根據(jù)行業(yè)趨勢為特定應(yīng)用選擇合適的導(dǎo)波雷達(dá)液位測量系統(tǒng)

很少有測量在應(yīng)用，操作和變化方面同樣普遍和廣泛。該測量被定義為確定兩個(gè)媒體之間的現(xiàn)有接口的位置。這些介質(zhì)通常是流體，但它們可以是固體或固體和流體的組合。界面可存在于液體和氣體，液體及其蒸氣，兩種液體，或顆�；蛄骰�固體和氣體之間。


許多技術(shù)可用于測量這些接口，每種接口都有自己的優(yōu)勢和局限性。較佳選擇取決于具體應(yīng)用的性質(zhì)，包括要測量的過程，所需的準(zhǔn)確度和可靠性，以及經(jīng)濟(jì)考慮和約束。設(shè)計(jì)工程師必須具備各種類型的測量設(shè)備的工作知識(shí)，作為選擇和實(shí)施較適合特定應(yīng)用的系統(tǒng)的指南。以下是目前使用的水平測量方法列表：
視覺
液壓頭
可變置換器
電容
電導(dǎo)
聲波和超聲波
雷達(dá)
光纖
核
熱
激光
重量和稱重傳感器
旋轉(zhuǎn)和振動(dòng)槳
靜壓罐測量（HTG）
對(duì)于特定應(yīng)用選擇大量類型和設(shè)備以便選擇可行的方法，這可能是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)，特別是對(duì)于測量領(lǐng)域的新手或初學(xué)者而言。本文將介紹較常見的關(guān)卡技術(shù)，重點(diǎn)是頭型和雷達(dá)。

視覺測量技術(shù)
該方法包括熟悉的應(yīng)用，例如視鏡，蘸棒，引線，帶有砝碼的鋼帶，以及通過透明或半透明容器簡單地觀察產(chǎn)品的存在。雖然這些技術(shù)可靠，準(zhǔn)確且易于執(zhí)行，但缺乏信號(hào)生成或傳輸可能限制這種使用。API手冊中定義了一種自動(dòng)儲(chǔ)罐計(jì)量器（ATG），它是“一種儀器，可以連續(xù)，定期或按需自動(dòng)測量和顯示一個(gè)或多個(gè)儲(chǔ)罐中的液位或空隙（儲(chǔ)罐中的空隙）。” 通常需要傳輸信號(hào)并與電平成比例。帶有特殊設(shè)計(jì)編碼器的浮子和電纜布置用于跟蹤連接到浮子的穿孔帶的運(yùn)動(dòng)。

可變排量測量裝置
當(dāng)物體的重量總是比其浸入其中的等體積的流體重時(shí)，完全浸沒會(huì)導(dǎo)致物體永不漂浮。盡管物體（置換器）從不漂浮在液體表面上，但它確實(shí)呈現(xiàn)液體中的相對(duì)位置，并且隨著液位沿著置換器的長度上下移動(dòng)，置換器經(jīng)歷由浮力引起的重量變化。液體 置換器位置的微小變化將用于指示或產(chǎn)生與水平成比例的信號(hào)。

頭部水平測量
許多液位測量技術(shù)基于靜水壓頭測量原理。從該測量中，可以推斷出水平值，并且通常以線性測量（例如英尺或英寸）校準(zhǔn)，并且直接讀取水平，因此消除了轉(zhuǎn)換的需要。這種液位測量裝置在各種工業(yè)中都很常見。
當(dāng)水箱中的水位升高時(shí)，由該水頭壓力產(chǎn)生的力被施加到換能器的測量側(cè)，導(dǎo)致儀器輸出增加。由頭壓引起的該儀器響應(yīng)用于推斷水平值。大氣壓力的變化不會(huì)影響測量，因?yàn)檫@些變化適用于壓力傳感器的兩側(cè)。
必須考慮流體的比重以建立水平和壓力之間的關(guān)系。如果流體較輕，則由特定液體柱施加的壓力較小。對(duì)于較重的液體，壓力會(huì)更大。

