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導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)在核電站高位水箱液位測量應(yīng)用
閱讀：1006 發(fā)布時間：2019-2-12
脈沖式導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)，亦稱為導(dǎo)波雷達(dá)液位變送器，較之以前傳統(tǒng)的液位測量儀表有了更的測量效果和更方便的安裝方式，目前在許多的液位測量現(xiàn)場都有越來越多的應(yīng)用，它是基于電磁波的時域反射（TDR）原理，具有受環(huán)境影響小、測量精度高等諸多優(yōu)點(diǎn)。雷達(dá)液位計(jì)有接觸和非接觸之分，非接觸式的有脈沖雷達(dá)和連續(xù)調(diào)頻波之分，探頭通常喇叭天線也就是管狀天線，只是口徑不同，發(fā)射角大小不同，喇叭的長度也就有所區(qū)別，所以看上去有的就向喇叭，有的像管狀，其實(shí)都是一個，現(xiàn)在金湖捷特儀表有一種水滴型的天線，對測量有腐蝕和水霧或酸霧、粉塵都很好的雷達(dá)。另外接觸式的雷達(dá)就是帶有桿狀天線的，通常叫導(dǎo)波雷達(dá)，這種在原理上屬于脈沖雷達(dá)了！本文介紹的是針對于脈沖型的導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)所作的介紹。主要闡述了導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)的工作原理，現(xiàn)場設(shè)備安裝參數(shù)設(shè)置，以及在調(diào)試過程中控制器參數(shù)設(shè)置。
再循環(huán)冷卻水高位水箱液位計(jì)是浮筒型變送器，此浮筒液位計(jì)的測量效果并不能很好地滿足測量要求，測量技術(shù)在現(xiàn)在的液位技術(shù)中相對比較落后。目前，該變送器存在的問題有：
1）浮筒液位計(jì)工作電源120ＶAＣ變壓器老化趨勢明顯，可靠性差。
2）浮筒液位計(jì)的校驗(yàn)很繁瑣，只能采用灌水的方式標(biāo)定，系統(tǒng)誤差大，難以滿足系統(tǒng)運(yùn)行需要。
3）為了保證再循環(huán)冷卻水系統(tǒng)壓力穩(wěn)定，高位水箱液位無波動，控制器控制著兩臺液位控制閥，在運(yùn)行時標(biāo)定或檢修風(fēng)險(xiǎn)大。
4）該液位計(jì)已停產(chǎn)，以后備件采購難度大，升級后的備件與現(xiàn)場設(shè)備不匹配。
5）浮筒液位計(jì)的測量量程：582mm-937.8mm，運(yùn)行人員無法實(shí)時監(jiān)測2m左右高度的高位水箱液位，只能到就地水箱查看翻板液位計(jì)指示，迫切需使用新的液位計(jì)監(jiān)測整個液位水箱。
1導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)測量原理及其特點(diǎn)
測量原理
導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)是依據(jù)時域反射原理（TDR）為基礎(chǔ)的雷達(dá)液位計(jì)，電磁脈沖以光速沿鋼纜或探棒傳播，當(dāng)遇到被測介質(zhì)表面時，雷達(dá)液位計(jì)的部分脈沖被反射形成回波并沿相同路徑返回到脈沖發(fā)射裝置，發(fā)射裝置與被測介質(zhì)表面的距離同脈沖在其間的傳播時間成正比，經(jīng)計(jì)算得出液位高度。
特點(diǎn)導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是接觸式測量，信號穩(wěn)定，測量不受液體密度和電氣特性的影響，無維護(hù)量等。
1)測量。介質(zhì)的密度和介電常數(shù)變化對測量均無影響，同時介質(zhì)在導(dǎo)波體上的沉積和污垢對液位測量的影響極小，這是由于信號在波導(dǎo)體中傳輸不受液面波動和儲罐中的障礙物等的影響，儀表所接受到的反饋信號相應(yīng)較強(qiáng)，而且返回信號中檢出的干擾雜散信號極小，只需檢測電磁波的傳輸時間即可，無需信號的處理和辨別。
2)測量與調(diào)校方便。由于電磁波是恒定的，編程組態(tài)時，只需現(xiàn)場輸入量程等有關(guān)參數(shù)，不需要任何遷移來改變儀表量程和現(xiàn)場標(biāo)定，大幅提高了調(diào)校儀表的效率：
3)安裝成本低且維護(hù)方便。導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)耗能小，采用兩線制傳輸方式大幅節(jié)約了安裝成本，同時探頭與變送器之間的快速萬向接頭使安裝更為簡便，更利于以后的檢修維護(hù)。
4)成本相對于原系統(tǒng)采用扭力管技術(shù)的浮筒液位計(jì)低。
2導(dǎo)波雷達(dá)現(xiàn)場選型、安裝及調(diào)試
根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際需求，高位水箱液位計(jì)選型為導(dǎo)波雷達(dá)系列，可用于測量液體介質(zhì)的物位。其原理是沿著一根鋼纜、棒、或套管發(fā)送出極短的微波脈沖，當(dāng)微波信號接觸到固體介質(zhì)或液體介質(zhì)后，一部分能量被反射回來，通過特殊的雷達(dá)掃描技術(shù)可以高精度地測量微波運(yùn)行時間，從而計(jì)算出傳感器到介質(zhì)的距離。測量纜或棒可以截短，使之更加適應(yīng)現(xiàn)場的應(yīng)用。
