雷达液位计在罐区检测中的应用

　　前　　言

　　利用雷达液位计测量油罐液位是一项新技术。它与超声波液位计,浮子钢带式液位计,静压式液位计等其它液位计相比,具有可动部分少、磨损机率少、受油类工况条件的影响小、而且安装简单、维护费用低的特点。随着华北石化公司油品罐区的不断扩大,液位检测点越来越多,应用雷达液位计来代替其它液位计,不仅可以完全满足工况的需要,还可以提高经济收益。

　　测量原理

　　1.微波脉冲测量法的测量原理

　　雷达液位计在测量过程中,雷达天线发出微波脉冲,频率通常在10 GHz附近,在被测物料表面产生反射,并被雷达系统所接受,将接受的微波脉冲传输给电子线路,微处理器对此信号进行处理,识别出微波脉冲在物料表面所产生的回波。

　　电磁波在空气中是以光速传播的,雷达液位计距离物料表面的距离可用下式表示：

　　2.连续波线性调频原理

　　在测量过程中,雷达液位计天线发射的微波是频率波线性调制的连续波。当回波被雷达天线收到时,天线发射的微波频率已经改变。根据回波与发射波的频率差可以计算出物料面的距离。具体地说,在测量过程中,雷达液位计发出一个波幅恒定的线性调频的微波信号,其产生的频率输出如图1所示。

　　图1中实线为发射频率,虚线为反射频率,它们经过的时间行程为：

　　发射频率随时间线性增加,增加的斜率为K,当发射的连续波遇到液面发生反射,反射的回波比发射波滞后了一段时间τ=t-t₀。根据微波传播原理：

　　同时,由于回波信号频率的滞后,使得反射频率与发射信号频率之间的差频为：

　　由上式可以看出,D和f成正比,只要测得差频f,就可以算出空高D,从而计算出液面的高度。微波脉冲雷达液位计测量液位时需要测量的是时间,而连续波线性调频雷达液位计测得的是频率差,而不是直接测量时间。在实际的测量过程中,油罐的相对高度不大,电磁波的传播速度很快,因此,直接测量时间差,使雷达液位计的精度大大降低。连续波线性调频雷达液位计克服了这一缺点,提高了仪表的测量精度。

　　性能特征及应用范围

　　1.性能特征

　　雷达液位计与差压式、浮力式、超声波等传统的液位计相比,具有适应性强,维护方便等特点(见表1)。