导波雷达原理PPT讲稿.ppt

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1、导波雷达原理第1页，共36页，编辑于2022年，星期六基本原理1、根据麦克斯维电磁场理论，根据麦克斯维电磁场理论，变化的电场会产生变化的磁场，变化的电场会产生变化的磁场，变化的磁场会产生变化的电场，变化的磁场会产生变化的电场，这种可变电场和磁场交替产生这种可变电场和磁场交替产生的波称之为电磁波；的波称之为电磁波；2 2、电磁波的物理特性：当他、电磁波的物理特性：当他从介质从介质1传输到介质2 2，如果介质2的介电常数大于介质1的的介电常数的的介电常数1时，电磁波会时，电磁波会反射；同时还有折射和衍射；反射；同时还有折射和衍射；第2页，共36页，编辑于2022年，星期六基本原理3、超高速计时电路

2、计算从发射到反射的时间差T，雷达顶部到液面的距离S=V*T/2,如果罐高为H,液位L=H-S；所有利用电磁波技术（雷达）测量液位的基本原理是相同的位移 S第3页，共36页，编辑于2022年，星期六1 1、非接触雷达和导波雷达的原、非接触雷达和导波雷达的原理都是电磁波的技术；理都是电磁波的技术；2 2、非接触雷达：、非接触雷达：a.a.受低介电常数的影响受低介电常数的影响b.b.空罐散射造成波的误接收空罐散射造成波的误接收c.c.液体液面的波动液体液面的波动d.d.超过超过200C200C的工况解决困难的工况解决困难 e.e.安装受到限制安装受到限制f.f.需要效验需要效验3、导波雷达的产生：导

3、波雷达是雷达技术发展的一个分支基本原理第4页，共36页，编辑于2022年，星期六导波雷达工作原理第5页，共36页，编辑于2022年，星期六导波雷达工作原理电磁波的屏蔽第6页，共36页，编辑于2022年，星期六第7页，共36页，编辑于2022年，星期六Guided Wave Radar第8页，共36页，编辑于2022年，星期六Guided Wave Radar第9页，共36页，编辑于2022年，星期六Guided Wave Radar第10页，共36页，编辑于2022年，星期六Guided Wave Radar第11页，共36页，编辑于2022年，星期六Guided Wave Radar第12页

4、，共36页，编辑于2022年，星期六TDR Generatordevelops low energy pulses每秒每秒250K 脉冲脉冲电磁波从介质1传输到介质2，如果介质2的介电常数大于介质1的的介电常数1时，电磁波会反射超高速计时电路计算脉冲超高速计时电路计算脉冲从发射到反射的时间差从发射到反射的时间差T T，导波雷达顶部到液面的距离导波雷达顶部到液面的距离S=V*T/2,S=V*T/2,如果杆长为如果杆长为H,H,液位液位L=H-SL=H-S第13页，共36页，编辑于2022年，星期六同轴杆截面图双杆截面图单杆截面图不同导波杆的磁力线不同导波杆的磁力线第14页，共36页，编辑于202

5、2年，星期六7MF Min dielectric:10 or 1.9 When mounted in metal stillwell or cage Max.Temp:150 C Max.Press:70 bar Seal:Teflon&O-rings7MF-F Min dielectric:10 or 1.9 When mounted in metal stillwell or cage Max.Temp:150 C Max.Press:70 bar Seal:PFA insulation PFA Insulated7MJ Min dielectric:10 or 1.9 When moun

6、ted in metal stillwell or cage Max.Temp:320 C Max.Press:205 bar Seal:PEEK&Aegis O-rings HTHP Single Rod ProbeBEWARE of overfill safety!单杆系列单杆系列第15页，共36页，编辑于2022年，星期六7M5 For Solids Min dielectric:1.9 Max.Temp:150 C Max.Press:atm Seal:Teflon Pulldown Force:1360 kgTwin cable TFE“spacer”7M2 For Solids M

