CN220893511U - 一种新型雷达物位测量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及工业仪器仪表技术领域，尤其涉及一种新型雷达物位测量装置，其特征在于，包括支撑座、雷达物位变送器、变送器支架、天线、导波管、隔热板、天线保护管、吹扫管及支撑座，支撑座与料仓侧壁固定连接，变送器支架设置在支撑座上，雷达物位变送器通过导波管与天线相连接，导波管为一段弯曲管体，管体一端连接法兰一，另一端连接法兰二；法兰一与变送器支架相连接，法兰二与天线保护管相连接；所述天线保护管伸入至料仓内，天线完全位于天线保护管内。本实用新型的有益效果是：在料仓侧壁上安装，解决了在料仓顶部不具备安装条件下，传统雷达料位计无法测量的难题；能够承受料仓内高温度、高粉尘浓度的苛刻条件，实现连续料位测量。
Description
技术领域
本实用新型涉及工业仪器仪表技术领域，尤其涉及一种新型雷达物位测量装置。
背景技术
雷达料位计在工业过程控制领域占有重要位置。作为非接触式连续料位测量装置，雷达料位计克服了机械式料位计普遍存在的诸多缺点，例如：机械式料位计需有测量部件与待测介质接触，容易发生腐蚀；故障率高且维护不便。近年发展的雷达料位计多采用调频连续波技术(FMCW)，雷达变送器中信号发生装置通过天线发射一组高频雷达信号，该信号到达待测介质表面后发生反射或散射形成回波被同一天线接收。雷达变送器中微处理单元计算发射与接收到波的时间差，计算发射波和回波之间的频率差值。根据距离与频率差值成正比原理将频率差值通过快速傅里叶变换转换成频谱，通过分析频谱即可得到波的传输距离，进而得到料位值。
在传统设计中，由雷达料位计的工作原理决定了其安装须采用顶部安装的方式，即在待测量料仓或料罐顶部恰当位置开测量孔，雷达料位计天线竖直安装于仓顶。但在冶金行业中，某些特定条件下仓顶不具备安装空间。例如，在烧结球团竖式冷却窑工艺中，缓冲仓位于旋转密封给料仓下部。旋转密封给料仓按一定角速度连续旋转，周期性将仓内烧结矿释放至缓冲仓。缓冲仓料位是指示烧结矿下料情况的重要工艺参数，需采用雷达料位计连续测量缓冲仓内料位高度。但由于缓冲仓上部与旋转密封给料仓之间采用软密封结构，无安装孔隙，雷达料位计无法采用顶部安装。且未冷却的烧结矿温度可达700℃，上升热气流和下料产生的粉尘极易损坏雷达变送器。
因此，现实生产中迫切需要一种能在料仓侧壁安装且具有能够承受高温度、高粉尘浓度的连续料位测量装置，但未见相关报道。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种新型雷达物位测量装置，克服现有技术的不足，可在料仓侧壁上安装，无需在仓顶安装，能够承受料仓内高温度、高粉尘浓度的苛刻条件，实现连续料位测量，在使用过程中消除高温物料对雷达变送器的不利影响，具有清洗天线功能，保证料位检测精度，同时还要易于维护和方便操作。
为实现上述目的，本实用新型通过以下技术方案实现：
一种新型雷达物位测量装置，其特征在于，包括支撑座、雷达物位变送器、变送器支架、天线、导波管、隔热板、天线保护管、吹扫管及支撑座，支撑座与料仓侧壁固定连接，变送器支架设置在支撑座上，雷达物位变送器通过导波管与天线相连接，所述导波管为一段弯曲管体，管体一端连接法兰一，另一端连接法兰二；所述法兰一与变送器支架相连接，法兰二与天线保护管相连接；所述天线保护管伸入至料仓内，天线完全位于天线保护管内。
所述导波管的管体一端为长度为l1直段，另一端按半径r，角度为α的圆弧延伸。
所述天线为锥形金属管件，其与法兰二的连接端为小径端，长度为l2，波束角为β。
所述天线的中心线与料仓仓壁成角度θ。
所述天线的自由端平面不超过天线保护管端面，与特别端面齐平。
所述隔热板位于料仓外壁与雷达物位变送器之间。
所述雷达物位变送器外罩变送器保护罩，变送器保护罩为可拆卸式结构。
