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1、超声波/雷达液位计测量原理及应用 刘海泉 2008年3月10日,计控车间岗位培训之,一、概述,近年来，随着工业自动化的发展，对物位仪表的需求日益增加。国内物位仪表工业基础较差，生产厂规模较小，主要产品仍以机械型为主，如玻璃板(管)液位计、磁浮子液位计及开关等。虽然20世纪80年代中后期曾引进了几项当时较先进的产品，如超声物位计、电容物位开关等，但现在与国外同类产品相比，已无先进性可言。目前，国内物位仪表市场中高端产品主要靠进口，所以国外几个主要物位仪表公司都已进入中国市场，销量逐年增长，相互竞争也很激烈。如VEGA、SIEMENS、EH等,A、雷达物位计 1）、原理,微波物位计俗称雷达物位计，
2、它是基于微波在被测物料表面反射的时间行程原理。物位是由储罐顶部的天线发射的雷达信号测量的：雷达信号被物料表面反射后，由天线接收回波，由于信号频率在改变，回波与信号发射瞬间的相比，其频率稍有不同，该频率差正比于至物位的距离，从而精确地计算出物位。,大多数经济型的微波物位计都采用5.8GHz或6.3GHz的微波频率，其辐射角较大(约30o)，容易在容器壁或内部构件上产生干扰回波。虽然加大喇叭天线尺寸可稍减少发射角度，但体积增大，使用不便，而且改善有限。有的公司采用更高频率的微波物位计，如Siemens公司的LR400(24GHz)及Vega公司的Vega Puls40系列(26GHz)。当采用4喇
3、叭天线时辐射角约8o，而同样的天线采用5.8GHz的频率时，则为30o，所以采用高频时，天线辐射角可减小，即使在狭长容器中也能较好工作，精确度也可提高。,2)、雷达物位计的应用,雷达物位计可安装于各种金属、非金属容器或管道内，对液体、浆料及颗粒料的物位进行非接触式连续测量。适用于粉尘、温度、压力变化大，有惰性气体及蒸汽存在的场合。对人体及环境均无伤害。我厂以前用的最多的雷达液位计是德国VEGA物位计，用在配料仓、正压输送的目标仓和烟灰仓，有棒式的、缆式的。SIEMENS的雷达液位计用在亚砷酸的真空蒸发器和净液的板式蒸发器上.,3)、雷达物位计的参数设定及维护,a、参数设定 VEGA物位计的参数
4、设定是通过一个小的编程器来实现的，该种物位计不适合在我厂使用,故不作详细介绍。SIEMENS的雷达液位计参数设定同超声波液位计参数设定，下面再进行讲解。b、维护 雷达物位计的日常维护主要是导波棒的清理。因为长时间的工作，导波棒上会有物料的粘结,B、超声波物位计,超声波物位测量技术发展已较成熟，应用面也较广，已成为物位测量的一种重要解决方案。超声波物位计是利用超声波在气体、液体或固体中的衰减、穿透能力和声阻抗不同的性质来测量两种介质的界面。它是由探头发射超声波并接受回波，变换器对回波信号进行处理并转换成420mA信号输出。,1)、原理,2)、应用包括：化工与石化储存容器及工艺储罐 制药业反应器
5、食品与饮料制造业 炼油工艺容器 矿业矿山矿石 水及污水处理 水电力发电及水坝 水泥、煤粉、矿粉、大豆、小麦、大米、木片屑及其它固料测量应用,这里先介绍西门子公司的液位计参数设定3)、接线(1)以MultiRanger100200为例，讲一下接线应注意的问题。,3)、接线(2)探头和转换器要用屏蔽电缆连接,不要把屏蔽线和白线连接在一起;屏蔽线接到独立的端子(注意：以前Miniranger Plus系列的表白线和屏蔽线是连接在一起的)。,注意：接线时最好是先接电源线，输出线先不接，待通电正常后再接输出线！,4)、参数设定再以MultiRanger100200为例，通过手操器进行设定。,SIEMEN
6、S雷达液位计的参数设定同MultiRanger100200 Miniranger Plus(妙声力系列)类似于MultiRanger100200，主要的参数设定是一样的,运行模式和编程模式显示含义,运行模式 编程模式1 索引类型 索引类型2 索引 索引3 主要读数 参数值4 单位 单位5 高/高高报警 辅助功能6 物位显示 n/a7 加料显示 卷动图标8 放料显示 卷动图标9 低/低低报警 n/a10 编程的继电器 编程的继电器11 动作的继电器 动作的继电器12 辅助读数 参数号 13正常读数 n/a 14失效状态保持操作 n/a,具体操作：首先 给MultiRanger 100200 上电
