工作原理
發(fā)射能量很低的極短的微波脈沖通過天線系統(tǒng)發(fā)射并接收。雷達波的傳播速度和光速可以看成一樣,在傳播過程中通過電子部件轉(zhuǎn)換成物位信號。這是智能雷達物位計的工作原理!
智能雷達物位計可以看作一種特殊的時間延伸工具,這就保證了在極短時間內(nèi)的穩(wěn)定和精確的測量。
即使工況比較復雜的情況下,存在虛假回波,用的微處理技術和調(diào)試軟件也可以準確的分析出物位的回波。
智能雷達物位計的工作原理從以下兩方面闡述:
1)輸入
天線接收反射的微波脈沖并將其傳輸給電子線路,微處理器對此信號進行處理,識別出微脈沖在物料表面所產(chǎn)生的回波。
正確的回波信號識別由智能軟件完成,精度可達到毫米級。距離物料表面的距離D與脈沖的時間行程T成正比:
D=C×T/2
其中C為光速
因空罐的距離E已知,則物位L為:
L=E-D
2)輸出
通過輸入空罐高度E(=零點),滿罐高度F(=滿量程)及一些應用參數(shù)來設定,應用參數(shù)將自動使儀表適應測量環(huán)境。對應于4-20mA輸出。
2智能雷達物位計的應用
ZYHS800系列雷達物位計適用于對液體、漿料及顆粒料的物位進行非接觸式連續(xù)測量,適用于溫度、壓力變化大;有惰性氣體及揮發(fā)存在的場合。
采用微波脈沖的測量方法,并可在工業(yè)頻率波段范圍內(nèi)正常工作。波束能量較低,可安裝于各種金屬、非金屬容器或管道內(nèi),對人體及環(huán)境均無傷害。
其中,ZYHS800系列雷達物位計應用較廣泛,下面對其進行詳細介紹:
安裝指南
1)說明
(1)墻至安裝短管的外壁:離罐壁為罐直徑1/6處,最小距離為200mm。
不能安裝在入料口的上方(4)。
不能安裝在中心位置(3),如果安裝在,會產(chǎn)生多重虛假回波,干擾回波會導致信號丟失。
如果不能保持儀表與罐壁的距離,罐壁上的介質(zhì)會黏附造成虛假回波,在調(diào)試儀表的時候應該進行虛假回波存儲。
2)罐內(nèi)安裝
a、罐內(nèi)安裝
在信號波束內(nèi),應避免有如下安裝物(1):例如限位開關,溫度傳感器等。對稱裝置(2),如真空環(huán),加熱線圈,擋板等等。如果罐內(nèi)有(1)(2)干涉物件,應采用導波管進行測量。
安裝選擇:
(1)天線尺寸:天線越大,波束角越小,干擾回波將越弱。
(2)天線調(diào)整:將天線調(diào)整到測量位置。
(3)導波管:導波管用來避免干擾回波。
b、ZYHS801和ZYHS802標準安裝
(1)雷達天線不可向罐壁傾斜。
(2)為了使溫度影響最小化,在對接法蘭的連接處必須使用彈簧墊圈。
(3)桿式天線必須伸出安裝短管。
(4)垂直放置桿式天線,不要讓雷達束指向罐壁。
c、ZYHS803標準安裝
(1)雷達天線不可向罐壁傾斜。
(2)喇叭天線必須延伸出安裝短管,否則應使用天線延伸管。
(3)喇叭天線必須調(diào)整至垂直,不要讓雷達束指向罐壁。
3)當安裝的短管較長時使用天線延伸管
當喇叭長度小于安裝短管長度時,應使用天線延伸管。
如果喇叭直徑大于安裝短管的直徑,包括延伸管在內(nèi)的天線需要從容器里面安裝,并將儀表抬高。選擇延伸管使儀表至少抬高100mm。
4)導波管內(nèi)安裝
雷達物位計通過導波管或旁通管進行測量,測量管起到導波作用。下面是一個測量管(導波管的構(gòu)造圖)
導波管的構(gòu)造圖
測量管內(nèi)壁必須平滑,如果可能的話測量管的內(nèi)徑需要與喇叭口的直徑相符,請使用縱伸焊接的不銹鋼管。可以通過預先焊接的法蘭盤或焊接頭延長測量管。
注意:
焊接時,不能產(chǎn)生凸點或凸緣。將法蘭和測量管對齊固定,然后焊接。焊接不要穿透測量管管壁,管內(nèi)壁必須保持平滑,一定要小心的除去焊縫和不平滑的地方,否則會造成很強的虛假回波。
5測量條件
1)注意事項
測量范圍從波束觸及罐低的那一點開始計算,但在特殊情況下,若罐低為凹型或錐形,當物位低于此點時無法進行測量。若介質(zhì)為低介電常數(shù)當其處于低液位時,罐低可見,此時為保證測量精度,建議將零點定在低高度為C 的位置。理論上測量達到天線的位置是可能的,但是考慮到腐蝕及粘附的影響,測量范圍的終值應距離天線的至少100mm。對于過溢保護,可定義一段安全距離附加在盲區(qū)上。最小測量范圍與天線有關。隨濃度不同,泡沫既可以吸收微波,又可以將其反射,但在一定的條件下是可以進行測量的。
