标题英普瑞电子浅谈雷达液位计在石油化工领域的应用

目前用于储罐的液位测量技术非常多。根据测量方式，可以分为接触式和非接触式。

一、接触式测量方法主要有人工检测尺、浮子式钢带液位计、伺服式液位计、静压式液位计、磁致伸缩液位计、射频导纳液位计等。

二、非接触式测量方法主要有超声波液位计、雷达液位计等

 其中目前市场上常用的可以满足贸易级液位计要求的测量方式有：磁致伸缩液位计、伺服式液位计、雷达液位计、静压式液位计等，静压式液位测量系统（HTG）因为过于过于复杂，维护量大等缺点，使用量越来越少。而雷达液位计作为一种高精度的液位测量方式，因其量程大、安装方便、维护量低等优点，越来越多的得到客户的认可和接受；而且近几年，雷达液位计的价格也逐年降低，也使很多普通的用户也开始采用起雷达液位计作为储罐的液位测量方案

雷达液位计测量原理及特点

      雷达液位计又称微波液位计（Radar），是取英文词组“RAdioDetectionAndRanging”的词头字母而来的缩写词。微波物位计朝一个目标发射电磁波，电磁波井发射后返回发射源。安装在发射源处的接收器捕获到反射波，并把它与发射波作比较，确定目标的存在和它到发射源的距离。

    目前市场常见的微波物位计采用的工作原理主要有连续调频和脉冲两种。

     雷达液位计采用线性的调制的高频信号，一般都是采用10GHz或24GHz微波信号。它是一种基于复杂数学公式的间接测量方法，由频谱计算出物位距离。天线发射出被线性调制的连续高频微波信号并进行扫描，同时接收返回信号。发射微波信号和返回的微波信号之间的频率差与到介质表面的距离成一定比例关系。

脉冲雷达液位计，与超声波技术相似，使用时差原理计算到介质表面的距离。设备传输固定频率的脉冲，然后接收并建立回波图形。信号的传播时间直接与到介质的距离成一定比例。但是与超声波使用声波不同，雷达使用的是电磁波。它利用好几万个脉冲来“扫描”容器并得到完整的回波图。

    雷达液位计的典型波段为5.8GHz、10GHz、24GHz。通常我们称5.8GHz（或6.3GHz）的频率为C波段微波；10GHz的频率为X波段微波;24GHz（或26GHz）的频率为K波段微波。

    由于雷达液位计的增益系数和波束角的大小和微波的波长以及雷达液位计的喇叭口尺寸大小有关系。因此，越来越多的雷达液位计制造商开始研发采用高频率微波技术来改善雷达液位计的性能。同时，采用高频技术后，可以在提高雷达性能的同时，大大缩小天线的尺寸，使安装更加方便。

    由于雷达液位计采用的微波是一种电磁波，在传播的过程不需要传输媒介的传递，因此基本上不需要考虑挥发性气体和蒸汽、温度、压力（真空）、甚至粉尘的影响。而且，由于是基于回波反射测距的原理（TOF），对雷达液位计来说，不存在磨损等问题，因此基本不需要维护；顶部安装的方式也使安装更加方便；而且由于微波的特性，相对其它液位测量方式，它的精度一般都能达到0.1%（全量程）的精度。由于雷达液位计具有这不可比拟的优点，越来越多的储罐用户开始采用雷达液位计来替代其他技术。

    根据储罐介质的特性，这里将各种储罐测量分为轻油及原油、重油、沥青、液化气、腐蚀性介质五种。

    1、轻油的测量

    典型的轻油介质为汽油、石脑油、石油等。一般会产生一定的挥发性气体，介电常数较低（<3）。

2、重油的测量

    典型的重油介质为柴油等，其介电常数一般>3，有一定挥发性气体。可以采用低频的ProbeLR或LR200直接测量（如图4）。

    3、沥青的测量

    沥青（液态）的介电常数也比较低，一般在3左右（根据温度）；而且液态的沥青一般需要用高温来维持，伴随着高温一般都会有一定的水蒸气；沥青的特性比较粘，很容易产生一定的挂料的现象。

    高温（>100?C）的工况，一般都需要选择PTFE材质的天线，而不能选择PPS的天线；为了防止挂料的影响，可以选择喇叭口天线；但水蒸气一般会导致冷凝水的产生，经试验表明，杆式天线对冷凝水的敏感程度要小于喇叭口天线，因为杆式天线的有效发射电磁波的面积要远大于喇叭天线（发射电极只有笔尖大小）；沥青的介电常数较低，在天线所产生的少量挂料一般都可以被雷达液位计的电磁波穿透；由于沥青介质的挂料比较粘稠，采用清洗装置的作用并不是很明显，因此笔者并不建议采用清洗装置用于测量沥青。

因此，对于储罐内搅拌、挂料非常严重的沥青应用，可以采用带喇叭口的LR200，喇叭口大小应不小于DN150（6”）;而对于温度较高，冷凝水现象比较明显的工艺中，可以采用全PTFE的杆式天线为佳：采用不锈钢屏蔽段的PTFE天线对口径较小的安装立管的屏蔽效果较好，但是屏蔽长度如果选得太短了，无法延长；采用全PTFE的天线的屏蔽段长度可以根据安装立管的长度自由方便地延长，但是在小口径（≤DN80）的安装立管会对天线的工作产生影响。因此，最好在安装雷达液位计安，应对安装立管的口径和长度提出要求。

    4、液化气的测量

    液化气包括液化天然气（LNG）和液化石油气（LPG）两种。典型的液化气介质有：丙烷、丁烷等。

    主要的特点是：介电常数一般都非常低（1.5～1.8）；高压低温储存；防爆要求；通常用球罐存储，球罐的高度一般在10～28m不等。