所述导波管的末端开孔与吹扫管相连接，吹扫管与高压冷却气管路相连通，吹扫管上设有调节阀。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
1)本装置无需在仓顶安装，而在料仓侧壁上安装，雷达变送器的天线通过天线保护管深入料仓内，中心线与料仓仓壁成角度θ，解决了在料仓顶部不具备安装条件下，传统雷达料位计无法测量的难题；
2)隔热板能阻止料仓内物料产生的热气流影响雷达变送器，从吹扫管中定时吹入的高压冷却气，进一步降低了导波管和天线中的气流温度，消除了高温物料对雷达变送器的不利影响；能够承受料仓内高温度、高粉尘浓度的苛刻条件，实现连续料位测量；
3)吹扫管中高压冷却气还能消除天线上粉尘结晶，达到清洗天线的目的，保证料位检测精度，解决了长期使用后天线易结晶，影响雷达料位计测量准确度的问题；
4)变送器保护罩对雷达变送器起到保护的作用，同时还要易于维护和方便操作。
附图说明
图1为本实用新型新型雷达物位测量装置实施例结构示意图；
图2为本实用新型实施例使用状态示意图；
图3为本实用新型实施例使用状态120°视图示意图。
图中：1-雷达物位变送器、2-天线、3-导波管、4-变送器保护罩、5-隔热板、6-法兰一、7-法兰二、8-天线保护管、9-吹扫管、10-支撑座、11-变送器支架、12-料仓。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
通常在此处附图中描述和显示出的本实用新型实施例的组件可以以0种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。
见图1-3，是本实用新型一种新型雷达物位测量装置实施例结构示意图，包括支撑座10、雷达物位变送器1、变送器支架11、天线2、导波管3、隔热板5、天线保护管8、吹扫管9及支撑座10，支撑座10与料仓12侧壁固定连接，变送器支架11设置在支撑座10上，雷达物位变送器1通过导波管3与天线2相连接，导波管3为一段弯曲管体，管体一端连接法兰一6，另一端连接法兰二7，导波管3的管体一端为长度为l1直段，另一端按半径r，角度为α的圆弧延伸；法兰一6与变送器支架11相连接，法兰二7与天线保护管8相连接；天线保护管8伸入至料仓12内，天线2完全位于天线保护管8内，天线2为锥形金属管件，其与法兰二7的连接端为小径端，长度为l2，波束角为β。雷达物位变送器1用于发射高频电磁波和接收电磁波遇到物料表面后反射的回波，根据距离与频率差值成正比原理计算雷达物位变送器1与物料之间距离。
天线2的中心线与料仓12仓壁成角度θ。天线2的自由端平面不超过天线保护管8端面，与天线保护管8端面的最短处齐平。隔热板5位于料仓12外壁与雷达物位变送器1之间，隔热板5可减少通过料仓12外壁至雷达物位变送器1的热量传导。
雷达物位变送器1外罩变送器保护罩4，变送器保护罩4为可拆卸式结构。
导波管3的末端开孔与吹扫管9相连接，吹扫管9与高压冷却气管路相连通，吹扫管9上设有调节阀。从吹扫管9中定时吹入高压冷却气，降低导波管3和天线2中气体温度，消除天线2结晶对测量精度的影响。天线2、导波管3、变送器保护罩4、隔热板5、天线保护管8、吹扫管9、支撑座10的制作材料选自于022Cr17Ni12Mo2，使装置可适应最高700摄氏度物料的料位测量，气流温度近乎与烧结矿温度相同。当雷达物位变送器1处于室外通风场所时，雷达物位变送器温度长期工作保持后在45℃以下。同时，吹扫气流解决乐长期使用后天线易结晶影响雷达料位计测量准确度的问题。
在某烧结球团竖式冷却窑工艺实例中，缓冲仓位于旋转密封给料仓下部。旋转密封给料仓按一定角速度连续旋转，周期性将仓内烧结矿释放至缓冲仓。缓冲仓料位是指示烧结矿下料情况的重要工艺参数，缓冲仓总高度为3m，有效测量高度为2.4m(即L＝2.4)，需采用雷达料位计连续测量缓冲仓内料位高度。但由于缓冲仓上部与旋转密封给料仓之间采用软密封结构，无安装孔隙，雷达料位计无法采用顶部安装。且未冷却的烧结矿温度可达700℃，上升热气流和下料产生的粉尘极易损坏雷达变送器。
