雷達液位計的工作原理及結構

雷達液位計由發射和接收裝置、信號處理、天線、顯示等部件組成，雷達液位計外形如下圖所示。

其采用發射→反射→接收的工作模式。雷達液位計的天線發射出電磁波，這些波被對象表面發射后，再被天線接收，電磁波從發射到接收的時間與到液位的距離成正比，電磁波的傳輸速度為常數，則可算出液位到雷達天線的距離，從而知道液位的實際高度。

雷達液位計故障檢查判斷及處理

根據現場經驗，雷達液位計本身出故障的概率并不高，大多數故障都是由于現場使用環境惡劣引發的；在檢查處理故障中應先對現場的儀表及部件進行檢查，必要時進行整改，如改善雷達液位計的安裝方式及條件，都會減少故障的發生。

(1)液位有變化但顯示為一固定值不變化

當容器將排空或將滿時，雷達液位計仍輸出一個明顯與液位變化不相符的信號，容器內液位將滿時顯示仍為一個低液位值。產生該故障的原因如下。

①雷達液位計天線或天線附近有附著物，會產生干擾回波，天線上積聚有過多的污物會對微波產生強烈的反射，使雷達液位計顯示一個固定的高液位值。只要清理天線和天線附近的污垢及附著物，并擦拭發射天線后，故障大多能消除。

②罐內有障礙物或固定物件，導致微波會有很強的反射，此時查看回波強度的數值都較大。故障大多發生在空罐狀態時，先試用軟件進行處理，目的就是抑制干擾回波，屏蔽虛假信號。注冊干擾回波，把當前所測的回波作為虛假回波注冊到回波列表中，注冊后障礙物或罐內固定物件會引起干擾回波或者采用“近現場抑制”功能來消除故障，通過設置近現場抑制距離，使儀表將此范圍內的回波注冊為干擾回波不進行測量。安裝法蘭的焊縫、天線或天線附近有掛料，效果較好。*有效的措施是重新選擇雷達液位計的安裝位置，或與工藝聯系對罐內障礙物或固定物件進行整改，以杜絕故障的發生。

(2)液位顯示有偏差

液位顯示為一固定偏差時，先檢查罐高的設置是否正確，使雷達液位計的零點與工藝的參考零點一致。還應檢查標尺液位與上位機的量程是否相同，不知道顯示儀的量程時，可通過雷達液位計動態設置的試驗功能，使雷達液位計分別輸出 4mA 和 20mA 查詢來解決。先核實罐的高度，再檢查基本參數的設置是否與罐高一致。可斷電重啟試試能否恢復正常，否則只有拆下發射頭檢查天線上是否附有冷凝水，有冷凝水或污物，將其清理及擦干凈，再安裝上觀察是否正常，必要時進行一次回波搜索。

(3)液位顯示波動

工藝液位正常，可通過修改雷達液位計時間常數，增加雷達液位計的阻尼時間來解決顯示波動。天線上有冷凝水或水珠，攪拌機使被測液位表面劇烈起伏，雷達液位計安裝在下料口上方，都會是容器內的干擾回波增強，使液位顯示波動。天線上有冷凝水珠，可采取斷電重新啟動的方法試試，沒有改觀只能將發射頭拆下，把天線上的冷凝水擦干凈，或重新捜索回波。顯示波動時考慮*多的是線路接觸不良、有電磁干擾、電子電路有問題等；但不要忽視了顯示儀表或 DCS 卡件的影響，如有的 DCS 卡件帶負載能力不足，會出現工藝液位正常，但儀表顯示值頻繁波動的故障。有時拔插一下卡件就可能恢復正常，否則應更換通道或卡件。

(4)液位顯示*大

產生此故障大多是雷達液位計發射天線或隔離窗下面有水珠或污物。拆下雷達液位計，用干凈柔軟的棉布擦干天線或隔離窗下面的水珠或污物，重新啟動一般都可恢復正常。擦洗雷達液位計發射天線、要用柔軟的棉布蘸酒精、汽油等溶劑擦洗，不能用堿性溶劑擦洗。發射天線被臟污的原因及處理方法如下：

①容器內蒸汽冷卻后形成的水珠附在發射天線上，阻礙了微波的發射。可采用隔離裝置，有的廠采用特氟龍的隔離裝置，取得了較好的效果。該材料既不妨礙微波的發射，又能起到隔離作用；隔離裝置按一定方式安裝后，可以將容器內的蒸汽與發射天線隔離，同時使附著在隔離裝置上的冷凝水在形成后按一定形式分布，達到不影響微波發射之目的。

②設備使用攪拌電機時甩漿，使安裝套管及發射天線臟污，結垢。只要攪拌電機轉動，都會揚起漿液，這是無法避免的。結垢問題可通過加大套管直徑來解決，大直徑套管結垢程度達到影響發射波在時間上要遠大于小直徑套管。而大直徑的套管結垢達到一定程度后，在重力作用下，部分結垢會自行脫落。

③雷達液位計安裝不規范也會造成本故障，天線沒有伸出套管、套管的直徑太小、管壁粗糙有焊縫等，都有可能造成較多的干擾回波。通常可增大上盲區，用雷達液位計的滿罐處理功能對參數進行設置，沒有效果應考慮重新定位安裝。天線上結垢或污物較少時，回波強度會減弱，只是偶爾跳至*大，通常采取斷電重啟；或者用回波重新搜索功能，從雷達液位計所測的多個回波列表中，選擇和實際液位相近的回波作為表面回波，就有可能使雷達液位計恢復正常。天線上結垢或污物積聚嚴重時，有可能造成回波的強度低于門限值，在平穩條件下設置門限值為表面回波的 20%較妥。如果用軟件處理無法恢復，只有拆下對天線上的結垢或污物進行清理。天線結垢或附有污物屬于常見問題，定期清理天線上的結垢及污物，會使該類故障大大減少。

