不少老鐵問，雷達(dá)液位計(jì)顯示屏上的曲線是什么作用？今天一次性講清楚。

現(xiàn)場判斷雷達(dá)液位計(jì)好不好用，不能只看表頭上的數(shù)值。很多問題，單看顯示值看不出來，打開回波曲線才能看明白。

回波曲線反映的是雷達(dá)波在罐內(nèi)的反射情況。液面、料面、接管、罐壁、攪拌器、加熱盤管、支撐件、泡沫、粉塵、罐底，都會在曲線上留下信號。調(diào)試人員要做的，就是判斷哪一個是液位回波，哪些是干擾回波，儀表現(xiàn)在到底跟蹤的是哪個信號。

雷達(dá)液位計(jì)能不能長期穩(wěn)定運(yùn)行，主要看三件事：液位回波有沒有找準(zhǔn)，固定干擾有沒有處理好，門限、阻尼、濾波這些參數(shù)有沒有貼合現(xiàn)場工況。

一、雷達(dá)液位計(jì)怎么測？

雷達(dá)液位計(jì)測的不是“液位”本身，而是天線到液面或料面的距離。儀表通過天線向介質(zhì)表面發(fā)射微波信號，信號打到液面或料面后反射回來。儀表接收到回波后，算出距離，再根據(jù)罐高、安裝高度、量程設(shè)置換算成液位或料位。

常見雷達(dá)液位計(jì)主要有脈沖雷達(dá)和 FMCW 連續(xù)調(diào)頻雷達(dá)。脈沖雷達(dá)通過信號往返時間算距離；FMCW 雷達(dá)通過發(fā)射信號和接收信號之間的頻率差算距離。現(xiàn)在很多 80 GHz 雷達(dá)采用 FMCW 方式，波束窄，分辨率高，對近距離回波和相鄰干擾回波的區(qū)分能力更好。

不管是哪種雷達(dá)，都要解決一個問題：罐內(nèi)反射信號很多，儀表要從里面找到真正代表液位或料位的那個回波。這個判斷過程，就體現(xiàn)在回波曲線上。

二、回波曲線不是看熱鬧，要看這幾個點(diǎn)

回波曲線一般橫向表示距離或時間，縱向表示回波強(qiáng)度。橫向距離是從儀表參考點(diǎn)開始算的，這個參考點(diǎn)通常在法蘭密封面、螺紋基準(zhǔn)面或天線參考位置。

看曲線時，不要一上來就找高峰。現(xiàn)場容易出錯的地方，就是把高峰當(dāng)成主液位峰。很多金屬結(jié)構(gòu)件的反射比液面還強(qiáng)，尤其是接管、罐壁、盤管、攪拌器這些地方。

現(xiàn)場看回波曲線，主要看下面幾個內(nèi)容：

首先，看液位回波是不是在量程范圍內(nèi)。

然后，看主回波是不是連續(xù)、穩(wěn)定。

第三，看當(dāng)前跟蹤點(diǎn)是不是落在液位回波上。

第四，看液位回波和門限線之間有沒有足夠距離。

第五，看固定干擾峰有沒有處理掉。

第六，看底噪是不是偏高。

第七，看液位變化時，回波峰是不是跟著移動。

有些儀表界面會顯示回波曲線、門限線、虛假回波屏蔽曲線、跟蹤點(diǎn)、信噪比、回波質(zhì)量、空高距離和液位值。現(xiàn)場調(diào)試時，這些信息要一起看，不能只看一個液位數(shù)。

三、回波曲線上的幾個重要信號

1、回波位置

回波位置對應(yīng)的是反射點(diǎn)到儀表參考點(diǎn)的距離。液位升高時，液面離天線變近，回波峰會往近端走；液位降低時，液面離天線變遠(yuǎn)，回波峰會往遠(yuǎn)端走。

固定結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的回波位置不會動。比如接管邊緣、罐壁焊縫、加熱盤管、爬梯、支撐梁、攪拌軸，這些位置固定，在曲線上也會形成固定峰。

判斷一個峰是不是液位回波，不能只看強(qiáng)度，要看它會不會隨液位變化移動。能跟著液位走的，才有可能是液位回波；一直停在原地的，多數(shù)是固定干擾。

2、回波強(qiáng)度

回波強(qiáng)度表示反射信號的強(qiáng)弱。一般液面平穩(wěn)、介電常數(shù)較高、波束無遮擋的情況下，液位回波會比較清晰。而低介電常數(shù)介質(zhì)、泡沫、蒸汽、粉塵、液面波動大、天線被污染，液位回波都會變?nèi)酢?/p>

現(xiàn)場不能簡單認(rèn)為“峰越高越對”。金屬件反射很強(qiáng)，高接管、窄罐、罐內(nèi)盤管、攪拌器附近，固定干擾峰經(jīng)常比液位峰還高。

