现场雷达物位计的常见频段,主要有24GHz、26GHz、80GHz等。
这几年80GHz用得越来越多,很多项目在选型时也会直接关注80GHz。原因比较直接明确:波束窄、天线小,对小罐、反应釜和内部构件较多的容器比较友好。
不过,雷达物位计的实际测量效果,不只看频率。
介质是什么、罐子有多高、里面有没有搅拌器、有没有泡沫和蒸汽、天线会不会挂料,这些条件都会直接影响测量效果。
80GHz为什么用得越来越多?
80GHz雷达的明显特点就是波束窄。
频率升高以后,波长变短,在相同天线尺寸下,波束可以做得更集中。
这个特点放到现场就比较直观。
比如反应釜里面有搅拌轴、盘管、进料管,雷达波束太宽,信号容易打到这些构件上,回波曲线上就会出现一些干扰信号。
80GHz波束比较窄,如果选到合适安装位置,可以避开这些构件的干扰。
所以在小罐、细长罐、反应釜以及内部结构比较复杂的设备上,80GHz使用得比较多。
另外,80GHz的天线尺寸一般比较小。
现场有些设备的顶部安装空间有限,接口也小,DN40、DN50甚至更小的过程连接比较常见。这种情况下,小尺寸天线安装更方便,也更容易满足安装位置的要求。
距离分辨能力也是80GHz比较明显的特点。
液面附近如果有法兰、罐底或者其他反射物,回波位置比较接近,高频雷达更容易把这些回波分开。
这也是80GHz在小量程设备上比较常见的原因。
频率高,介质条件同样要看
雷达物位计测量液位,靠的是介质表面的反射信号。
不同介质,反射能力差别很大。
水、酸碱溶液这类介质,回波比较明显。但部分油品、溶剂、烃类介质介电常数比较低,回波相对弱一些。
这类工况选雷达时,需要整体评估量程、天线尺寸和仪表的回波处理能力。
泡沫也是现场经常遇到的情况。
有些泡沫比较薄,对测量影响较小;有些泡沫层比较厚,含液量又高,雷达信号经过泡沫以后,回波会明显变弱。
所以同样是泡沫工况,不同设备上的实际表现差别会很大。
粉尘工况也是一样。
水泥、煤粉、粉煤灰、石灰等料仓,在进料的时候粉尘很大。高频雷达波束窄,避开仓壁和内部构件比较方便,但天线积灰以后,回波质量也会受到影响。
这类场合除了看频率,还要评估天线结构和吹扫条件。
天线挂料,更影响现场使用
雷达物位计在现场用久以后,天线表面状态很关键。
比较常见的情况有冷凝水、粉尘、油污、结晶和高黏度介质附着。
天线表面一旦形成比较厚的附着层,发射和接收信号都会受影响。
有些设备刚投用的时候测量很稳定,运行一段时间以后开始跳动,检查回波曲线也比较乱,最后拆下来发现天线已经挂满介质。
所以容易结晶、挂料、积灰的场合,选型时要一起看天线形式。
有条件的可以设置吹扫接口,或者选择表面比较光滑、容易清理的天线结构。
安装位置也很重要。
天线如果正好装在容易积料的位置,后期维护量会明显增加。
24GHz、26GHz还能不能用?
24GHz、26GHz现在仍然有很多现场在使用。
普通储罐、原料罐、中间罐,罐内结构简单,液面比较平稳,对波束角要求没有那么高的情况下,24GHz、26GHz可以满足正常测量需求。
很多老装置上的26GHz雷达已经运行多年,只要回波稳定、测量正常,就有继续使用的基础。
80GHz频段更适合空间小、障碍物多、波束角要求窄的工况场合。
24GHz、26GHz在普通储罐上的应用也比较成熟。
频率不同,适用场合也不同。
选雷达物位计,现场主要看这几项
首先看介质。
液体还是固体,介电常数高低,有没有泡沫、蒸汽、粉尘、结晶和挂料,这些情况要先确认。
再看罐体结构。
内部有没有搅拌器、盘管、支撑梁、进料管,这些构件都会影响雷达波束和回波。
然后看量程。
比如几米的小罐和几十米的料仓,对天线结构和信号强度的要求差别就非常大。
过程条件也要一起确认。
温度、压力、腐蚀性、防爆等级、法兰规格、安装空间,这些都会影响具体型号。
最后就是安装位置。
雷达尽量避开进料口、搅拌器和容易挂料的位置,让波束有一条比较干净的测量通道。
很多现场测量不稳定,最后调整安装位置以后,回波就会明显改善。
80GHz适合哪些场合?
80GHz比较适合以下几类设备:
小型储罐、反应釜、内部构件较多的容器、安装空间有限的设备,以及需要窄波束测量的场合。
这些场景里,80GHz的小天线和窄波束比较容易发挥作用。
如果是普通储罐,内部结构简单,工况也比较稳定,24GHz、26GHz同样可以正常使用。
实际选型时,把频率、介质、罐体结构、量程和安装位置综合考虑,结果会更接近现场需求。
结语
雷达物位计的频率升高以后,波束会更窄,天线可以做得更小,距离分辨能力也会提高。
80GHz在小罐、复杂容器和窄空间里有比较明显的使用优势。
24GHz、26GHz在普通储罐和成熟工况中依然有稳定的应用基础。
现场选型真正需要确定的,是哪种频率、哪种天线和哪种安装方式更适合当前设备。
频率只是其中一个参数,介质和安装条件匹配才会提升测量效果。
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