導波雷達液位計在嚴酷環境下的應用概況

隨著工業現代化進程的發展，液位測量設備的應用場景越來越多，并且工業環境對于液位測量設備也提出了新的要求。例如，核電站乏燃料水池工況對液位測量設備提出了耐輻照和抗震的要求，大型儲油罐工況對液位測量設備提出了安全防爆、高精度（土1-２mm）和大量程（1５ｍ）的要求，鍋爐汽包工況對液位測量設備提出了耐高溫高壓、受蒸汽影響小、高可靠、維護量低的要求，此外，還有部分生產環境對液位測量設備提出了可測量低介電常數液體、可測量高粘度液體、受粉塵影響小、受泡沫影響小等的要求。傳統的液位計難以滿足新出現的越來越多的要求。

在一些高溫高壓和有大量蒸汽的工況下，如鍋爐汽包、高壓及水加熱器和蒸汽分離器等，想要對液位進行精準可靠的測量是十分困難的。并且由于生產過程中溫度和壓力會發生頻繁的變化，液體和蒸汽的密度也會發生相應的變化。在這樣的工況下，對于基于密度（或壓力）的液位測量設備，如差壓式液位計，如果不進行相關的補償，會導致測量結果產生很大的誤差。對于部分帶有補償功能的液位計，補償計算需要輸入當前的壓力、溫度、液位等多種信息，這就要求需要有對應的壓力、溫度及液位測量設備。因此測得的液位精度勢必會受到其他測量設備的影響，并且計算過程復雜、計算結果可靠性低、系統維護量大，影響正常生產過程的進行。

導波雷達液位計是一種新型的液位測量儀表，在外觀上，導波雷達液位計顯著的地方是其配備有金屬導波桿。當導波雷達液位計發射的雷達波沿導波桿傳播到氣相介質和待測液體介質的分界面處時，由于在分界面處上下介質的介電常數值相差極大，根據時域反射原理，一部分雷達波能量會在該處發生反射。反射的雷達波會被液位計接收，通過對回波信號進行分析，獲得發射雷達波與返回雷達波的時間差，即可根據時間差與光速相乘，計算待測的液位高度。

通過導波雷達液位計的原理可以發現，其測量原理完全獨立于密度。并且由于雷達波是在導波桿內傳播，蒸汽、粉塵、泡沫等工況對雷達波傳播的衰減程度影響很小。因此面對高溫高壓、一般蒸汽的工況時，導波雷達液位不需要對溫度和壓力進行補償，可以直接用于液位測量。并且由于導波雷達液位計的導波桿部分沒有活動部件，因此也具有維護成本低、可靠性高的優點，適用于多種復雜的工況。

但是在極端高溫高壓、高飽和蒸汽的環境下，隨著溫度和壓力的變化，液體和蒸汽的介電常數也會發生變化。如在３００°Ｃ、ｌＯＭＰａ的環境下，水的相對介電常數會由７８．５降低至１８．０，蒸汽的相對介電常數會由１．０升高至１．５，蒸汽介電常數的增大會減慢雷達波的傳播速度，如果不采取相關的對氣相介質介電常數的補償措施，會導致高達20％的測量誤差。因此，對于髙溫高壓、高飽和蒸汽環境下的導波雷達液位計進行補償算法及相關回波信號處理方法的研究，具有重要意義。