SmartRadar液位计在罐区的应用

　　0　引言

　　近年来,随着石油化工工业的发展,石化部门对油罐自动计量技术也越来越重视。由于目前采用的储罐容量较大,而且很小的液位高度测量误差就会带来很大的容量误差,因此油罐的计量精度要求非常高。这就需要我们借助于高科技的迅猛发展,将各种新技术、新方法应用到储罐领域,使储罐自动计量呈现出集功能、精度、现场一体化的新局面。非接触液位检测是目前连续液位检测最有潜力的产品,对比其它方法,该项技术显示出最大的增长比例及技术优势。雷达液位计是近些年来推出的一种新型的非接触式油罐液位测量仪表,本文介绍的荷兰Enraf公司的SmartRadar液位计就是其中的代表。

　　1　雷达液位计的工作原理及特性

　　1.1　工作原理

　　雷达液位计又称微波液位计,它运用了微波的特性。通常将波长在0. 001~1 m、频率从300MHz~3 000GHz范围内的电磁波称为微波。在一定条件下,微波的传播速度是一定的,所以可以通过测量微波从传感器传播至液体表面并返回到传感器所用的时间来计算出所测量的液位。微波的传播速度很快,接近于光速。在40m的高空,信号的往返时间约在0.27μs,当逐渐满罐时,往返时间也会随之逐渐减少。由此可见,要达到高准确度,用测量时间的办法来计算准确的距离是十分困难的。

　　Enraf公司的SmartRadar液位计采用了合成脉冲雷达测距(SPR)和调频连续波(FMCW)技术。微波发射和接收器安装在罐顶,向液面发射频率调制的微波信号,当接收到回波信号时,由于来回传播的时间延迟,发射频率已经改变了。将两者信号混合处理,所得的差频信号正比于罐顶到液面的距离。由于可以制作出高准确度的频率检测器,所以可以准确地测出罐顶到液面的高度。

　　合成脉冲雷达测距原理如图1所示。

　　图1中:Δt为延迟时间;Δf为频率差。

　　式中:C为雷达波速;D为罐顶到液面的距离。

　　1.2　智能雷达液位计的组成及特性

　　雷达测距操作起来并不容易,当微波信号向液面发射时,储罐中的每一种障碍物都会引起不同的干扰波,这些干扰波与测量信号几乎同时反射到天线上,需要进一步判断才能找出真正的物位信号。

　　Enraf的SmartRadar雷达液位计是一个采用了数字平面技术(DPT)的智能雷达液位计,数字平面技术是数字信号处理技术和平面天线技术综合的结晶。它提高了信号纯净度,能够分析全反射谱,考虑假回波、蒸气影响和其他因素,可以区分微弱的测量信号和很强的反射信号,避免了由于墙壁反射干扰效应造成的精度损失,使测量精度可达±1mm,完全满足商业计量交接的要求。