7、in dielectric:4 Max.Temp:150 C Max.Press:5 bar Seal:Teflon Pulldown Force:1360 kg Single cable7M7 For liquids Min dielectric:2-10 Max.Temp:150 C Max.Press:50 bar Seal:Teflon&O-rings FEP“spacer”Twin cable7M1 For liquids Min dielectric:10 or 1.9 When mounted in metal stillwell or cage Max.Temp:150 C M

8、ax.Press:70 bar Seal:Teflon&O-rings Single cable缆式导波杆系列缆式导波杆系列第16页，共36页，编辑于2022年，星期六7MR(满罐型、专利)Min dielectric:1.4 Max.Temp:200 C Max.Press:70 bar Seal:Teflon&O-rings Overfill safe7MD（高温高压）Min dielectric:1.4 *depending on spacers Max.Temp:430 C Max.Press:430 bar Seal:Borosilicate(hermetic seal)Overfi

9、ll safe DO NOT use for saturated steam7MB Min dielectric:2 Max.Temp:150 C Max.Press:50 bar Seal:Teflon&O-rings7MS(蒸汽型、专利)For steam applications Max.Temp:345 C Max.Press:155 bar Seal:HT PEEK&Aegis O-rings Min dielectric:suitable for steam applications同轴同轴/双杆系列双杆系列第17页，共36页，编辑于2022年，星期六 蒸汽补偿技术（专利）蒸汽补偿

10、技术（专利）1 1由于电磁波在不同介质中的传输速度不同，比如在空气由于电磁波在不同介质中的传输速度不同，比如在空气中的传输速度比在蒸汽中传输速度大；假设蒸汽工况条件中的传输速度比在蒸汽中传输速度大；假设蒸汽工况条件下，如果采用空气中的速度下，如果采用空气中的速度V V来计算液位，根据原理公式来计算液位，根据原理公式L=R-S=R-V*T/2L=R-S=R-V*T/2，因为，因为S=V*T/2S=V*T/2比实际值偏大，计算出比实际值偏大，计算出来的液位值将比实际液位值的偏小（根据经验如量程为来的液位值将比实际液位值的偏小（根据经验如量程为1000mm1000mm，测量值比实际值将小，测量值比实

11、际值将小100mm100mm，误差在，误差在10%10%）；）；2 2蒸汽补偿技术蒸汽补偿技术，就是计算实际蒸汽工况条件下的电，就是计算实际蒸汽工况条件下的电磁波速度磁波速度V V；变送器需要发射另外的参考脉冲，确定从；变送器需要发射另外的参考脉冲，确定从发射到反射的距离发射到反射的距离L L 不变，变送器内部的超高速计时电路不变，变送器内部的超高速计时电路将计算参考脉冲波从发射到接受的传导时间差将计算参考脉冲波从发射到接受的传导时间差TT,这样这样计算出实际蒸汽工况条件下的电磁波速度计算出实际蒸汽工况条件下的电磁波速度V V=2L=2L/T/T,；3 3实际蒸汽工况条件下，实际的液位值将是实

12、际蒸汽工况条件下，实际的液位值将是L=R-S=R-L=R-S=R-V V*T/2=R-L*T/2=R-L*T/T*T/T；第18页，共36页，编辑于2022年，星期六防蒸汽渗透技术（专利）防蒸汽渗透技术（专利）蒸汽工况不同于简单的高温高压工况；需要考虑防蒸汽渗透；电厂的加热器是水及蒸汽含氨碱性环境，所以O型圈的材料必须采用Aegis PF128，其他材料将导致腐蚀或泄漏 第19页，共36页，编辑于2022年，星期六防冷凝技术（专利）防冷凝技术（专利）蒸汽在导波杆顶部由于温差的影响会产生冷凝水。电磁波从导波杆的顶部发出，当有冷凝水时，导波雷达输出是超量程(20.5mA)。Magnetrol在导波

