CN209014097U - 一种适用于敞开式罐、槽复杂液位测量对象的雷达导波管装置 - Google Patents

Abstract

一种适用于敞开式罐、槽复杂液位测量对象的雷达导波管装置，其导波管下端口为封闭状态；该导波管上半部安装有透波隔离板安装盒，该透波隔离板安装盒的内腔和导波管贯通，而该贯通处由插入透波隔离板安装盒的密封导槽内的透波隔离板密封；在所述透波隔离板安装盒外周及其上下部的导波管外周缠绕有自控温电热带；导波管内设置有空心浮板，该空心浮板下方的导波管壁上对称开有平衡孔，导波管下端周边均布有底部窗型开孔。本实用新型有效解决使用非接触式脉冲波雷达或连续调频波雷达液位计面对各种复杂液位测量对象的准确可靠测量问题。

Description

一种适用于敞开式罐、槽复杂液位测量对象的雷达导波管 装置

技术领域

本实用新型渉及自动化仪表测量技术领域，尤其涉及一种适用于敞开式罐、槽复杂液位测量对象的雷达导波管装置。

背景技术

近年来，在工业仪表测量技术领域中大量采用雷达（微波）液位计测量液体介质高度，与超声波液位计、静压式液位计、浮力式液位计、电感式液位计、核液位计等目前国内外常用的液位计相比，雷达液位计具有非接触测量、测量速度快、测量范围大、灵敏度高、适应能力强、不受被测介质物理特性变化影响、抗干扰能力强、安全可靠等优点。但雷达液位计在实际工业测量过程中暴露出如下应用问题：

1、当被测介质液面因机械搅拌或进、出料作用下出现湍动涡流液面时，不仅会造成电磁波的吸收和散射，还会造成电磁波的折射和反射，极大地衰减反射回天线的有效电磁波信号的强度，严重影响雷达液位计的准确测量。

2、当被测介质表面漂浮大量悬浮泡沫时，泡沫会吸收和散射雷达波，回波质量很差。

3、当被测介质具有易挥发特性时，极易在凝结在发射天线上的形成冷凝水膜，低温环境下结冰，严重影响天线系统的信号发射和接收， 造成测量数值的波动和假值。

4、当测量酸碱等腐蚀性介质液面时，由于介质的挥发性和腐蚀性，易在雷达液位计天线上冷凝积液，同时对天线腐蚀损坏。

5、雷达液位计电子部件一般运行环境温度在50℃以下，当测量较高温（50~90℃）介质液面时，由于高温介质热辐射和热传导作用，长时间高温环境下运行对雷达液位计电子部件造成影响或损坏。

6、当被测介质低介电常数较低 (1.6-3) 时，电磁波在其表面反射时，信号强度衰减过大，导致无法测量。

7、当被测介质为脏污介质液面时，脏污介质液面上的漂浮物会将非接触式雷达的电磁波大量漫反射，造成测量数值的波动和假值。

为解决上述问题，目前国内外有多种采用导波管或导波雷达测量液位的技术，但都存在一定局限性。对于同时出现以上干扰因素多重影响时，仍难以正常可靠测量。

实用新型内容

本实用新型提供一种适用于敞开式罐、槽复杂液位测量对象的雷达导波管装置，利用该装置可有效解决使用非接触式脉冲波雷达或连续调频波雷达液位计面对各种复杂液位测量对象的准确可靠测量问题。

为解决上述问题，本实用新型采用的技术方案：

一种适用于敞开式罐、槽复杂液位测量对象的雷达导波管装置，包括导波管，所述导波管下端口为封闭状态；该导波管上半部安装有透波隔离板安装盒，该透波隔离板安装盒的内腔和导波管贯通，而该贯通处由插入透波隔离板安装盒的密封导槽内的透波隔离板密封；在所述透波隔离板安装盒外周及其上下部的导波管外周缠绕有自控温电热带；导波管内设置有空心浮板，该空心浮板下方的导波管壁上对称开有平衡孔，导波管下端周边均布有底部窗型开孔。

所述透波隔离板下方的导波管上设有同一高度的对流呼吸进气口和对流呼吸排气口，该对流呼吸排气口连接带有90°弯头的向上排气管。

所述自控温电热带外周依次设置保温岩棉、不锈钢保温外罩。

本实用新型与现有技术相比能够综合性的解决敞开式罐、槽多种复杂液位测量对象的非接触式脉冲波雷达或连续调频波雷达液位计准确可靠测量的问题，拓展了雷达液位计工程测量技术的应用范围。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型透波隔离板安装盒的主视图；

图3为图2的侧视图；

图4为图2的俯视图；

图5为本实用新型的工作状态图；

图中：1-雷达液位计安装法兰 2-导波管 3 -自控温电热带 4-保温岩棉 5-不锈钢保温外罩 6-对流呼吸进气口 7-导波管安装法兰 8-对流呼吸排气口 9-透波隔离板安装盒 10-透波隔离板 11-空心浮板 12-平衡孔 13-底部窗型开孔 14-雷达液位计 15-液体储罐 16-液体储罐通气孔。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进一步说明。