空氣吹掃或泡沫系統(tǒng)
空氣吹掃或氣泡系統(tǒng)由通常為1/2英寸管的管或液面中的1/4英寸管組成。供應(yīng)空氣堵塞后，管內(nèi)的水位將與水箱中的水位相等。當(dāng)來自調(diào)節(jié)器的空氣壓力增加直到管中的水被空氣置換時(shí)，管上的空氣壓力等于置換液體所需的壓力 - 并且也等于管中液體的液壓頭。

雷達(dá)測量概述
可以描述微波計(jì)的功能，其中應(yīng)變計(jì)及其環(huán)境分為五個(gè)部分：微波電子模塊，天線，罐氣氛，附加傳感器（主要是溫度傳感器）和遠(yuǎn)程（或本地）顯示單元。顯示器可以包括一些進(jìn)一步的數(shù)據(jù)處理，例如質(zhì)量的計(jì)算。通常，發(fā)射器位于容器的頂部，并且固態(tài)振蕩器以選定的載波頻率和波形向下發(fā)射電子波，該波形向下瞄準(zhǔn)容器中的過程流體的表面。標(biāo)準(zhǔn)頻率為10 GHz。信號(hào)由碟形或喇叭型天線輻射，可根據(jù)具體應(yīng)用的需要采用各種形式。一部分波被反射回天線，在那里它被收集并發(fā)送到接收器，微處理器確定發(fā)射和反射波形的飛行時(shí)間。知道波形的速度和行程時(shí)間，可以計(jì)算從發(fā)射器到過程流體表面的距離。檢測器輸出基于這種差異。

接觸和非接觸操作
非接觸式雷達(dá)探測器通過使用脈沖雷達(dá)波或頻率調(diào)制連續(xù)波（FMCW）進(jìn)行操作。在脈沖波操作中，發(fā)送短時(shí)雷達(dá)脈沖，并使用渡越時(shí)間計(jì)算目標(biāo)距離。FMCW傳感器發(fā)出連續(xù)的頻率調(diào)制信號(hào)，通常是連續(xù)（線性）斜坡。頻率差異 - 由發(fā)射和接收之間的時(shí)間延遲引起 - 表示距離，它直接推斷出水平。
梁的低功率允許金屬和非金屬容器的安全安裝。當(dāng)處理材料是易燃的并且蒸汽空間中的材料的成分或溫度變化時(shí)，可以使用雷達(dá)傳感器。
接觸式雷達(dá)測量裝置沿線將脈沖發(fā)送到汽 - 液界面，其中材料的電介質(zhì)的突然變化導(dǎo)致信號(hào)被部分反射。測量飛行時(shí)間，并計(jì)算信號(hào)所經(jīng)過的距離。信號(hào)的未反射部分傳播到探頭的末端并給出零參考點(diǎn)的信號(hào)。接觸式雷達(dá)可用于液體和小顆粒散裝固體。在雷達(dá)應(yīng)用中，處理材料的反射特性將影響傳輸?shù)男盘?hào)強(qiáng)度。液體具有良好的反射性??質(zhì)，但固體通常不具有。當(dāng)存在高濃度的灰塵顆�；蚱渌�此類異物時(shí)，將測量這些材料而不是液體。

坦克氣氛
雷達(dá)信號(hào)直接反射在液體表面上，以獲得精確的液位測量。存在的任何灰塵或霧氣顆粒必須沒有顯著影響，因?yàn)檫@些顆粒的直徑遠(yuǎn)小于3厘米。雷達(dá)波長。對(duì)于波長較短的光學(xué)系統(tǒng)，情況并非如此。對(duì)于罐的蒸汽空間中的一些特定產(chǎn)品，可能存在輕微的測量誤差; 當(dāng)組合物在無蒸氣和完全飽和條件之間變化時(shí)尤其如此。對(duì)于這些特定產(chǎn)品，可能需要進(jìn)行壓力和溫度測量以進(jìn)行補(bǔ)償。這種補(bǔ)償是由設(shè)備制造商提供的罐智能系統(tǒng)中的軟件完成的。

