苯乙烯儲(chǔ)罐液位計(jì)選型
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苯乙烯是用苯取代乙烯的一個(gè)氫原子形成的有機(jī)化合物，是生產(chǎn)聚苯乙烯的主要原料。根據(jù)介質(zhì)易燃、易聚合的特性，苯乙烯儲(chǔ)罐液位計(jì)設(shè)置高液位報(bào)警和低液位報(bào)警。現(xiàn)場(chǎng)也應(yīng)有液面指示，液面指示器zui好裝在地面附近。
苯乙烯儲(chǔ)罐液位計(jì)選型選用導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)以導(dǎo)波桿(纜)結(jié)構(gòu)作為傳輸介質(zhì),具有信號(hào)損耗小、回波質(zhì)量高及能耗損失低等諸多優(yōu)點(diǎn),測(cè)量效果不受真空、密度變化、壓力變化、劇烈的空氣流動(dòng)及劇烈的溫度變化等影響,同時(shí)對(duì)粉塵環(huán)境和揮發(fā)性液體的氣相成分、物料表面的波動(dòng)、泡沫和障礙物相對(duì)不敏感,還可測(cè)量界位。基于上述諸多優(yōu)勢(shì),導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)在環(huán)保、化工、石油、食品、醫(yī)藥、造紙、水處理、電力、水泥、煤粉及塑料等領(lǐng)域或行業(yè)應(yīng)用廣泛。
波雷達(dá)液位計(jì)的工作原理：
雷達(dá)液位計(jì)采用時(shí)域反射原理(Time Domain Reflectometry,TDR),電磁脈沖以光速沿鋼纜或?qū)РU(纜)傳播,當(dāng)遇到被測(cè)介質(zhì)表面時(shí),部分脈沖被反射形成回波并沿相同路徑返回到脈沖發(fā)射裝置,發(fā)射裝置與被測(cè)介質(zhì)表面的距離同脈沖在其間的傳播時(shí)間成正比,進(jìn)一步計(jì)算發(fā)射脈沖和回波脈沖的時(shí)差就能得到發(fā)射電路到該介質(zhì)接觸點(diǎn)的距離[2,3]。行程時(shí)間原理(TOF):發(fā)射出一個(gè)機(jī)械波或電磁波,該波以波速C進(jìn)行傳播,波在介質(zhì)表面被反射,接收反射波,測(cè)量運(yùn)行時(shí)間T,計(jì)算接收中心與反射表面的距離D=T×C/2。
導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)采用TDR原理與等效時(shí)間采樣(Equivalent Time Sampling,ETS)技術(shù),測(cè)量發(fā)射與反射脈沖之間的時(shí)間差,通過等效時(shí)間采樣技術(shù)將納秒級(jí)的傳導(dǎo)時(shí)間放大為毫秒級(jí),采用優(yōu)化的識(shí)別算法進(jìn)行處理,對(duì)虛假回波進(jìn)行有效抑制和屏蔽,從而達(dá)到測(cè)量的目的。
導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)：
常見的回波法液位儀表有:超聲波物位計(jì)、非接觸雷達(dá)及導(dǎo)波雷達(dá)等。
超聲波是機(jī)械波,機(jī)械波在傳播過程中會(huì)受到傳播介質(zhì)穩(wěn)定程度的影響。引起空氣波動(dòng)的因素很多,如粉塵、氣浪、蒸汽及料流等,同時(shí)會(huì)降低回波質(zhì)量,致使液位計(jì)很難識(shí)別出有效回波,直接影響測(cè)量效果。超聲波在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用時(shí)要考慮被測(cè)介質(zhì)的空間狀態(tài)和表面狀態(tài),當(dāng)粉塵及氣浪等現(xiàn)象嚴(yán)重時(shí),建議用低頻超聲波物位計(jì)。