可靠的液位回波，要同時滿足幾個條件：位置合理，強(qiáng)度夠，峰形穩(wěn)定，能隨液位變化移動，和現(xiàn)場實(shí)際液位對得上。

3、門限線

門限線是儀表判斷回波的閾值。高于門限線的信號，儀表會拿來參與識別；低于門限線的信號，儀表一般會當(dāng)作噪聲或無效信號處理。

但如果設(shè)低門限線，背景噪聲、弱干擾、泡沫回波、多次反射會容易被儀表探頭識別抓取，顯示值跳動，回波曲線會頻繁波動。

門限線設(shè)高了，液位回波會被壓掉，儀表會丟波、保持輸出，或者轉(zhuǎn)去跟蹤其他強(qiáng)回波。

所以門限線不是越低越靈敏，也不是越高越安全。現(xiàn)場要看液位回波和底噪之間的距離，讓液位回波穩(wěn)定高于門限線，同時把噪聲和無效回波壓在識別范圍外。

4、虛假回波屏蔽

虛假回波屏蔽主要用來處理固定干擾。比如接管反射、罐壁反射、固定支架、加熱盤管、爬梯、加強(qiáng)筋，這些位置不變的回波，可以通過虛假回波屏蔽處理。

但這個功能不能亂做。做之前一定要確認(rèn)當(dāng)前液位位置，確認(rèn)要記錄的是固定干擾峰，不是液位回波。否則液位以后經(jīng)過這個位置時，儀表會把真正的液位信號壓掉，造成丟波或跳變。

虛假回波屏蔽也不適合處理動態(tài)干擾。攪拌葉片、進(jìn)料沖擊、泡沫變化、粉塵濃度變化，這些信號是變化的，靠固定屏蔽解決不了，要從安裝位置、濾波、阻尼和跟蹤方式上處理。

5、信噪比和回波質(zhì)量

信噪比就是液位回波和背景噪聲之間的差距。信噪比高，儀表跟蹤起來輕松；信噪比低，泡沫、粉塵、蒸汽、天線污染、電磁干擾都會影響測量。

信號質(zhì)量差時，優(yōu)先排查天線、接管、安裝角度、罐內(nèi)障礙物、接地屏蔽和介質(zhì)狀態(tài)。如果現(xiàn)場問題沒排查清楚，單單調(diào)整參數(shù)，后面還會反復(fù)出問題。

四、現(xiàn)場看回波曲線的順序

1、先核對量程和參考點(diǎn)

看回波曲線之前，先把基本參數(shù)核對清楚。雷達(dá)液位計(jì)顯示液位，是由距離換算出來的。參考點(diǎn)、空罐距離、滿量程、輸出范圍設(shè)置錯了，曲線看著正常，顯示值也會不對。

現(xiàn)場至少要核對這幾項(xiàng)：

儀表參考點(diǎn)和安裝基準(zhǔn)是否一致；

空罐距離是否和罐體尺寸一致；

滿量程位置是否避開近端盲區(qū)；

罐底位置是否落在測量范圍內(nèi)；

當(dāng)前液位是否和人工檢尺或工藝數(shù)據(jù)對得上。

2、再看近端有沒有強(qiáng)干擾

回波曲線左側(cè)是靠近天線的位置。近端強(qiáng)回波常見來源有安裝接管、法蘭邊緣、天線污染、冷凝液、罐頂結(jié)構(gòu)、接管內(nèi)壁反射。

高接管、細(xì)長接管、接管內(nèi)壁有毛刺或焊瘤、接管內(nèi)徑偏小，都容易產(chǎn)生近端強(qiáng)回波。當(dāng)近端干擾強(qiáng)時，高液位段容易受影響；而液位低時，儀表也會被近端強(qiáng)信號干擾判斷。

處理近端干擾，先看安裝結(jié)構(gòu)。能縮短接管就縮短，能擴(kuò)大接管直徑就擴(kuò)大，接管內(nèi)壁要清理干凈。天線盡量不要縮在接管里面。結(jié)構(gòu)條件受限時，再配合近端盲區(qū)、虛假回波屏蔽和門限調(diào)整。

3、確認(rèn)儀表現(xiàn)在跟蹤的是哪個峰

很多儀表會在回波曲線上標(biāo)出當(dāng)前跟蹤點(diǎn)，要確認(rèn)它是不是落在液位回波上。

比如跟蹤點(diǎn)來回切換在幾個峰之間，輸出就會波動。

如果跟蹤點(diǎn)落在噪聲區(qū)，則說明液位回波太弱，或者門限設(shè)置、安裝條件、介質(zhì)狀態(tài)等方面有問題。

現(xiàn)場調(diào)試時，要把顯示值和跟蹤點(diǎn)一起看。顯示值短時間正常，但跟蹤點(diǎn)不穩(wěn)，后續(xù)運(yùn)行還是會出問題。