探測結(jié)束算法
當(dāng)沒有從產(chǎn)品返回的反射時(shí)，探測結(jié)束算法可用于導(dǎo)波雷達(dá)。這項(xiàng)新技術(shù)創(chuàng)新提供了向下看的飛行時(shí)間，允許導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)測量系統(tǒng)測量從探頭安裝到材料水平的距離。電磁脈沖沿金屬電纜或桿傳輸和引導(dǎo)，金屬電纜或桿用作表面波傳輸線。當(dāng)表面波遇到周圍介質(zhì)中的不連續(xù)性時(shí)，例如介電常數(shù)的突然變化，一些信號(hào)被反射回源，在那里檢測并定時(shí)。未被反射的信號(hào)部分傳播并在探頭末端反射。

通過時(shí)域反射測量進(jìn)行界面檢測
液體/液體測量可以由導(dǎo)波雷達(dá)提供，也稱為時(shí)域反射計(jì)（TDR），其類似于脈沖雷達(dá)，但是基于導(dǎo)體并且與沒有載波頻率的電脈沖一起使用。該技術(shù)特別適用于界面測量，因?yàn)闇p少了信號(hào)減弱并減少了油箱幾何形狀的干擾。

雷達(dá)液位計(jì)測量系統(tǒng)
近年來，油輪船上使用的雷達(dá)級(jí)測量技術(shù)已用于煉油廠和油庫。它具有高度的完整性，可抵抗幾乎所有環(huán)境影響，從而實(shí)現(xiàn)高水平測量精度; 一個(gè)例子是批準(zhǔn)雷達(dá)自動(dòng)儲(chǔ)罐計(jì)量器（ATG）為1/16英寸。準(zhǔn)確性。在石油儲(chǔ)存環(huán)境中幾乎所有級(jí)別的測量都可以使用為此目的采用的雷達(dá)液位計(jì)。
雖然雷達(dá)液位計(jì)技術(shù)是過程和制造業(yè)中相對(duì)較新的引入，但它的可靠性和準(zhǔn)確性正在得到尊重。雖然聲波和超聲波物位測量系統(tǒng)的飛行時(shí)間原理類似于雷達(dá)，但存在明顯的差異。主要區(qū)別在于超聲波單元產(chǎn)生的聲波是機(jī)械的，并通過材料介質(zhì)的膨脹傳遞聲音。由于聲波的傳輸需要介質(zhì)，介質(zhì)的變化會(huì)影響傳播。由此產(chǎn)生的速度變化將影響液位測量。其他因素也會(huì)影響傳輸或反射信號(hào)，包括灰塵，蒸汽，泡沫，霧氣和湍流。

雷達(dá)液位測量的優(yōu)點(diǎn)和其他特點(diǎn)是：
通常不受蒸氣空間物質(zhì)和條件的影響
免于坦克中的障礙物
微處理器生成和算法計(jì)算提高了準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性 - 可用于貿(mào)易交接應(yīng)用
兩線設(shè)計(jì)
溫度和壓力影響很小，這可以得到補(bǔ)償
免受泡沫引起的錯(cuò)誤
相對(duì)容易安裝和配置
測量跨度高達(dá)300英尺
與導(dǎo)絲一起使用來測量液 - 液界面
有些裝置是電池供電的
有些單位是無線的
廣泛用于大型石油工業(yè)
在制藥和食品行業(yè)中使用有限

