技术无限，各得其所

• 关键词：物位连续测量,雷达,微波,Endress+Hauser
• 作者：卡斯滕•舒茨 郑明山
• 摘要：技术发展到今天，应用于物位连续测量的物理原理多种多样，因此不难理解，工厂的现场技术人员在为项目做规划时，往往希望能够用单一技术解决所有的物位测量，这样可以大量减少操作失误和过多培训，由此节省费用。

导言：技术发展到今天，应用于物位连续测量的物理原理多种多样，因此不难理解，工厂的现场技术人员在为项目做规划时，往往希望能够用单一技术解决所有的物位测量，这样可以大量减少操作失误和过多培训，由此节省费用。然而这种放之四海而皆准的技术并非那么容易找到，因为每种技术都有自己的优点和缺陷。

       图1：选择何种原理测量分界面完全取决于现场的    实际工况，从左至右：界面明显，应选用导波雷达测量；有乳化层的的分界面，应选用电容式物位仪测量；多种混合物界面，应选用放射线仪表。

        在物位测量时，如果希望每种应用的测量都能够完美解决，那么在选择仪表时，应充分考虑现场的工况，比如要测量的介质的性质，在工业运行过程中的过程条件，还有现场的温度和压力对测量的影响。有经验的仪表供应商比如Endress+Hauser 自动化设备有限公司，拥有一批经验丰富的技术人员，可以根据不同的应用为提供合适的测量仪表。下面的例子用来说明为工厂做规划选型时，选择仪表需要考虑的内容。

雷达仪表应用广泛

        在物位测量中，雷达微波技术相对于超声波有很大的优点。比如Endress+Hauser 公司的非接触式雷达Micropilot M最高可以承受400度的过程温度，可以承受从真空到160公斤的过程压力。而对于导波雷达Levelflex，最高可承受的过程温度也是400摄氏度，而最高过程压力甚至可以达到400公斤。即使在测量过程温度为200度，过程压力为50公斤的的汽包液位时，由于运用了“气相测量误差补偿功能”的独特技术，雷达波在气相中速度的改变对测量结果仍然不构成任何影响。

        微波的固有物理性质是雷达技术的另一个优势，微波能够穿透大量的塑料和部分型号的玻璃，因此用雷达仪表测量某些塑料或者玻璃容器内的溶液时，不需要安装在专门制作的安装短管中，而是直接安装在容器外，利用雷达波穿透容器直接进行液位测量（如图2所示）

图2：微波雷达 Micropilot M FMR240从容器外测量液位

导波雷达不惧严苛工况

        当现场的液位由于某种原因产生大量的泡沫时，用导波雷达Levelflex M来测量是最佳选择，导波雷达由于只有1GHZ的频率，而且有导波缆或者导波杆进行导波，测量效果完全不受泡沫影响。有时候现场需要测量更加复杂的情况时，比如由于多级搅拌引起的剧烈液面波动并伴随着大量泡沫，此时测量只能选择压力仪表或者差压仪表进行液位测量，其他的特殊工况，比如液体分界面的测量，可能还需要多种不同的测量方法来满足不同的过程条件。

        如果用导波雷达来测量界面时，我们可以得到三个量的输出（分界面位置，上层液位高度，总液位）；如果用电容式物位计进行测量，我们只能输出界面位置，但是在出现乳化层时仍能够精确的测量，而导波雷达的微波会因被乳化层吸收而衰减，电容会根据乳化层的的电容值计算出连续液位。如果遇到更复杂的工况，比如上层液体全部是混合物时，只能选用GAMMA射线进行测量。

固体测量的完美解决方案

        如果测量固体料位，当进料时，固体表面往往会形成一个安息角，而如果出料时，表面会形成一个下凹的漏斗，使用非接触式的雷达波或超声波测量在这种场合时，往往会由于固体表面对波的发散而无法测量到正确信号，而此时导波雷达比如Levelflex M则表现出优越性。当表面安息角过大，而造成物位表面信号过于分散无法测量时，导波雷达是唯一最适合的仪表，这种特殊的工况其测量效果几乎没有任何影响（如图3所示）。

图3：利用导播雷达Levelflex M测量糖储罐

       轻质的粉末状固体比如固体二氧化硅粉末，聚苯乙烯，或木屑粉末在湿度不高的情况下，密度和介电常数都很低，在这种情况下，雷达仪表和超声波仪表都无法保证可靠测量，此时最好的选择是机械式仪表，现在的机械式仪表也一直在进行技术改进，比如重锤物位计Silopilot M，控制部分已经完全用电子部件替代了机械部件，这其中就包含了代表最新科技的频率转换控制器，利用单相供电，带动三相拖动电机工作。重锤式仪表工作时，不会象雷达或者超声波那样受到固料“堆角”的影响，这样在设计容器的过程结构时，完全不用考虑这些因素所带来的影响。

        在一些极端工况中，比如测量在非常高的固体容器中的水泥或面粉，气动进料时会引起大量的粉尘和粘附，使用超声波时由于信号衰减过大而无法测量，但是有一些功能强大的雷达，即使在这种严苛的条件下仍然能够稳定可靠的测量。

        在一些测量坚硬固体比如碎石的场合，我们可以提供具有自清洗功能的超声波探头，超声波探头可以通过自身的震动来清洁，这样无须额外的清洁维护。只有分体式超声波的探头才具有这种功能，探头和变送器的距离可以扩展到300米，在现场工况很恶劣的场合，比如碎石机的现场噪音和震动很大，可以通过分体式探头把变送器安装在便于调试的地点。

        物位测量的特殊工况几乎无穷无尽，难以一一列举。在选型时，不能只倾向于选择“最时髦”的技术，要根据现场的实际情况进行选型，有时候传统的解决方案比如电容，超声波，压力或其他很多机械式仪表才是最佳的选择。