首先说明本实用新型所述的复杂液位测量对象主要包括测量湍动涡流液面、悬浮泡沫液面、易挥发介质蒸汽液面、酸碱等腐蚀性介质液面、较高温（50~90℃）介质液面、低介电常数(1.6-3) 液面和脏污介质液面等。

如图1、2所示，一种适用于敞开式罐、槽复杂液位测量对象的雷达导波管装置，包括导波管，该导波管2上端固接雷达液位计安装法兰1，而导波管2下端口为封闭状态；该导波管2上半部安装有透波隔离板安装盒9，该透波隔离板安装盒9的内腔和导波管2贯通，而该贯通处由插入透波隔离板安装盒9的密封导槽内的透波隔离板10密封；在所述透波隔离板安装盒9外周及其上下部的导波管2外周缠绕有自控温电热带3；导波管2内设置有空心浮板11，该空心浮板11下方的导波管2壁上对称开有平衡孔12，导波管2下端周边均布有底部窗型开孔13。以下对各技术特征详细说明：

所述雷达液位计安装法兰1为选用的喇叭形或棒状天线雷达液位计本体法兰规格一致的的配套法兰。主要用于雷达液位计14与导波管2间的连接安装。在使用导波管机械旋转清洗装置时，也可用于导波管机械旋转清洗装置的固定连接。

所述导波管2采用φ108*4 316L不锈钢(0Cr17Ni14Mo2)材质无缝钢管，其总长度依据被测介质罐体高度确定，要求导波管下端距离罐体底部50~100mm，防止罐或槽底部淤积脏污固体堵塞底部窗型开孔13。其可以使电磁波沿管壁以之字形传播，具有聚焦、抗干扰、保持管内液面稳定的作用。采用316L不锈钢(0Cr17Ni14Mo2)材质主要起到抗腐蚀和防止内壁腐蚀性结垢保证电磁波在导波管内的正常传输作用。

所述自控温电热带3的供电电压为的DC24V，最高维持温度65℃ ，功率30W/m，总长度为5000mm，其紧密缠绕在透波隔离板安装盒及其上下导波管上。主要用于加热透波隔离板及上下部导波管，防止挥发性蒸汽在透波隔离板面和导波管内、雷达天线内凝结水膜或结冰。为保证自控温电热带加热效果，在其外部包裹厚度为50mm岩棉保温层，岩棉保温层外包裹厚度为0.5mm不锈钢保温外罩。

所述对流呼吸进气口6开孔尺寸为φ10mm，对流呼吸排气管8管径为DN10mm。 对流呼吸进气口6和对流呼吸排气口中心位置位于透波隔离板下80mm处，用于导波管与大气间呼吸连通和产生对流排气功能。可使导波管内压力与常压罐、槽内压力及大气压力一致，同时因导波管内和呼吸排气管口之间的温差而形成对流作用，可排除导波管内残余挥发性气体，防止在导波管壁和透波隔离板下部产生凝结水膜。

导波管安装法兰7采用DN100 PN1.0不锈钢材质平焊标准法兰一副，用于导波管与液体罐连接安装。导波管安装法兰距雷达液位计安装法兰距离=160mm+雷达液位计天线长度。

如图2所示，所述透波隔离板安装盒为不锈钢316材质，其形状为内圆外方，其内圆直径为φ100mm，与导波管内径一致；外方形尺寸为：130*130*16mm。内圆内壁上开有密封导槽，该密封导槽内镶嵌有硅橡胶密封垫。

所述透波隔离板10为透波率较高的聚四氟乙烯或玻璃钢长方形薄板，其尺寸为长*宽*厚150*120*2mm。正常使用时透波隔离板透波隔离板安装盒内氟橡胶密封导槽内，其作用是将雷达液位计天线与被测介质隔离，防止挥发性气体对雷达液位计天线的凝结水膜、腐蚀等影响。

所述空心浮板11为直径90mm，高度为20mm铁素体不锈钢空心圆柱体，其漂浮于导波管内的被测介质液面上，主要作用是用于表征湍动涡流液面、悬浮泡沫液面、易挥发介质蒸汽液面、酸碱等腐蚀性介质液面、较高温（50~90℃）介质液面、低介电常数(1.6-3) 液面和脏污介质液面的变化。对电磁波有良好反射作用，对被测介质的挥发有一定的封闭作用。

所述平衡孔是导波管下部沿径向在导波管两侧各均匀钻有内径为φ10mm、间隔距离为200mm的通孔。平衡孔数量由开孔间距和被测液位正常工作最低液面确定，最高开孔位置要求被测液位正常工作最低液面以下。其主要作用是平衡导波管内液位与罐内液位一致。

所述导波管底部窗型开孔是在距离导波管下端10mm处一周均匀分布6个20*100的长方形孔。其主要作用既起到平衡导波管内液位与罐内液位一致的作用，用时能够防止导波管下端部被罐体内脏污介质淤积堵塞。