水平測量總結(jié)
在指定液位測量儀器時(shí)，通常會(huì)檢查制造商或供應(yīng)商提供的數(shù)據(jù)。當(dāng)用于評(píng)估來自不同制造商的設(shè)備時(shí)，該數(shù)據(jù)可能難以用于比較實(shí)際性能。應(yīng)考慮儀器位置和安裝，術(shù)語表達(dá)的差異，給出的詳細(xì)程度和完整性以及用于獲取儀器數(shù)據(jù)的方法等問題。
在非接觸式液位測量應(yīng)用中，安裝注意事項(xiàng)非常重要，并列出了以下建議以幫助測量系統(tǒng)的整體性能：
材料特性會(huì)對(duì)測量系統(tǒng)操作的測量質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。
應(yīng)避免湍流表面條件，并應(yīng)在嚴(yán)重湍流情況下考慮消力池。
傳感器上積聚的灰塵和污垢會(huì)降低傳輸和/或接收信號(hào)強(qiáng)度。
液體表面上影響能量束反射率的條件可能導(dǎo)致誤差。對(duì)于雷達(dá)液位計(jì)測量系統(tǒng)，這取決于介電常數(shù)，應(yīng)該高于10.低于1.5的水平可以排除雷達(dá)應(yīng)用的使用。
蒸汽空間被認(rèn)為對(duì)透射和反射能量束的能量是透明的。容器的蒸汽部分中對(duì)行進(jìn)波形半透明的材料可以影響能量水平和波形的速度。
超聲波的速度取決于壓力，溫度和蒸汽的成分。有時(shí)需要補(bǔ)償或改變蒸汽。蒸汽的狀況應(yīng)該是恒定的。例如，當(dāng)啟動(dòng)，關(guān)閉和正常操作期間條件發(fā)生變化，并且沒有進(jìn)行適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤。
容器的幾何設(shè)計(jì)和其他條件會(huì)影響測量系統(tǒng)的性能。進(jìn)入或離開容器的轉(zhuǎn)發(fā)器和材料的配置可能導(dǎo)致測量誤差。應(yīng)避免沿光束路徑在不同點(diǎn)形成固體。內(nèi)部儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)引起的寄生回波和不穩(wěn)定的能量反射應(yīng)由測量系統(tǒng)打折扣。像攪拌器這樣的移動(dòng)部件會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤的反射，可以將其感知為水平測量。傳感器的潤濕部分應(yīng)垂直于液體表面安裝。應(yīng)避免在傳感器上形成冷凝水。應(yīng)通過適當(dāng)安裝和補(bǔ)償虛假回波來避免由錐體，噴嘴和其他幾何形狀的容器引起的多次反射。

根據(jù)行業(yè)趨勢為特定應(yīng)用選擇測量技術(shù)
較近對(duì)大型石油，化工和電力行業(yè)的儀器用戶進(jìn)行的關(guān)于特定應(yīng)用的液位測量方法的調(diào)查總結(jié)如下：
我們設(shè)施用于液位測量的主要技術(shù)是較常見的差壓變送器。
仍然使用了大量的置換器。
對(duì)于流程中液體密度變化普遍存在的應(yīng)用，開始使用自由空間和導(dǎo)波雷達(dá)。
盡管差壓變送器一直用于汽包水位測量，但是利用導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)測量系統(tǒng)，以便不需要補(bǔ)償蒸汽鼓和引線之間的溫差。
導(dǎo)波雷達(dá)測量是準(zhǔn)確的，并且適用于許多類型的安全系統(tǒng)。
正在研究用于補(bǔ)償水，蒸汽和參考腿密度的HTG應(yīng)用。
在我們的設(shè)施中，我們使用超聲波，電容和差壓變送器，帶或不帶遠(yuǎn)程密封和毛細(xì)管。導(dǎo)波和空中雷達(dá)系統(tǒng)正變得越來越突出。
許多基于電容水平的測量系統(tǒng)正在被導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)測量系統(tǒng)取代。
對(duì)于水平和界面測量應(yīng)用，在可能的情況下，氣泡管系統(tǒng)正在被導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)測量系統(tǒng)取代。這部分是由于旋轉(zhuǎn)計(jì)問題和管路中漏氣的固有問題。
導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)測量系統(tǒng)的大多數(shù)問題都可以追溯到不正確的調(diào)試，啟動(dòng)程序以及油箱內(nèi)的障礙物，例如熱電偶套管，管道支架和其他導(dǎo)致寄生回波的相關(guān)物品。
盡管利用毛細(xì)管密封來減輕與濕腿應(yīng)用相關(guān)的其他問題（即，由于泄漏和濕腿內(nèi)部的沉積污染導(dǎo)致的濕腿液的損失），但是過程流體中的比重變化沒有得到補(bǔ)償。導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)測量技術(shù)經(jīng)常取代需要濕腿的系統(tǒng)。