(5)液位顯示*小

空罐時顯示值不為零，如雷達液位計顯示失波報警參數符號，大多是空罐時雷達表面回波信號丟失。可利用顯示面板重新搜索回波；或者用雷達液位計的空罐處理功能，處理靠近罐底部表面回波丟失的情況，如果表面回波丟失，本功能會使變送器顯示零液位。雷達液位計量程選擇很重要，若雷達液位計的實際量程過小，空罐時回波信號丟失，應重新核實量程，或選擇尺寸大一些的天線。有時工藝液位已快要滿罐，但儀表卻顯示一個很低的液位，由于液位升高時罐內多重回波增加，而雷達液位計把一束時間行程較大的回波識別為測量回波，導致計算結果錯誤。應修改現場抑制距離，屏蔽虛假信號，來消除多重回波的影響。

(6)雷達液位計常見故障

雷達液位計常見故障產生的原因及處理方法見表。

雷達液位計維修實例

[實例 1]加熱器上用的雷達液位計，怎么調表都沒有作用。

[故障檢查]檢查發現出廠時的門檻電壓設得太低，僅有 200mV。

[故障處理]調高門檻電壓后順利完成了調表工作。

[維修小結]門檻電壓要根據工況信號強度來定，一般為 400-600mV。為了排除工況產生的雜波干擾，大多是減小增益，使正常信號波有所減弱，但過低后波峰低于門檻電壓線時就無返回信號。

[實例 2]雷達液位計的顯示為*大。

[故障檢查]檢查發現石英窗下面有水珠。

[故障處理]拆下罩子法蘭和石英隔離窗法蘭，用軟布蘸酒精將石英玻璃擦干凈，雷達液位計顯示恢復正常。

[維修小結]雷達液位計發射天線或隔離窗下面有水珠或污物，通常用水沖洗后大多能恢復正常。天線石英沾上了物料或污物，必須進行清洗。在清洗過程中不要拆開石英固定螺釘，不要用尖嘴鉗，以免損傷石英表面的涂層。裝回石英隔離窗法蘭時，石墨不銹鋼纏繞墊圈要換用新的。

[實例 3]雷達液位計在空罐的情況下顯示有 50%的液位。

[故障檢查]斷電重啟故障依然，調整“min level offset”沒有作用，有人提議把另一臺的參數復制過來試一試。

[故障處理]參數復制過來后，雷達液位計正常。

[維修小結]本例屬于設置有問題故障。是人為還是什么原因引起的設定參數變化，到底是個別參數變化了還是幾個參數變化了，誰也說不清楚。本例僅介紹一種故障處理方法。

[實例 4]工藝的丙烯液位正常，但新裝的 E+H 導波雷達液位計顯示 60%不再變化。

[故障檢查]斷電試了一下沒有效果，詢問后知道調試人員怕麻煩設置時沒有做抑制。

[故障處理]決定在低液位時進入 MAPPING 菜單做抑制，完成后雷達液位計顯示恢復正常。

[維修小結]雖然雷達的電磁波不依賴介質傳播，但是對介質的介電常數很敏感，如果兩種介質介電常數相差很少，反射波能量會很小，當兩種介質介電常數相差很大時，本例中丙烯的介電常數較低，大部分的電磁波能量被反射，沒有足夠的能量到達液位并產生反射，導波雷達液位計接收的是反射回波；水蒸氣、介質結晶，雷達天線下的一些污物都會導致一定能量的回波，這樣的回波就是干擾信號，做抑制就是把這些回波屏蔽掉，在容器沒有液位時做抑制，效果*好，干擾都被屏蔽也就保證了測量的準確性。

[實例 5]工藝液位正常，雷達液位計的顯示升到一定值后變化緩慢直至無變化。

[故障檢查]儀表的設置參數正常。拆卸連接法蘭時，發現導波管內有微壓力，判斷導波管上部有氣體。

[故障處理]開氣相補償孔處理，后液位計恢復正常。

[維修小結]本例雷達液位計系頂部安裝方式，容器為常壓，為了有較好的測量效果，在容器內設置了 DN80 的導波管。使用中導波管上部慢慢積聚有氣體，液位升高時造成導波管上部的氣體憋壓，液位升高時憋氣壓力也在慢慢升高，這就是液位變化緩慢的原因，當液位上升到一定位置后就不可能再上升了。

[實例 6]乳化瀝青罐倒罐檢修時，工藝人員反映雷達液位計不準確。

[故障檢查]檢查接線及供電均正常，斷電重啟故障依然，到現場拆下天線擦拭后無改觀，但天線對著設備圍欄時顯示有變化，判斷儀表正常。拆天線入孔有很多嗆人的氣霧冒出來，跟平時不一樣，決定與工藝聯系。

[故障處理]與工藝落實才知道，進入罐中的是其他罐檢修吹洗的污油，油中還夾雜有鐵銹等雜質，這類介質雷達液位計無法測量。只有待工藝吹掃完才能安裝使用。

[維修小結]在處理故障前曾查看 DCS 的液位趨勢曲線，液位突然為*大，接著又大幅波動，數十秒后顯示變為 85cm，后來又變為零，再也不變化。本例在處理故障中忽視與工藝的聯系，耗費了時間和精力。

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