Radar一詞來源于無線電探測(cè)和測(cè)距(Radio Detection and Ranging),因非接觸式雷達(dá)物位計(jì)發(fā)射和接收的是電磁波,相比超聲波液位計(jì)有諸多優(yōu)點(diǎn),即精度高且使用范圍廣等,而且發(fā)射與接收均不與測(cè)量介質(zhì)接觸;高頻電磁波易于長(zhǎng)距離傳輸,可測(cè)量大量程;測(cè)量不受液面上部空間氣相條件變化的影響。雷達(dá)液位計(jì)發(fā)射和接收高頻(GHz)電磁波,通過計(jì)算發(fā)射波和回波時(shí)間進(jìn)行液位測(cè)量,與超聲波液位計(jì)相比優(yōu)點(diǎn)突出:超聲波液位計(jì)聲納所發(fā)出的聲波是一種通過大氣傳播的機(jī)械波,大氣成分會(huì)引起聲速的變化,如液體蒸發(fā)汽化會(huì)改變聲波的傳播速度,從而引起超聲波液位測(cè)量的誤差,電磁波可在氣體介質(zhì)中傳播,并且氣體的波動(dòng)變化不影響電磁波的傳播速度,故雷達(dá)液位計(jì)就有了更加廣泛的應(yīng)用空間。
導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)則彌補(bǔ)了雷達(dá)測(cè)量液位中的缺陷,雷達(dá)液位計(jì)+導(dǎo)波桿(纜)=導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì),導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)多了一個(gè)能定向集中傳輸電磁波的導(dǎo)波體,為信號(hào)至液面往返傳輸提供了一條高效通道,導(dǎo)波雷達(dá)輸出到探頭的信號(hào)能量非常小,約為常規(guī)雷達(dá)發(fā)射能量(1.0MW)的10%(約0.1MW)[4],信號(hào)衰減保持在***小程度,因而不能用于測(cè)量介電常數(shù)很低(小于1.4)的液體。此外由于導(dǎo)波雷達(dá)耗能小,采用回路供電而不是單獨(dú)的交流供電,從而節(jié)省了安裝費(fèi)用。普通雷達(dá)為非接觸式測(cè)量,導(dǎo)波雷達(dá)為接觸式測(cè)量,這樣就意味著導(dǎo)波雷達(dá)更需要考慮介質(zhì)的腐蝕性和粘附性,而且過長(zhǎng)的導(dǎo)波雷達(dá)纜繩安裝和維護(hù)相對(duì)困難。測(cè)量固體物料時(shí),導(dǎo)波雷達(dá)還要考慮導(dǎo)波桿(纜)的受力情況,也是由于受力的原因一般用導(dǎo)波雷達(dá)的測(cè)量距離不會(huì)很長(zhǎng)。在一些特殊工況導(dǎo)波雷達(dá)有明顯優(yōu)勢(shì),如罐內(nèi)有攪拌且介質(zhì)波動(dòng)大的工況,用底部固定的導(dǎo)波雷達(dá)測(cè)量要比變通雷達(dá)穩(wěn)定;還有小罐體內(nèi)的物位測(cè)量,由于安裝測(cè)量空間小(或罐內(nèi)干擾物較多)[5],一般普通雷達(dá)不適用,這時(shí)導(dǎo)波雷達(dá)的優(yōu)勢(shì)就顯現(xiàn)出來了;還有低介電常數(shù)的工況,無論雷達(dá)還是導(dǎo)波雷達(dá)測(cè)量原理都是基于介質(zhì)介電常數(shù)的差別,由于普通雷達(dá)發(fā)射的波是發(fā)散的,當(dāng)介質(zhì)介電常數(shù)過低時(shí),信號(hào)太弱測(cè)量不穩(wěn)定,而導(dǎo)波雷達(dá)波是沿導(dǎo)波桿(纜)傳播信號(hào)的,因而相對(duì)穩(wěn)定;另外一般的導(dǎo)波雷達(dá)還有底部探測(cè)功能,導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)可以根據(jù)底部回波信號(hào)修正測(cè)量結(jié)果,使信號(hào)更為穩(wěn)定準(zhǔn)確。
導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)選型注意事項(xiàng)
1、選用導(dǎo)波雷達(dá)物位計(jì)必須要確認(rèn)測(cè)量介質(zhì)的粘稠度，如果測(cè)量介質(zhì)很粘稠就不適合選用導(dǎo)波纜繩桿子這種接觸式的測(cè)量方式，掛料會(huì)影響信號(hào)的發(fā)射接收產(chǎn)生虛假信號(hào)。
2、如果測(cè)量的介質(zhì)是腐蝕性的就要選用導(dǎo)波纜繩套四氟或者桿子套四氟的產(chǎn)品。
3、量程的界定，量程一般我們就算安裝法蘭面往下到距離罐底的垂直距離，這個(gè)參數(shù)一定要準(zhǔn)確，纜繩蕞下端探頭距離罐底至少30mm的預(yù)留空間，保證探頭不要接觸金屬罐底產(chǎn)生干擾信號(hào)。纜繩可以預(yù)留長(zhǎng)一點(diǎn)，這樣到了現(xiàn)場(chǎng)如果長(zhǎng)了還可以自己裁剪，但是如果斷了就需要重新定做纜繩所以，我們?cè)诖_定參數(shù)時(shí)一定要把纜繩的長(zhǎng)度確認(rèn)清楚，免得到了現(xiàn)場(chǎng)無法正常測(cè)量。