4、判斷哪個是液位回波

液位回波一般有幾個特點(diǎn)：

在設(shè)定量程范圍內(nèi)；

回波峰連續(xù)，不頻繁丟失；

液位變化時，峰位同步移動；

信號高于門限線和背景噪聲；

與人工檢尺、玻璃板、磁翻板、差壓液位或工藝系統(tǒng)數(shù)據(jù)能對上。

5、分清固定峰和移動峰

固定峰多來自罐內(nèi)結(jié)構(gòu)，位置長期不變。接管、盤管、爬梯、支撐梁、罐壁、罐底，都可能形成固定峰。

移動峰隨液位變化而移動。液位升高，距離變小；液位降低，距離變大。

6、檢查門限線是否合適

液位回波應(yīng)明顯高于門限線，背景噪聲應(yīng)低于門限線。固定干擾峰如果避不開，再通過虛假回波屏蔽或分段門限處理。

門限線偏低，噪聲容易被識別，顯示值會跳。

門限線偏高，液位回波被壓住，儀表會丟波或跟蹤到別的強(qiáng)峰。

調(diào)門限時不要只看一個液位點(diǎn)。近端、中段、遠(yuǎn)端的噪聲和回波狀態(tài)不一樣。泡沫、粉塵、液面波動大的工況，要在實(shí)際運(yùn)行時觀察曲線，再調(diào)整門限、阻尼和濾波。

7、注意低液位和罐底回波

低液位時，液位回波靠近罐底回波，兩者容易互相影響。金屬罐底反射強(qiáng)，低介電常數(shù)介質(zhì)的液面回波弱，儀表容易跟到罐底或在兩者之間切換。

小量程罐、錐底罐、臥罐、復(fù)雜罐底結(jié)構(gòu)，低液位段尤其要仔細(xì)看。不能只看中高液位正常，就認(rèn)為全量程都沒問題。

8、要看動態(tài)工況下的曲線

雷達(dá)液位計(jì)不能只在靜態(tài)液面下調(diào)好就算結(jié)束。進(jìn)料、出料、攪拌、循環(huán)泵運(yùn)行、蒸汽上升、粉塵飛揚(yáng)、泡沫生成時，回波曲線都會變化。

動態(tài)工況下主要看三點(diǎn)：

液位回波是否還連續(xù)；

跟蹤點(diǎn)是否還在液位峰上；

輸出值經(jīng)過阻尼后是否平穩(wěn)。

如果只在停機(jī)狀態(tài)下調(diào)試，投運(yùn)后很容易出現(xiàn)波動。可以在攪拌開啟、進(jìn)料沖擊、低液位運(yùn)行這些實(shí)際狀態(tài)中調(diào)試一遍曲線。

五、80 GHz 雷達(dá)在復(fù)雜工況下的特點(diǎn)

復(fù)雜儲罐和料倉應(yīng)用中，80 GHz 雷達(dá)液位計(jì)用得越來越多。它的波束角小，方向性好，信號集中，對罐壁、接管和內(nèi)部構(gòu)件的影響相對小。

在窄罐、小量程罐、高接管罐、帶攪拌器儲罐、內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜的料倉中，80 GHz 雷達(dá)更容易避開障礙物，也更容易區(qū)分相鄰回波。現(xiàn)場看曲線時，回波峰之間分得更開，做虛假回波屏蔽也更有針對性。

但 80 GHz 雷達(dá)不是裝上就萬事大吉。高頻雷達(dá)對安裝方向、接管結(jié)構(gòu)、天線清潔度要求更高。法蘭不水平、天線縮在接管內(nèi)、接管過長、安裝點(diǎn)偏斜，都會影響回波質(zhì)量。選型合適、安裝規(guī)范、曲線調(diào)好，這三點(diǎn)缺一不可。

結(jié)語

雷達(dá)液位計(jì)調(diào)試，顯示值只能看結(jié)果，回波曲線才能看過程。儀表為什么跳、為什么丟波、為什么鎖在某個位置，很多答案都在回波曲線上。

現(xiàn)場看曲線時，先核對量程和參考點(diǎn)，再看近端干擾、液位回波、門限線、虛假回波屏蔽、信噪比和動態(tài)工況下的跟蹤狀態(tài)。不只看高峰，也不只靠改參數(shù)處理問題。

雷達(dá)液位計(jì)要測得準(zhǔn)、運(yùn)行穩(wěn)，關(guān)鍵是液位回波要找準(zhǔn)，干擾回波要處理干凈，參數(shù)要貼合現(xiàn)場工況。曲線看明白了，問題來源才能判斷準(zhǔn)，調(diào)試才有方向，后期維護(hù)也會省很多事。