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雷达液位计常规标定分析及参考点标定方法。

文章作者:南京赛亚特福精密仪器有限公司    发布时间:2021-07-24
雷达液位计常规标定分析及参考点标定方法。
【摘要】雷达式液位计具有适用范围广、计量精度高、可靠性强、维护少等优点,在石油和油气测量领域得到了越来越广泛的应用。雷达波是一种通用的雷达液位计,它是根据时间的行程原理来设计的,它是以光速运行的,其运行时间可由各电子部分转化为物位信号。在空间中,探针发出的高频脉冲以光速传播,当脉冲碰到材料表面时,被仪器内的接收器接收,将距离信号转换成物位信号。详细论述了雷达液位计在线常规标定方法和基准点标定方法的优缺点。
雷达液位计原理。
雷达式液位计采用发射-反射-接收的工作方式。雷达液位计的天线发射出经测量物体表面反射的电磁波,再由天线接收,电磁波从发射到接收的时间与电磁波到达液面的距离成正比,关系式如下:
D=CT/2。
公式中:D—雷达液位计与液面的距离;C—光速;T—电磁波运行时间。
雷达液位计记录了脉冲波经过的时间,而电磁波的传播速度是常数,则可以计算液面与雷达天线的距离,从而可以了解液面液面的位置。
因为雷达波以光速传播,C=2.9979×108m/S,m。
电磁脉冲往返时间是6.6nS。对油罐这样相对高度较小的物体来说,需要非常高的分辨率,因此几乎不可能测量反射时间。为了解决这一问题,需要采用延时技术,目前常用的是FM连续波技术。从图1中可以看出:发射频率随着时间线性增加,斜率增加到k。在这种情况下,由于回波信号频率的滞后,使反射频率和发送信号频率的差频为△f=k△T,将上述两种方法合并后得到:
D=C×△f/2k。
很明显,把时差的测量转换为测频误差,增加了检测的技术难度,提高了测量的精度系数。
2、常规标定方法。
雷达式液位计测量距离一般在2~10m左右,模拟标定所需距离较大的试验室是很困难的,因此雷达液位计通常采用在线标定。雷达式液位计在线校准利用现场工艺条件,通过改变液位,将雷达液位计的输出值与实际尺量值或其它形式的液位测量值进行比较。雷达式液位计计量检定规程》对多点或单点进行标定(后详述单点可行性),然后通过调试软件调试,使之达到精度要求。雷达液位计的常规在线标定方式能保证其按规程要求进行,同时在线校准过程干扰因素和安装误差因素,对该雷达液位计的实际测量精度还需高于实验室校准。但在线常规校验要利用现场的工艺条件,现场工艺设备-储罐或反应罐在校准过程中都要停产,严重影响现场工艺生产。与此同时,现场液位的变化受到工艺条件的影响,稳定时间过长,因此常规在线标定时间往往较长。检尺测量或其它形式的液位测量也受现场安全和技术因素的影响而制约。
3基准点标定方式。
因为在线标定受到工艺条件的影响太大,因此本文研究了参考点标定方法。基准标定即通过设定参考反射点,实现雷达液位计的单点标定。具体操作为:在雷达液位计的波束满程位置设置1个反射原反射原波,并***测量雷达液位计距离[3]。标定时,通过雷达液位计对实际参考点的测量值与已知数值进行比较,并对标定雷达液位计进行比较。在满量程处设置参考点有两个好处:1)一般工艺液位不能达到满量,因此校准时可以不影响正常生产;2)满量程处距离短,反射强度高,这样可以保证实际测量液位反射强度,从而保证实际测量液位反射波强度。
参考点的设置不宜过大,过多会干扰液面正常反射波强度。从雷达液位计的测量原理可知:距离误差是T或△f引起的,在满量程位置设置基准点,则T或△f的测量值非常小,也即测量难度非常大,相对应的误差应为全量程中非常大的误差。因此在参考点上对T原始电码进行数字/系数修正可以满足全量程误差的精度要求。与此同时,考虑到电检原件在全量程测量中表现为线性误差,则可以单点调试、数据修正参考点位置。由于压力表在单点定值时对全量程线性误差产生了修正作用,因此采用单参考点数值修正方法校正雷达液位计是可行的[5]。
雷达式液位计在满量程中进行参考点标定是十分必要的。通常的智能仪表都有满量程和零点调节两种方式,我们可以利用满程调整选项来实现雷达液位计的基准点校准,而无需增加其它功能。并利用智能仪器的显示和滤波功能,在标定完成后参考点的反射波进行屏蔽或标注,使标定不会对工艺界面反射波造成影响。EMERSON等厂家E+H、EMERSON雷达液位计调节功能有明显应用,图2是正常和干扰波形显示,可通过这个功能对参考点反射波进行标注和消除。
可在不影响生产的情况下进行基准点在线校准,减少了对工艺的影响和校准时间。但参考点标定采用单点标定,只对线性误差进行数值校正。基准点标定不能校正过程波动、泡沫等非线性误差,因此标定时要特别考虑现场的工艺条件。
4现场应用。
从以上章节可以看出参考点标定方法相对于标准标定方法,存在着安装方面的限制和雷达液位计具有相应功能等诸多限制。那我们广大的化工企业为什么还要运用参照点检验法呢?本文首先分析了参考点标定方法与标准标定方法的特点。
从表1中可以很容易地得出“参考点校准法经济性极好”的结论。标定时间参照标定法不需关闭工艺流程,实际标定时间也比标准方法大大压缩。时间就是金钱,更别说直接得到的不停歇更不用说了。
5结论。
结果表明,在线常规标定精度为中等,没有考虑工艺干扰的影响。对于工艺复杂和罐体限制参照点的场合,应按常规方法进行校准,但在设备设计初期应充分考虑其校准条件。确保在设备建造时方便量尺或其它测量方式,或者在条件允许的情况下建立。
装置的并联管(并联管是测量液位的方法,对过程影响很小)。而且对精度要求高,同时工艺参数不会影响到的储罐可以考虑参考点标定方式。标定方法在各行业中广泛应用于容量、液位标定,但其经济优势过于明显,即使在部分限制条件下,它仍被广泛用于各行业。

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