4、選用導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)要確認(rèn)儲(chǔ)罐內(nèi)是否有攪拌扇葉的位置在哪，扇葉距離管壁很近就不適合用導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)，或者加旁通管來測(cè)量。纜繩或者桿子距離管壁至少要大于300mm。
5、如果測(cè)量的液體介質(zhì)介電常數(shù)很低的話可以參考用導(dǎo)波雙纜的雷達(dá)液位計(jì)，效果會(huì)好一些。
6、探頭末端如需要固定的場(chǎng)合應(yīng)用有兩種固定方式：絕緣固定和非絕緣固定。
（一）絕緣固定是指被測(cè)介電常數(shù)較低且固定在金屬罐底時(shí)的絕緣固定方式
（二）非絕緣固定是指被測(cè)介質(zhì)介電常數(shù)很高且罐體為金屬材料、介電常數(shù)很低的材料或與被測(cè)介質(zhì)介電常數(shù)非常接近的材料時(shí)所采用的非絕緣的固定方式。
注意事項(xiàng)
1：測(cè)量范圍從波束觸及罐低的那一點(diǎn)開始計(jì)算，但在特殊情況下，若罐底為凹型或錐形，當(dāng)物位低于此點(diǎn)時(shí)無法進(jìn)行測(cè)量。
2：若介質(zhì)為低介電常數(shù)當(dāng)其處于低液位時(shí)。
3：理論上測(cè)量達(dá)到天線尖端的位置是可能的，但是考慮到腐蝕及粘附的影響，測(cè)量范圍的終值應(yīng)距離天線的尖端至少100mm。
4：對(duì)于過溢保護(hù)，可定義一段安全距離附加在盲區(qū)上。
5：較小測(cè)量范圍與天線有關(guān)。
測(cè)量范圍從波束觸及罐低的那一點(diǎn)開始計(jì)算，但在特殊情況下，若罐底為凹型或錐形，當(dāng)物位低于此點(diǎn)時(shí)無法進(jìn)行測(cè)量。
若介質(zhì)為低介電常數(shù)當(dāng)其處于低液位時(shí)，罐底可見，此時(shí)為保證測(cè)量精度，建議將零點(diǎn)定在低高度為C的位置。
對(duì)于過溢保護(hù)，可定義一段安全距離附加在盲區(qū)上。
較小測(cè)量范圍與天線有關(guān)。
雷達(dá)式液位計(jì)安裝時(shí)應(yīng)注意下面一些問題：
（1）發(fā)射天線中心軸線與被測(cè)物料表面保持垂直，并與罐壁至少保證30cm的間距。
（2）天線喇叭口的前端應(yīng)伸入料罐內(nèi)部，以減少由于安裝接管和設(shè)備間焊縫所造成的發(fā)射能量損失。
（3）避免安裝于貯罐中心位置，因?yàn)檫@樣會(huì)使虛假回液增強(qiáng)。
（4）不要安裝在加料口的上方主要為防止加料時(shí)可能產(chǎn)生輻射被被測(cè)液面反射的有效回波大得多的虛假回波。
安裝方法推薦距離
(1)墻至安裝短管的外壁：離罐壁為罐直徑1/6處，較小距離為200mm。不能安裝在入料口的上方
(2)不能安裝在中心位置如果安裝在中央，會(huì)產(chǎn)生多重虛假回波，干擾回波會(huì)導(dǎo)致信號(hào)丟失。如果不能保持儀表與罐壁的距離，罐壁上的介質(zhì)會(huì)黏附造成虛假回波，在調(diào)試儀表的時(shí)候應(yīng)該進(jìn)行虛假回波存儲(chǔ)。
雷達(dá)液位計(jì)訂貨選型需要知道的數(shù)據(jù)：
1、被測(cè)量的介質(zhì)類型，液體還是固體。如果是液體：液面是否有蒸汽、霧氣、泡沫、波浪、攪拌、漂浮物；如果是固體：是否有粉塵。
2、介質(zhì)的最低～最高溫度，最低～最大壓力。
3、介質(zhì)的腐蝕性，如果是放在罐子內(nèi)的，雷達(dá)液位計(jì)需要知道罐子的材質(zhì)，有沒有防腐的襯里。
4、高頻雷達(dá)液位計(jì)是否需要防爆、防腐。
5、測(cè)量范圍是幾米，要求盲區(qū)是多少。
6、連接方式：法蘭連接、螺紋連接。
7、工作環(huán)境：例如敞口的池子、有蓋板的池子、臥罐、立罐、球罐，罐子是否同大氣壓等。
8、工作電壓：24VDC。
9、輸出信號(hào)：4～20mA電流。