2)測量范圍超出的動作
當測量范圍超出時,儀表輸出為22mA電流。
6接線方式
7調(diào)試
ZYHS800可以通過三種方式調(diào)試:
JEPM(顯示調(diào)整模塊)調(diào)試JESOFT(調(diào)試軟件)調(diào)試HART手持編程器調(diào)試
1)現(xiàn)場編程模塊(JEPM)
JEPM編程器由6個按鍵和一個液晶顯示屏,可以顯示調(diào)整菜單和參數(shù)設置。其功能相當于一個分析處理儀表。
JEPM調(diào)試器
2)ESOFT軟件調(diào)試
無論那種信號輸出,4…20mA/HART,雷達傳感器都可以通過軟件進行調(diào)試。采用BTSOFT軟件進行儀表調(diào)試,需要一個儀表CONNECTCAT驅(qū)動器。
使用軟件調(diào)試的時候,給雷達儀表加電24VDC,同時在連接HART適配器前端加一個250歐姆的電阻。如果一體式HART電阻(內(nèi)部電阻250歐姆)的供電儀表,就不需要附加外部電阻,HART適配器可以和4…20mA線并聯(lián)。
8ZYHS800系列尺寸
1)外觀尺寸
2)編程器尺寸
9、技術數(shù)據(jù):
基本參數(shù) 工作頻率:6.8GHz
波 束 角: 24°ZYHS801, ZYHS802
18°ZYHS803 帶DN150法蘭
14°ZYHS803 帶DN200法蘭
12°ZYHS803 帶DN250法蘭
測量范圍:0…35m
重復性 :±3mm
分辨率 :1mm
采樣 :回波采樣55次/s
響應速度:>0.2s(根據(jù)具體使用情況而定)
電流信號:4…20mA
精度 :<0.1%
天線材質(zhì) ZYHS801、ZYHS802為PP/PTFE
ZYHS803 為316L不銹鋼
通訊接口 HART通訊協(xié)議
過程連接 ZYHS801 (PP,PTFE天線) :G1-1/2 316L不銹鋼,:
ZYHS802(棒式天線) :翻邊法蘭DN50,DN80,DN100,DN150
ZYHS803(喇叭口形式天線):法蘭DN50,DN80,DN100,DN150,DN200,DN250
電源
電源:24V DC(+/-10%),波紋電壓:1Vpp
耗電量:max22.5mA
環(huán)境條件
溫度:-40℃…+80℃
容器壓力(表壓)-1…40bar
防爆認證 ExiaII C T6
外殼保護等級 IP68
兩線制接線 供電和信號輸出共用一根兩芯導線
電纜入口:2個M20×1.5(電纜直徑5…9mm)
導波雷達物位計跟智能雷達有什么區(qū)別?
1.根據(jù)現(xiàn)場情況:現(xiàn)場測得什么物料(固體,粉體,液體)固體和粉體通常情況下選用智能雷達物位計(如煤礦,爐渣等,對于粉塵較大的情況考慮用導波雷達物位計(如水泥廠落料且為氣力輸送等)
2.液體通常選用導波雷達物位計(如汽油,倉儲區(qū)沒有腐蝕性的化學物質(zhì)等),通常介電常數(shù)大于0.7都能正常測量。導波雷達物位計法蘭的選擇通常是根據(jù)客戶現(xiàn)場來定,正常配DN100的法蘭。導波雷達又可分為桿式和纜繩,通常選用纜繩雷達物位計,這樣運輸起來比較方便。但是對于有耐腐蝕要求的則選用棒式雷達物位計(如鹽酸,硫酸等),對于腐蝕性不是很強的液體也可考慮用智能雷達物位計。
3.根據(jù)現(xiàn)場提供的溫度來確定是否需要加散熱片,溫度在-30℃-130℃之間的選用普通型即可,大于130℃-250℃的我選用加散熱片的雷達物位計,目前對于測量環(huán)境溫度大于250℃的放棄不做。
4.根據(jù)現(xiàn)場提供的壓強參數(shù),來選擇法蘭的厚度及相關信息(見附表)。對于常壓則不用考慮。
5.根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境和客戶要求是否需要防爆,通常化學液體,煤礦等需要防爆。
6.如果選用智能雷達物位計,對于喇叭的選擇我們保守點,盡量選大點這樣能更好的保證客戶測量的穩(wěn)定性。在這里我們對于陌生的介質(zhì)需考慮其的介電常數(shù)(見附表)通常大于2.0都沒什么問題。喇叭尺寸的選擇0-10m選DN150,0-15m選DN200,0-35m選DN250。對大于35m的則需要用26G雷達物位計。