導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)的現(xiàn)場施工在機(jī)組大修期間進(jìn)行，再循環(huán)冷卻水系統(tǒng)停運(yùn)后。主要步驟包括：導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)020VAC電源鋪設(shè)、備件材料運(yùn)輸?shù)綀?、工作場地布置、原浮筒變送器及信號線拆除、原側(cè)面管徑管線切割、導(dǎo)波雷達(dá)測量筒取壓管線焊接就位、在役ＰＴ檢測、安裝導(dǎo)波雷達(dá)、接人回路信號線、導(dǎo)波雷達(dá)參數(shù)設(shè)置、導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)標(biāo)定、橫河控制器的聯(lián)調(diào)等幾個工序。其中關(guān)鍵的步驟是安裝測量筒時，需要確保傳感器的軸線和介質(zhì)表面保持垂直。高位水箱用以補(bǔ)償再循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的容積波動，并通過維持足夠水位保證再循環(huán)冷卻水泵人口有足夠凈正吸人壓頭。高位水箱的水位控制通過除鹽水補(bǔ)水閥控制高位水箱水位維持在760mm，當(dāng)測量到的水位低于設(shè)定值時，控制器自動增大補(bǔ)水閥門開度，增加進(jìn)水量。反之，減小補(bǔ)水閥門開度，減少補(bǔ)水量Ｗ。
設(shè)置導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)的參數(shù)
包括：液位000%對應(yīng)0900mm、液位0%對應(yīng)582mm、電流輸出000%對應(yīng)20mA、電流輸出0%對應(yīng)4mA。再設(shè)置完參數(shù)后還需進(jìn)行回音曲線測試，以過濾現(xiàn)場的干擾信號。現(xiàn)場液位計(jì)的安裝如圖1所示。因選型新的導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)，測量高位水箱液位范圍也由原582mm￣937．8mm擴(kuò)大至582mm￣1900mm，其對應(yīng)控制器的需求修改測量范圍。在控制器參數(shù)“ＣＯＮＦＩＧ2”模塊中修改：ＳＣＨ1（滿量程）為1900mm、ＳＣＬ1（低液位）為582mm，確認(rèn)控制器的設(shè)定值不變維持在7６0．0mm．這些參數(shù)設(shè)置完成后并保存：在控制器的上加入電流源，確認(rèn)控制器面板顯示液位正常，包括：4mA對應(yīng)582mm液位、12mA對應(yīng)1241mm液位、20mA對應(yīng)1900mm液位。
導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)和控制器的聯(lián)合調(diào)試：
1）隔離高位水箱的液位控制補(bǔ)水閥。
2）隔離液位測量筒上、下兩側(cè)進(jìn)水閥。
3）在液位測量筒疏水隔離閥處，接人軟管，通過軟管加水至測量筒。
4）當(dāng)測量筒未注水前，確認(rèn)回路輸出電流為4mA，控制器顯示液位為582mm，控制器輸出為100％，就地液位控制補(bǔ)水閥全開。
5）逐漸注水至液位測量筒，液位緩慢上升至7６0mm，確認(rèn)回路輸出電流至6.06mA，控制器顯示液位為760mm，控制器輸出下降速度變緩，且后就地液位控制器補(bǔ)水閥保持在一定開度。
6）逐漸增加注水量，直到測量筒的液位至0900mm，確認(rèn)回路輸人電流至20mA，控制器顯示液位為0900mm，控制器輸出0％，輸出下降至零，就地液位控制補(bǔ)水閥全開。
7)拆除注水軟管，打開液位測量筒上、下兩側(cè)進(jìn)水閥，打開高位水箱的液位控制補(bǔ)水閥。
3結(jié)束語
導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)是一種適應(yīng)性強(qiáng)，安裝調(diào)試方便，維護(hù)工作量小的智能儀表＝其不被介電常數(shù)、溫度以及壓力和密度等不同條件變化影響，其測量的液位不需要標(biāo)定，得到的測量數(shù)據(jù)具有精度高、可重復(fù)性和分辯率高的特點(diǎn)，可以廣泛應(yīng)用于容器液位測量。導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)可以和控制器、DCS系統(tǒng)、PLC構(gòu)成組合，滿足現(xiàn)場工業(yè)控制需要。高位水箱導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)的改造完成后，設(shè)備一切運(yùn)行正常，減少設(shè)備的維護(hù)量，有效降低生產(chǎn)成本，運(yùn)行人員可以在主控室實(shí)時監(jiān)測就地液位，保證了再循環(huán)冷卻水系統(tǒng)更加可靠安全地運(yùn)行。