
一、 積水對(duì)雷達(dá)液位計(jì)的影響
雷達(dá)液位計(jì)通過(guò)天線發(fā)射和接收微波信號(hào)來(lái)測(cè)量物位。天線上有任何附著物都會(huì)帶來(lái)負(fù)面影響:
信號(hào)衰減:水會(huì)吸收微波能量,導(dǎo)致發(fā)射信號(hào)減弱,回波信號(hào)也隨之變?nèi)酢?/p>
測(cè)量值偏大:積水本身會(huì)產(chǎn)生一個(gè)非常強(qiáng)的、固定的“虛假回波”。儀表會(huì)誤將這個(gè)近距離的回波識(shí)別為液位,導(dǎo)致顯示液位始終偏高,甚至“頂滿”量程。
信號(hào)丟失:在測(cè)量低介電常數(shù)的介質(zhì)(如液化氣、輕油、某些塑料顆粒)時(shí),正常的液位回波本身就很弱。如果再加上積水造成的衰減,可能導(dǎo)致儀表完全接收不到真實(shí)液位回波,造成測(cè)量中斷。
測(cè)量不穩(wěn)定:積水的形狀和量可能變化,導(dǎo)致虛假回波信號(hào)起伏,造成測(cè)量值跳動(dòng)。
二、 如何處理天線上已有的積水
重要提示: 在進(jìn)行任何操作前,請(qǐng)確保遵守現(xiàn)場(chǎng)的安全規(guī)程,必要時(shí)對(duì)儀表進(jìn)行隔離和斷電。
臨時(shí)擦拭清理(停機(jī)檢修時(shí))
如果條件允許且確保安全,可以將天線拆下,用柔軟的布輕輕擦干。注意不要?jiǎng)潅炀€的敏感表面(尤其是拋物面天線或塑料天線)。
禁止使用硬物或腐蝕性清潔劑。
利用儀表功能進(jìn)行軟件補(bǔ)償
這是最常用且有效的軟件解決方法。現(xiàn)代雷達(dá)液位計(jì)(無(wú)論是導(dǎo)波雷達(dá)還是非接觸式雷達(dá))基本都具備“虛假回波學(xué)習(xí)”或“回波曲線診斷”功能。
操作原理:在天線有積水但罐內(nèi)為空罐或已知固定液位時(shí),讓儀表學(xué)習(xí)并記錄當(dāng)前的回波曲線。儀表會(huì)將這個(gè)固定的積水產(chǎn)生的虛假回波“記憶”下來(lái),并在后續(xù)的測(cè)量中將其抑制掉。
步驟:
a. 確保罐內(nèi)液位處于一個(gè)穩(wěn)定且已知的狀態(tài)(最好是空罐)。
b. 進(jìn)入儀表的“虛假回波學(xué)習(xí)”或“回波映射”菜單。
c. 啟動(dòng)學(xué)習(xí)功能,儀表會(huì)自動(dòng)記錄下當(dāng)前的回波曲線(其中包含天線積水產(chǎn)生的固定虛假回波)。
d. 學(xué)習(xí)完成后,儀表會(huì)生成一個(gè)抑制區(qū)域,此后測(cè)量將忽略這個(gè)區(qū)域的回波。
注意:此方法適用于積水狀況相對(duì)穩(wěn)定的情況。如果積水情況變化劇烈(如快速冷凝又快速蒸發(fā)),效果會(huì)打折扣。
三、 如何預(yù)防天線上積水(根本解決方案)
預(yù)防遠(yuǎn)勝于治療。根據(jù)不同的雷達(dá)類(lèi)型和應(yīng)用,可以選擇以下措施:
選擇合適的 antenna 類(lèi)型
錐形天線(喇叭口天線):這是最常用的非接觸式天線。其設(shè)計(jì)本身有助于讓冷凝水或少量雨水流走,不易在輻射口形成大面積水膜。
拋物面天線:用于要求高增益、測(cè)量距離很遠(yuǎn)的工況。必須加裝防護(hù)罩(Radome),防護(hù)罩通常由透波材料(如PTFE、PP)制成,能有效防止水、灰塵直接附著在拋物面上。
平面天線/陣列天線:現(xiàn)代雷達(dá)的趨勢(shì)。天線表面平整光滑,且有特殊疏水涂層,能有效減少掛料和積水,即使有水也易形成水珠滑落。
加裝防護(hù)罩(Radome)
對(duì)于喇叭口天線和拋物面天線,可以加裝一個(gè)PTFE(聚四氟乙烯)或PP(聚丙烯)材質(zhì)的防護(hù)罩。
作用:
防止水滴直接附著在天線敏感面上。
讓天線與工藝氣體/蒸汽隔離,減少因溫差造成的冷凝。
PTFE材料具有優(yōu)異的疏水性和透波性,微波信號(hào)穿透它幾乎無(wú)衰減。
使用空氣吹掃
這是一個(gè)非常有效但需要配套設(shè)施的物理方法。
原理:在雷達(dá)安裝法蘭上增加一個(gè)吹掃接頭,接入干燥、潔凈的儀表空氣或氮?dú)猓纬梢还晌⒄龎旱臍饬鳎掷m(xù)吹向天線表面。
作用:這層氣幕可以阻止潮濕的工藝介質(zhì)接觸低溫的天線表面,從而防止冷凝;同時(shí)也能吹走已經(jīng)形成的水滴或灰塵。
適用場(chǎng)景:高壓、高濕、易冷凝的工況(如蒸汽加熱罐、反應(yīng)釜)。
保溫/伴熱
原理:通過(guò)給天線段或連接法蘭部位伴熱(電伴熱帶或蒸汽伴熱管),并做好保溫,使天線表面的溫度始終高于工藝氣體的露點(diǎn)溫度,從而從根本上防止冷凝水的產(chǎn)生。
注意:
溫度不能過(guò)高,必須嚴(yán)格控制在儀表允許的工作溫度范圍內(nèi),否則會(huì)損壞儀表電子部件。
通常由儀表廠家提供集成了伴熱和保溫的一體化組件。
正確的安裝位置
在允許的情況下,盡量避免將雷達(dá)液位計(jì)安裝在氣體流動(dòng)大、溫度驟變或容易直接接觸到雨水/噴淋的位置。
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