新型雷达物位检测装置结构包括：雷达物位变送器、导波管、天线、变送器保护罩、隔热板、法兰盘、天线保护管、吹扫管以及支撑座。雷达物位变送器固定于第一个法兰盘中心处。保护罩固定在第一个法兰盘上表面，为可拆卸式，其将变送器罩住。变送器下端穿过法兰盘与导波管连接。导波管另一端通过第二个法兰盘与天线连接。天线经过保护管伸入至缓冲仓，天线中心线与缓冲仓仓壁成一定角度。导波管中段设置隔热板，尾端有吹扫管。整体由支撑座固定于缓冲仓壁外。
使用时，利用变送器保护罩对雷达变送器进行保护。在本实例方式中，保护罩包含固定法兰和支撑座的钢板和保护雷达物位变送器的金属保护罩，金属保护罩通过螺栓固定在钢板上，方便调试雷达物位变送器时拆卸。
雷达变送器选用80GHz高频雷达，且具有频率调节功能(76～81GHz)。80GHz频率雷达波具有更强强穿透性，更适用于实例中高粉尘浓度环境。高频率使天线的波束角更小，在实例中天线波束角β仅为4°。高频雷达波长更短，在烧结矿表面具有更好的反射特性，进而无需特别地使用万向法兰来进行瞄准。
天线通过天线保护管深入实例中缓冲仓内，中心线与料仓仓壁成角度θ(实例中θ＝38°)，解决在缓冲仓顶部由于存在旋转密封给料仓带来的传统雷达料位计无法测量的难题。在本实例的优选方案中，雷达变送器选用80GHz高频雷达，天线波束角β仅为4°。按缓冲仓壁厚度250mm计算，天线长度l2为540mm。天线保护管直径仅为150mm。
实施例中导波管的管体一端为长度l1＝580mm的直段，另一端按半径r＝300mm，角度为α＝120°的圆弧延伸至法兰。吹扫管9的管径从吹扫管鼓入0.1MPa压缩空气作为冷却气和吹扫气。
雷达物位变送器测量的物位值，计算公式为：
式中：h：物位实际值(m)；L：天线下端距离仓底垂直高度(m)；H：雷达变送器测得与物料之间距离(m)；l1：导波管直段长度(m)；l2：天线长度(m)；α：导波管末端延伸角度(°)；r：导波管末端延伸半径(m)；θ：天线中心线与料仓仓壁成角度(°)。
按以上公式(1)计算可得，在本实施例中料位测量值为：
其中：h为雷达变送器测得与物料之间距离(m)。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种新型雷达物位测量装置，其特征在于，包括支撑座、雷达物位变送器、变送器支架、天线、导波管、隔热板、天线保护管、吹扫管及支撑座，支撑座与料仓侧壁固定连接，变送器支架设置在支撑座上，雷达物位变送器通过导波管与天线相连接，所述导波管为一段弯曲管体，管体一端连接法兰一，另一端连接法兰二；所述法兰一与变送器支架相连接，法兰二与天线保护管相连接；所述天线保护管伸入至料仓内，天线完全位于天线保护管内。
2.根据权利要求1所述的一种新型雷达物位测量装置，其特征在于，所述导波管首端为长度为l1直段，末端按半径r，角度为α的圆弧延伸。
3.根据权利要求1所述的一种新型雷达物位测量装置，其特征在于，所述导波管的管体一端为长度为l1直段，另一端按半径r，角度为α的圆弧延伸。
4.根据权利要求1所述的一种新型雷达物位测量装置，其特征在于，所述天线的中心线与料仓仓壁成角度θ。
5.根据权利要求1所述的一种新型雷达物位测量装置，其特征在于，所述天线的自由端平面与天线保护管端面的最短处齐平。
6.根据权利要求1所述的一种新型雷达物位测量装置，其特征在于，所述隔热板位于料仓外壁与雷达物位变送器之间。
7.根据权利要求1所述的一种新型雷达物位测量装置，其特征在于，所述雷达物位变送器外罩变送器保护罩，变送器保护罩为可拆卸式结构。
8.根据权利要求1所述的一种新型雷达物位测量装置，其特征在于，所述导波管的末端开孔与吹扫管相连接，吹扫管与高压冷却气管路相连通，吹扫管上设有调节阀。
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