如图3所示，为本实用新型的工作状态示意图，其中雷达液位计安装法兰1焊接于导波管2上端口，雷达液位计14天线插入导波管2内，雷达液位计14的法兰与雷达液位计安装法兰1使用螺栓连接。

其中透波隔离板安装盒9焊接在导波管2上半部，距雷达液位计14的天线下端200mm，透波隔离板10插入透波隔离板安装盒9的硅橡胶密封垫导槽内，用于隔离被测介质与雷达液位计天线。

其中自控温电热带3紧密缠绕在透波隔离板安装盒9及以透波隔离板安装盒9为中心的导波管2上下部位。在自控温电热带3外层采用捆扎方式包裹保温岩棉4，最外层钣金制作圆柱体不锈钢保温外罩5，在其对应的透波隔离板10位置留有抽插开口。自控温电热带3使用的DC24V电源引自外部电源，自控温电热带及引线3通过热传导作用将透波隔离板安装盒9、透波隔离板10及其导波管2附近区域加热至65℃。

其中对流呼吸进气口6与对流呼吸排气口在导波管2上开孔位于同一中心线。对流呼吸排气管8焊接于导波管2上，其通过90°弯头垂直向上500mm排气放散与对流呼吸进气口6形成对流呼吸方式。

其中导波管安装法兰7焊接于导波管2上，使用螺栓与液体储罐15下法兰牢固连接。

在雷达液位计14正常测量液位时，被测液体介质通过导波管底部窗型开孔13和平衡孔12同时进入导波管2内，通过对流呼吸进气口6与对流呼吸排气管8，在液体储罐15内的液面建立平衡。导波管2对液体储罐15内液面的湍动涡流液面有隔离稳定作用，对悬浮泡沫液面也有一定的灭泡作用。空心浮板11漂浮于导波管2内被测介质液面上。对易挥发介质蒸汽液面、酸碱等腐蚀性介质液面、较高温（50~90℃）介质液面、低介电常数(1.6-3) 液面和脏污介质液面有一定的封闭作用，主要是建立较强的雷达反射面，能够准确的表征被测液面变化。

在测量易挥发液体、酸碱等腐蚀性液体、较高温（50~90℃）液体等介质时，少量通过空心浮板11与导波管2间隙上升的挥发性、腐蚀性和较高温气体，全部会被透波隔离板10隔离，不会对雷达液位计14天线造成腐蚀、凝结水膜、烧损等影响，在自控温电热带3的加热作用下，导波管2内的挥发性、腐蚀性和较高温气体经对流呼吸进气口6与对流呼吸排气口8的呼吸对流作用经对流呼吸排气管排出。

在测量脏污液体介质时，采用的316不锈钢材质的导波管2对脏污介质的腐蚀性结垢有良好的防结垢作用。但在长期使用后，对其盐类结垢和油污、尘泥性结垢需采用机械式旋转清扫装置对导波管2进行定期清理。

雷达液位计14发出电磁横波透过透波隔离板10在导波管2内壁沿 之字形向下传播，直到空心浮板11表面反射后，回波信号同样以之字形逆向在导波管2内传回到雷达液位计14天线接收，实现液位准确测量。当雷达液位计14选型确定时，导波管2直径大小对雷达波传输时间产生影响，在雷达液位计14的参数设置时，应设置导波管2内径参数，对行程内时间进行补偿。

Claims (5)

1.一种适用于敞开式罐、槽复杂液位测量对象的雷达导波管装置，包括导波管，其特征在于：所述导波管（2）下端口为封闭状态；该导波管（2）上半部安装有透波隔离板安装盒（9），该透波隔离板安装盒（9）的内腔和导波管（2）贯通，而该贯通处由插入透波隔离板安装盒（9）的密封导槽内的透波隔离板（10）密封；在所述透波隔离板安装盒（9）外周及其上下部的导波管（2）外周缠绕有自控温电热带（3）；导波管（2）内设置有空心浮板（11），该空心浮板（11）下方的导波管（2）壁上对称开有平衡孔（12），导波管（2）下端周边均布有底部窗型开孔（13）。

2.根据权利要求1所述的一种适用于敞开式罐、槽复杂液位测量对象的雷达导波管装置，其特征在于：所述透波隔离板（10）下方的导波管（2）上设有同一高度的对流呼吸进气口（6）和对流呼吸排气口，该对流呼吸排气口连接带有90°弯头的向上排气管（8）。

3.根据权利要求1所述的一种适用于敞开式罐、槽复杂液位测量对象的雷达导波管装置，其特征在于：所述自控温电热带（3）外周依次设置保温岩棉（4）、不锈钢保温外罩（5）。

4.根据权利要求1所述的一种适用于敞开式罐、槽复杂液位测量对象的雷达导波管装置，其特征在于：当所述导波管（2）置于常压罐或槽（15）中时，其下端面距离罐或槽底50~100mm。

5.根据权利要求4所述的一种适用于敞开式罐、槽复杂液位测量对象的雷达导波管装置，其特征在于：所述导波管（2）由316L不锈钢材质制成。