7、。改变参数注意：如果参数值不允许改变，进入锁定参数（P000）并键入安全码。1.由运行模式开始，按编程键 然后按显示键 使设备进入编程模式。2.按显示键 选择参数值区域。3.按增加 或减少 选择参数号进行修改。4.键入参数号（例如820），键入三位数后，参数值显示出来。5.键入新值，按回车键。MultiRanger 识别此值，接受或者用一个有效值取代它。,5)、设定与维护P000 口令 1954P001 测量模式：1物位、2空间、3距离 1P002 介质：1液体,流体或平整表面2不平整表面和固体 1P003 测量响应:1=0.1m/min,2=1m/min,3=10m/min 2 P004 换
8、能器(探头):102=XPS-10,104=XPS-15 102/104P005 单位:1=米,2=厘米,3=毫米,4=英尺,5=英寸 1P006 空罐距离:探头表面到零物位距离P007 量程:从空罐(零位)到满罐(100%)物位的距离P800 近闭锁区:输入满量程位置到探头表面的距离P820 算法:1最大和首波较优,2最大波,3首波 1P999 复位,6)、常见故障转换器无显示检查供电电源，电源正常则转换器故障显示short 探头黑白线接反显示open探头线开路或接触不良液位波动检查探头线是否腐蚀、探头上是否有粘结，是否有蒸汽干扰液位不变化检查探头有无波发出或容器内是否有杂物,B.EH FM
9、U 860液位计参数设定(参照光盘上FMU 860相关内容讲解P28P30)基本设定（P34、P37P39）,下面简单介绍E+HFMU 860参数设定:,E+HFMU90系列参数设定按说明书逐步去修改,都是菜单式的,要更深的研究就要仔细阅读说明书.,7)、安装注意事项a、转换器的安装：可安装在现场，也可装在仪表室但和探头距离不要超过365米，安装要现场要考虑维护方便、不易被腐蚀的地方。b、探头安装位置选择要考虑以下几种因素：1、不要离被测容器边缘太近；2、检测孔下面没有盘管、搅拌浆、支撑梁或其它东西；3、偏离下料口或出料口；4、易于检修,8)、常用型号:1.雷达液位计 a)西门子(SIEMEN
10、S):LR300/LR400系列 b)E+H(Endress+Hauser):FMP41C 2.超声波液位计 c)西门子:Miniranger Plus(妙声力超声波液位计)MultiRanger100200(超声波液位计)转换器型号：7ML5033-1BA001A 探头型号:XPS15/7ML1118-0CD30 d)E+H:.转换器型号:FMU 860 探头型号：FDU81RG1A.转换器型号:FMU90-R11CA111AA3A 探头型号：FDU9194超声波液位计我们还用了ABB公司的.,E、物位开关,常用的物位开关音叉式物位开关、振动棒物位开关、阻旋料位开关、连杆浮球液位开关、光电液
11、位开关 等,音叉式物位开关工作原理：通过安装在音叉基座上的一对压电晶体使音叉在一定共振频率下振动。当音叉与被测介质相接触时，音叉的振幅和频率将发生突变，智能电路对此进行检测并将这种变化转换为一个开关信号。,开关量物位计的标定：可通过短路跳接和拨动开关来设置物位开关的上限和下限。一般设为上限有料动作(常开)、下限空料动作(常闭)。开关量物位计还要设定反应时间，要在实际经验中总结。,F、电极,电极物位计就是利用被测介质的导电性，当达到电极高度时，输出一个干节点到液位继电器，再由继电器输出信号达到工艺控制的目的。,G、放射形物位计,放射形物位计是利用物位的高低对放射形同位素的射线吸收程度不同来测量物位高低的，它的测量范围宽，可用于低温、高温、高压容器中的高粘度、高腐蚀、易燃易爆介质物位的测量。但此类仪表成本高，使用维护不方便，射线对人体危害性大。,有不足不处，请多指教！谢 谢！,
