摘要：隨著(zhù)現代化工業(yè)的不斷發(fā)展，液位檢測與控制已廣泛運用于各個(gè)領(lǐng)域。本文介紹了雷達液位計在濕法冶煉工程中的使用情況，同時(shí)分析了現場(chǎng)應用中存在的問(wèn)題，并提出改進(jìn)方案。

衢州華友鈷新材料有限公司年產(chǎn)10000t(鈷金屬量) 新材料項目（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“衢州華友項目”）中，是國內*家采用氧壓浸出工藝煉鈷，自動(dòng)化程度較高，經(jīng)過(guò)一年的試生產(chǎn)，工藝和設備的不斷完善，目前產(chǎn)量已基本達到設計的產(chǎn)量。在濕法冶煉中，為了降低操作工的勞動(dòng)強度，所有需要液位監視的儲槽都安裝了物位計，而雷達液位計由于采用了非接觸式的測量原理，具有高度的可靠性和穩定性，而且操作簡(jiǎn)單、維護方便，在衢州華友項目中得到了廣泛的應用。

1.雷達液位計的測量原理

雷達液位計采用發(fā)射-反射-接收的工作模式。雷達液位計的天線(xiàn)發(fā)射出電磁波，這些波經(jīng)被測對象表面反射后，再被天線(xiàn)接收，電磁波從發(fā)射到接收的時(shí)間與到液面的距離成正比，關(guān)系式如下：

d=CT/2

式中：d---雷達液位計到液液面的距離 m

C---光速 C=300000km/s

T---電磁波運行時(shí)間 s

因空槽距離E已知，故實(shí)際物位的距離L為：L=E-d，式中，E的基準點(diǎn)是過(guò)程連接的底部。

雷達液位計記錄脈沖波經(jīng)歷的時(shí)間，而電磁波的傳輸速度為常數，則可算出液面到雷達天線(xiàn)的距離，從而知道液面的液位。在實(shí)際運用中，雷達液位計有兩種方式即調頻連續波式和脈沖波式。采用調頻連續波技術(shù)的液位計，功耗大，須采用四線(xiàn)制，電子電路復雜。而采用雷達脈沖波技術(shù)的液位計，功耗低，可用二線(xiàn)制的24V DC供電，容易實(shí)現本質(zhì)安全，精確度高，適用范圍更廣。

2.現場(chǎng)存在的問(wèn)題及原因分析

影響雷達液位計測量的因素有很多，本文僅就在華友項目實(shí)施過(guò)程中遇到的問(wèn)題進(jìn)行分類(lèi)歸納：

2.1 安裝短管內的回波干擾

圖2為實(shí)際液位處3.9米時(shí)，安裝在混料槽（高度4m）上的雷達液位計的回波包絡(luò )線(xiàn)圖。橫坐標為距離/時(shí)間；縱坐標為回波強度；回波包絡(luò )線(xiàn)(紅色）: 某一時(shí)間儀表所“看到”的罐內的情況；FAC（藍色）：評估或者參考曲線(xiàn)，作為一個(gè)參考點(diǎn)用于評估回波信號質(zhì)量，并不用已抑制虛假回波；Map（黑色）：容差閾值，用以屏蔽靜態(tài)干擾信號，例如儲罐內部，回波必須超過(guò)該閾值才被認為是有效的物位信號。圖中由于實(shí)際液位距離安裝短管較近（高液位），雷達液位計的回波強度受到安裝短管的影響減弱（紅色曲線(xiàn)），因此被FAC（藍色曲線(xiàn)）抑制，導致雷達液位計無(wú)法識別3.9m處雷達回波為真實(shí)液位（錯誤認定該回波為干擾），從而錯誤識別1.31m處的回波為測量液位，導致液位計異常波動(dòng)（高液位時(shí)這種情況尤其明顯）。

在華友項目中，由于此種情況造成的液位異常波動(dòng)還是比較普遍的，尤其是40mm天線(xiàn)雷達液位計，由于發(fā)射角較大，電磁波直接被安裝短管反射影響回波質(zhì)量。在投產(chǎn)初期，由于工藝生產(chǎn)還不穩定，液位經(jīng)常處于高液位（一般實(shí)際液位距離雷達液位計100mm-300mm），雷達液位計就會(huì )發(fā)生誤判造成測量值異常波動(dòng)。

【解決方案】：

A、一般可以采用在安裝時(shí)盡量降低雷達液位計的安裝短管，可以大大改善異常波動(dòng)情況的出現。

B、為了防止液位在高液位控制過(guò)程中由于不能及時(shí)控制而發(fā)生溢流現象，且盡量能夠保證足夠的容量適當降低100%量程，加大盲區設置（減小滿(mǎn)標的設置值），使工藝人員有意識的將液位控制在可測范圍內；對于高度較小的儲槽，由于加大盲區的設置，會(huì )大大降低儲槽的利用率，也可以通過(guò)加大安裝短管直徑和高度方法解決。

