導波雷達液位計在嚴酷環(huán)境下的應用概況

隨著工業(yè)現(xiàn)代化進程的發(fā)展，液位測量設備的應用場景越來越多，并且工業(yè)環(huán)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(chǎn)環(huán)境對液位測量設備提出了可測量低介電常數(shù)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(tǒng)的液位計難以滿足新出現(xiàn)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(chǎn)過程中溫度和壓力會發(fā)生頻繁的變化，液體和蒸汽的密度也會發(fā)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(guān)的補償，會導致測量結(jié)果產(chǎn)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(jié)果可靠性低、系統(tǒng)維護量大，影響正常生產(chǎn)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(fā)射的雷達波沿導波桿傳播到氣相介質(zhì)和待測液體介質(zhì)的分界面處時，由于在分界面處上下介質(zhì)的介電常數(shù)值相差極大，根據(jù)時域反射原理，一部分雷達波能量會在該處發(fā)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(fā)射雷達波與返回雷達波的時間差，即可根據(jù)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(fā)現(xiàn)，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(nèi)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(yōu)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(huán)境下，隨著溫度和壓力的變化，液體和蒸汽的介電常數(shù)也會發(fā)生變化。如在３００°Ｃ、ｌＯＭＰａ的環(huán)境下，水的相對介電常數(shù)會由７８．５降低至１８．０，蒸汽的相對介電常數(shù)會由１．０升高至１．５，蒸汽介電常數(shù)的增大會減慢雷達波的傳播速度，如果不采取相關(guān)的對氣相介質(zhì)介電常數(shù)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(huán)境下的導波雷達液位計進行補償算法及相關(guān)回波信號處理方法的研究，具有重要意義。