位儀表，值得大力推廣。基于雷達液位計的多種特點，其被廣泛的應用于化工生產的液位計量。若用于腐蝕性較強或危險大的液體液位計量時，通常在外部再增加一套帆板液位計。避免雷達液位計失靈故障時，液位有顯示，防止危險性液體外溢造成事故。

（作者單位：陜西陜化煤化工集團有限公司）