導波雷達液位計在核電站高位水箱液位測量應用的實例介紹

本文概述
脈沖式導波雷達液位計，亦稱為導波雷達液位變送器，較之以前傳統的液位測量儀表有了更**的測量效果和更方便的安裝方式，目前在許多的液位測量現場都有越來越多的應用，它是基于電磁波的時域反射（TDR）原理，具有受環境影響小、測量精度高等諸多優點。雷達液位計有接觸和非接觸之分，非接觸式的有脈沖雷達和連續調頻波之分，探頭通常喇叭天線也就是管狀天線，只是口徑不同，發射角大小不同，喇叭的長度也就有所區別，所以看上去有的就向喇叭，有的像管狀，其實都是一個，現在金湖捷特儀表有一種水滴型的天線，對測量有腐蝕和水霧或酸霧、粉塵都很好的雷達。另外接觸式的雷達就是帶有桿狀天線的，通常叫導波雷達，這種在原理上屬于脈沖雷達了！本文介紹的是針對于脈沖型的導波雷達液位計所作的介紹。主要闡述了導波雷達液位計的工作原理，現場設備安裝參數設置，以及在調試過程中控制器參數設置。

 
再循環冷卻水高位水箱液位計是浮筒型變送器，此浮筒液位計的測量效果并不能很好地滿足測量要求，測量技術在現在的液位技術中相對比較落后。目前，該變送器存在的問題有：
1）浮筒液位計工作電源120ＶAＣ變壓器老化趨勢明顯，可靠性差。
2）浮筒液位計的校驗很繁瑣，只能采用灌水的方式標定，系統誤差大，難以滿足系統運行需要。
3）為了保證再循環冷卻水系統壓力穩定，高位水箱液位無波動，控制器控制著兩臺液位控制閥，在運行時標定或檢修風險大。
4）該液位計已停產，以后備件采購難度大，升級后的備件與現場設備不匹配。
5）浮筒液位計的測量量程：582mm-937.8mm，運行人員無法實時監測2m左右高度的高位水箱液位，只能到就地水箱查看翻板液位計指示，迫切需使用新的液位計監測整個液位水箱。
 
1導波雷達液位計測量原理及其特點
測量原理
導波雷達液位計是依據時域反射原理（TDR）為基礎的雷達液位計，電磁脈沖以光速沿鋼纜或探棒傳播，當遇到被測介質表面時，雷達液位計的部分脈沖被反射形成回波并沿相同路徑返回到脈沖發射裝置，發射裝置與被測介質表面的距離同脈沖在其間的傳播時間成正比，經計算得出液位高度。
特點導波雷達液位計的優點是接觸式測量，信號穩定，測量不受液體密度和電氣特性的影響，無維護量等。
 
1)測量精確。介質的密度和介電常數變化對測量均無影響，同時介質在導波體上的沉積和污垢對液位測量的影響極小，這是由于信號在波導體中傳輸不受液面波動和儲罐中的障礙物等的影響，儀表所接受到的反饋信號相應較強，而且返回信號中檢出的干擾雜散信號極小，只需檢測電磁波的傳輸時間即可，無需信號的處理和辨別。
2)測量與調校方便。由于電磁波是恒定的，編程組態時，只需現場輸入量程等有關參數，不需要任何遷移來改變儀表量程和現場標定，大幅提高了調校儀表的效率：
3)安裝成本低且維護方便。導波雷達液位計耗能小，采用兩線制傳輸方式大幅節約了安裝成本，同時探頭與變送器之間的快速萬向接頭使安裝更為簡便，更利于以后的檢修維護。
4)成本相對于原系統采用扭力管技術的浮筒液位計低。
 
2導波雷達現場選型、安裝及調試
根據現場的實際需求，高位水箱液位計選型為導波雷達系列，可用于精確測量液體介質的物位。其原理是沿著一根鋼纜、棒、或套管發送出極短的微波脈沖，當微波信號接觸到固體介質或液體介質后，一部分能量被反射回來，通過特殊的雷達掃描技術可以高精度地測量微波運行時間，從而計算出傳感器到介質的距離。測量纜或棒可以截短，使之更加適應現場的應用。
導波雷達液位計的現場施工在機組大修期間進行，再循環冷卻水系統停運后。主要步驟包括：導波雷達液位計020VAC電源鋪設、備件材料運輸到場、工作場地布置、原浮筒變送器及信號線拆除、原側面管徑管線切割、導波雷達測量筒取壓管線焊接就位、在役ＰＴ檢測、安裝導波雷達、接人回路信號線、導波雷達參數設置、導波雷達液位計標定、橫河控制器的聯調等幾個工序。其中關鍵的步驟是安裝測量筒時，需要確保傳感器的軸線和介質表面保持垂直。高位水箱用以補償再循環冷卻水系統的容積波動，并通過維持足夠水位保證再循環冷卻水泵人口有足夠凈正吸人壓頭。高位水箱的水位控制通過除鹽水補水閥控制高位水箱水位維持在760mm，當測量到的水位低于設定值時，控制器自動增大補水閥門開度，增加進水量。反之，減小補水閥門開度，減少補水量Ｗ。
 
設置導波雷達液位計的參數
包括：液位000%對應0900mm、液位0%對應582mm、電流輸出000%對應20mA、電流輸出0%對應4mA。再設置完參數后還需進行回音曲線測試，以過濾現場的干擾信號。現場液位計的安裝如圖1所示。因選型新的導波雷達液位計，測量高位水箱液位范圍也由原582mm￣937．8mm擴大至582mm￣1900mm，其對應控制器的需求修改測量范圍。在控制器參數“ＣＯＮＦＩＧ2”模塊中修改：ＳＣＨ1（滿量程）為1900mm、ＳＣＬ1（低液位）為582mm，確認控制器的設定值不變維持在7６0．0mm．這些參數設置完成后并保存：在控制器的上加入電流源，確認控制器面板顯示液位正常，包括：4mA對應582mm液位、12mA對應1241mm液位、20mA對應1900mm液位。
 
導波雷達液位計和控制器的聯合調試：
1）隔離高位水箱的液位控制補水閥。
2）隔離液位測量筒上、下兩側進水閥。
3）在液位測量筒疏水隔離閥處，接人軟管，通過軟管加水至測量筒。
4）當測量筒未注水前，確認回路輸出電流為4mA，控制器顯示液位為582mm，控制器輸出為100％，就地液位控制補水閥全開。
5）逐漸注水至液位測量筒，液位緩慢上升至7６0mm，確認回路輸出電流至6.06mA，控制器顯示液位為760mm，控制器輸出下降速度變緩，且后就地液位控制器補水閥保持在一定開度。
6）逐漸增加注水量，直到測量筒的液位至0900mm，確認回路輸人電流至20mA，控制器顯示液位為0900mm，控制器輸出0％，輸出下降至零，就地液位控制補水閥全開。
7)拆除注水軟管，打開液位測量筒上、下兩側進水閥，打開高位水箱的液位控制補水閥。
 
3結束語
導波雷達液位計是一種適應性強，安裝調試方便，維護工作量小的智能儀表＝其不被介電常數、溫度以及壓力和密度等不同條件變化影響，其測量的液位不需要標定，得到的測量數據具有精度高、可重復性和分辯率高的特點，可以**應用于容器液位測量。導波雷達液位計可以和控制器、DCS系統、PLC構成組合，滿足現場工業控制需要。高位水箱導波雷達液位計的改造完成后，設備一切運行正常，減少設備的維護量，有效降低生產成本，運行人員可以在主控室實時監測就地液位，保證了再循環冷卻水系統更加可靠安全地運行。


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