3.2 距離罐壁過(guò)近

圖3為安裝在濃硫酸槽（高度1.2m）上的雷達液位計的回波包絡(luò )線(xiàn)圖。由于液位計距離罐壁太近而且儲槽本身較小，導致液位計報警：E641失波。

解決方案：更改安裝位置。

3.3 雷達液位計距離進(jìn)料口過(guò)近

圖4為鹽酸配置槽正在加稀釋水且液位達到2.7m（量程3m）時(shí)回波包絡(luò )線(xiàn)圖。此時(shí)，測量值跳動(dòng)明顯。分析原因：雷達液位計無(wú)明顯回波信號，且回波信號波動(dòng)較大。該液位計在中低液位計加料時(shí)，測量值準確、穩定，但高液位加稀釋水時(shí)，加料口距離雷達液位計距離過(guò)近，飛濺起的水花對回波產(chǎn)生了較大的干擾，從而影響了測量。

3.4 黏附+冷凝對測量的影響

圖5為鈷礦漿化槽液位達到2.3m（量程3m）時(shí)回波包絡(luò )線(xiàn)圖。該液位計在投產(chǎn)初期一直正常使用，但經(jīng)過(guò)1個(gè)月后，液位發(fā)生異常波動(dòng)的情況越來(lái)越頻繁，分析回波曲線(xiàn)后，發(fā)現在較低的液位（2.3m）時(shí)，回波強度也比較弱（30dB）。拆下液位計檢查后發(fā)現液位計表面附著(zhù)了一層黑色的礦漿，導致液位計無(wú)法正常工作。

再檢查現場(chǎng)實(shí)際安裝情況，發(fā)現該液位計附近的下料口在加料時(shí)容易將濺起的礦漿附著(zhù)在液位計上，隨著(zhù)附著(zhù)礦漿厚度的增加，液位計波動(dòng)的情況也會(huì )更加頻繁。

【解決方案】：使液位計盡量遠離下料口，如果儲槽頂部空間有限，只能盡量控制液位高度，減少飛濺。

3.5 現場(chǎng)應用總結

為了保證雷達液位計無(wú)故障長(cháng)周期運行，液位計安裝是重要一環(huán)，在安裝中還要注意以下幾個(gè)方面：

（1）雷達液位計天線(xiàn)的軸線(xiàn)應與液位的反射表面垂直。

（2）接管直徑應小于或等于屏蔽管長(cháng)度（100mm）。

（3）安裝位置距槽壁距離應盡量大于50cm，以免將槽壁上的虛假信號誤做回波信號。

（4）盡量避開(kāi)下料區、攪拌器等干擾源，使波束范圍內無(wú)固定物，提高信號的可信度。

雷達液位計主要由電子元件和天線(xiàn)構成，無(wú)可動(dòng)部件，在使用中的故障*少。使用中偶爾遇到的問(wèn)題是，貯槽中有些易揮發(fā)或者附著(zhù)礦漿和有機物會(huì )在雷達液位計的喇叭口或天線(xiàn)上結晶，對它們只要定期檢查和清理即可，維護量較少。一般情況下，可以通過(guò)軟件檢查物位計是否有接受到回波， 按下E→ENVELOPE CURVE→ENV.CURVE+CUST.MAP→CYCLIC, 此時(shí)得到回波包絡(luò )線(xiàn)圖。如果信號質(zhì)量（35DB以上）可以，說(shuō)明物位計探頭沒(méi)有臟或者堵上；如果回波為0DB，說(shuō)明探頭接收不到信號，需要將物位計法蘭螺栓拆掉，把探頭清晰干凈再安裝好繼續重復本次操作。

4.結束語(yǔ)

雷達液位計是一種高可靠的非接觸式液位測量?jì)x表，具有以下特點(diǎn)：

（1）容易安裝、無(wú)移動(dòng)部件、維護量較小。

（2）精度高、可靠性*高。

（3）超高靈敏度與獨特信號處理特點(diǎn)可處理困難的工藝過(guò)程條件。

（4）高度靈活性，不同安裝位置和工藝條件的液位測量，具有較大的可互換性。

在實(shí)際運用中，儀表本體的故障率*低，多數故障都是由于現場(chǎng)使用環(huán)境惡劣造成的。所以，通過(guò)改良雷達液位計的安裝可以很大程度降低雷達液位計故障頻次高的問(wèn)題。