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汉威电磁流量计
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浅析电磁流量计如何提高雷达物位测量的有效性

返回列表发布日期:>2019-08-23 16:46:40    |    

      1933年,流量计先驱埃德温·阿姆斯特朗展示了一种可以改变广播的新技术:频率调制(FM)传输能够提供比调幅(AM)更高保真的声音和更少的干扰。最终,FM广播成为当今数字电磁流量计中使用的形式的无线电和电视的标准。AM仍然存在但是FM在大多数情况下是首选。

    创意工程师已经找到了将FM用于各种应用的方法,包括用于电磁流量计。基本的雷达方法利用了电磁波从包括液体在内的表面反弹的能力。如果可以测量信号传播到液体表面所需的时间,反射并返回到罐顶部的装置,则可以计算行进距离,从而计算水平。这是非接触式雷达(NCR)和导波雷达(GWR)水平测量的工作概念。电磁流量计提供自上而下,直接,准确和可靠的液体,污泥,浆液和一些固体表面距离的测量。

    GWR沿着流量计发射脉冲,该探头可能一直延伸到水箱底部。这可以引导脉冲并有助于集中反射,因此它不会受到罐内物体的影响,可能会导致不希望的反射。缺点是探头可能会干扰移动物体,如电磁流量计。

    NCR技术通过罐中的开放式顶部空间向下发送信号,直至存储的产品表面。由于它不接触内容物,因此不受许多工艺条件的影响,例如密度,粘度,电导率,涂层和蒸汽。对于具有移动物体,腐蚀性产品,宽温度范围和困难压力条件的储罐,它也是理想的选择,因为它们对测量精度没有影响。NCR仪器具有内置诊断功能,简单的调试和无移动部件,可提供易用性和低维护要求。

    进入电磁流量计时代
    考虑到从雷达仪器到坦克内容物表面的距离可能略大于一英尺或两英尺,脉冲行进所需的时间几乎是瞬时的。如此快速地准确测量某些东西需要一些聪明的工程。NCR使用两种方法之一:

     脉冲或频率调制连续波(电磁流量计)。GWR使用脉冲,但波导提供的更集中的信号产生与NCR不同的操作特性。

    脉冲系统使用时间扩展将这些极短的间隔转换为较慢的时间尺度。表面回波由在电磁流量计传输的数万个短雷达脉冲构成,并直接瞄准下面的处理材料。仪器测量发射和接收回波信号之间的时间延迟,然后板载微处理器计算到材料表面的距离,从而计算物位测量值。

    电磁流量计使用相同的反射信号概念,但采用不同的方式。流量计仪器不是测量特定脉冲的飞行时间,而是从罐顶的天线传输连续信号,但频率不断变化。在信号被内容物的表面反射之后,天线拾取回声。由于发射信号的频率不断变化,因此与此时发射的信号相比,回波的频率略有不同。这些频率之间的差异与回波延迟成正比,可以精确测量距离。

    这两种方法之间的区别类似于电磁流量计。脉冲系统更像是AM,因为信号更容易受到来自内部储罐结构,泡沫,高蒸汽浓度和湍流等来源的干扰。例如,如果湍流足够严重,则脉冲可能会散射并由于反射不良而有效地丢失。仪器可能错误地认为来自下一个脉冲的反射实际上是丢失的脉冲,但是具有更晚的返回时间,导致其读取大于实际的距离。测量精度也会受到脉冲频率的任何漂移以及罐内温度的影响。

    电磁流量计在频域中捕获其过程变量信息,支持更准确的信号转换。其信号处理可以忽略常见的干扰源。此外,电磁流量计具有更高的接收灵敏度,并且使用比脉冲系统更高强度的信号,有助于它在可能存在湍流和泡沫的困难情况下表现更好。
    为什么我们仍然同时拥有 - 脉冲和电磁流量计
    就像调频收音机没有消除AM一样,仍有许多脉冲技术可用的流量计。为什么这些没有被电磁流量计取代?

    电磁流量计并不新鲜 - 实际上,该技术已经存在了几十年,其技术优势从一开始就得到了认可。留下如此多脉冲仪器的原因主要与功耗有关。脉冲仪器的效率高达使用无线 HART的GWR仪器可以在电池上一次运行多年。

    至于电磁流量计,一直以来的工作假设是,根据定义,它们是大而笨重的四线设备,并且至少会通过仪表标准消耗大量功率。如果电源不方便,许多用户都会使用脉冲仪器,除非某些工艺条件需要更复杂的方法。

    那种情况发生了变化。与许多电子设备一样,电磁流量计仪器随着功率利用率的提高而变得更小,效率更高。因此,双线电磁流量计 NCR仪器已经出现在市场上并且越来越受欢迎。

    电磁流量计闪耀的应用类型
    以下是适用于电磁流量计仪器的应用类型的几个示例。
    泡沫:发泡液体可以破坏回声反射,并且其干扰精确测量的程度可能难以预测并且在很大程度上取决于泡沫的性质。一种可能完全抑制信号,而其他类型可能是透明的。厚度,密度和介电常数是需要分析的关键因素。干泡沫往往是透明的,因此仪器读取实际的液体表面。如果泡沫是湿的或特别密集的,则微波通常从泡沫表面反射,并且泡沫的顶部被视为水平。最新的电磁流量计仪器具有双面处理功能,允许用户选择泡沫层表面或底层产品表面作为输出。这使得能够测量产品表面而不是泡沫层。

    冷凝: 电磁流量计技术通常不受冷凝和低压蒸汽的影响,但天线上的严重冷凝会影响测量。当这是一个问题时,可能需要空气吹扫以防止天线堵塞。在高温应用中,建议将变送器安装在绝缘油箱接头中。绝缘可防止喷嘴成为冷点,从而导致冷凝和液体积聚在天线上。在极端情况下,可能需要伴热以保持定位点高于露点。

    储存,缓冲和混合罐: 电磁流量计技术在应用于含有任何液体(包括石油,凝析油,水或化学品)的金属和非金属容器时,可提供高度可靠和精确的液位测量。由于这些变送器没有活动部件且不接触产品,因此可减少维护并提高安全性。如果需要搅拌器,复杂的电磁流量计仪器可以使用软件查看过去的虚假回波,因此测量精度不受影响。

    电磁流量计:化学反应会在罐内产生各种条件 - 通常会产生蒸汽,泡沫和湍流 - 而密度可能会随着反应的一部分而变化,压力可能会从真空到正压变化。电磁流量计仪器可以应对这些因素,以提供测量精度和可靠性。

    静止管道:当储罐内容物紊乱时 - 无论是搅拌,产品混合还是溅水 - 都可能会中断有效的返回信号。添加静止管可以通过隔离表面和减少湍流来降低效果。这些情况通常需要GWR,但电磁流量计仪器也可以在管道的有限空间内提供准确的读数。

    结论
    NCR仪器的两种主要调制技术 - 脉冲和电磁流量计 - 都是有效的,但凭借其更高的灵敏度和准确度,电磁流量计适用于具有挑战性的应用。今天的电磁流量计产品更紧凑,提供高能效,允许通过双线回路提供的低功率运行。这消除了对额外电源基础设施的需求,使这些设备能够在更广泛的挑战性应用中提供准确可靠的电平测量。

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