13、杆顶部采用特殊克服冷凝的材料，保证不会因为冷凝水而产生虚假信号第20页，共36页，编辑于2022年，星期六散热技术（专利设计）散热技术（专利设计）蒸汽型导波雷达杆的散热器部分（见图4），散热层采用了适合饱和蒸汽条件的氧化铝和PEEK（高温塑料）为绝热材料，导波杆的散热器电磁波传输部分采用黄金材料 第21页，共36页，编辑于2022年，星期六蒸汽型导波雷达技术重要性第22页，共36页，编辑于2022年，星期六负压（真空）应用1 1、导波雷达利用的是电磁波技术，而电磁波是可变电场和磁场交替产生并传输的，不需要任何媒介；不需要任何媒介；2、电磁波从一种介质传输到另一种介质时被反射的过程中，不受介质的

14、温度不受介质的温度/压力/介质密度的影响第23页，共36页，编辑于2022年，星期六导波雷达变送器部分导波雷达变送器部分第24页，共36页，编辑于2022年，星期六Eclipse是二线制，24VDC，回路供电导波雷达液位变送器，提供2行x8字符的液晶显示，HART通讯和总线技术（可选）第25页，共36页，编辑于2022年，星期六Magnetrol导波雷达液位计主要优点使用导波杆-集中波的能量,有参考目标量程设定,无需改变液位-可直接组态完成针对相应介质选择不同的导波杆介电常数,比重,压力,温度的变化对测量无影响蒸汽补偿技术（专利）防蒸汽渗透技术（专利）防蒸汽冷凝技术（专利）特殊散热技术（专利设

15、计）饱和蒸汽工况可使用到343C 165 bar（唯一）第26页，共36页，编辑于2022年，星期六Magnetrol导波雷导波雷达液位计安装达液位计安装实际上都是顶部安装；安装方式有螺纹和法兰两种可以选择，一般插入到容器内部导波杆的长度就是设计要求的测量范围。第27页，共36页，编辑于2022年，星期六直接顶装：从容器的顶部直接插入第28页，共36页，编辑于2022年，星期六外置测量筒式安装外置测量筒式安装：导波杆顶装在测量筒的上端，测量筒再与容器连接，一般测量筒的侧侧接口的距离就是设计要求的测量范围。第29页，共36页，编辑于2022年，星期六Magnetrol导波雷达导波雷达电厂应用电厂

16、应用-高、低加热器-除氧器、凝汽器-锅炉连排-酸、碱罐-污水池-除盐水箱、轻油罐第30页，共36页，编辑于2022年，星期六 没有可移动部件 不受介质的密度变化影响 不需要效验 安装更具多样性导波雷达 PK 浮筒液位计第31页，共36页，编辑于2022年，星期六没有易损件不受介质的密度变化影响不受气相压力的影响不需要效验真空更具特色引压管的堵塞和气泡使差变维护量增加 可以顶装/外置测量筒安装导波雷达 PK 差压变送器第32页，共36页，编辑于2022年，星期六磁滞伸缩液位计的优点磁滞伸缩液位计的优点 线性好，精度高不需要效验磁滞伸缩液位计的局限性磁滞伸缩液位计的局限性 只适用于干净介质 浮球是

17、传感器的重要部分 浮球的尺寸需要根据压力和比重设计比重小或界面测量工况，浮球很大全真空工况会导致浮球损毁 无法解决高粘度的介质工况 在浮球处会累积金属粒子，导致比重变化 震动会有影响 液体密度的变化导致测量不准确导波雷达 PK 磁滞伸缩第33页，共36页，编辑于2022年，星期六 不受介电常数变化的影响 不需要效验 没有接地的要求 没有电容液位计安装的要求高 对于圆形罐，电容液位计输出没有线性导波雷达 PK 电容液位计第34页，共36页，编辑于2022年，星期六 接触/非接触 非接触雷达没法实现临界测量 可以测量低介电常数的液体 非接触雷达受空罐散射造成波的误接收 非接触雷达液体液面的波动 非接触雷达超过200C的工况解决困难 非接触雷达安装受到限制 非接触雷达需要效验导波雷达 PK 非接触雷达第35页，共36页，编辑于2022年，星期六谢谢！谢谢！第36页，共36页，编辑于2022年，星期六