科隆雷达物位计培训.pptx

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1、1 仪表型号OPTIFLEX 1300COPTIFLEX 1100COPTIFLEX 2200C/FOPTIWAVE 7300COPTIWAVE 6300COPTIWAVE 5200C/F第1页/共57页22直接测量模式直接测量模式电脉冲沿到波天线传播遇到介质后返回，所花的时间与测量的距离成正比。对于大的介电常数介质（通常含水介质）使用直接模式。这种工况可用面板调试！第2页/共57页33计算方法计算方法C0=300,000,000m/sD =C0 x t/2 L =H-D特别提示：测量几乎不受温度，压力等因素的影响，从而为 高精度的物位测量提供保证！lTDR时域反射原理=Time Domain

2、 Reflectometryl微脉冲被发射并沿着天线传播l脉冲在介质（液体或固体）表面被反射l天线的长度覆盖待测的量程l通过测量脉冲传输所花费的时间而得到距离Optiflex 1300C/-L系列“导波雷达”工作原理D=距距 离离L=液液 位位H=罐罐 高高第3页/共57页441,802,002,202,402,602,803,003,203,4000,511,522,533,544,55过程连接处的反射在物位处的反射时间 r-低低 r-高高r越小，反射越弱r越大，反射越强直接测量模式直接测量模式-介质相对介电常数介质相对介电常数 r的变化对信号反射的影响的变化对信号反射的影响 l 物理定义物

3、理定义:两极板间充满某种均匀电介质时的电容两极板间充满某种均匀电介质时的电容C与两极板间为真空时与两极板间为真空时的电容的电容C0的比值的比值 r=C/C0l 对物位测量的影响对物位测量的影响 反射强度取决于被测产品的相对介电常数反射强度取决于被测产品的相对介电常数 相对介电常数越高，反射强度越大相对介电常数越高，反射强度越大l 电磁波的传播速度电磁波的传播速度 第4页/共57页55过程连接处反射1,802,002,202,402,602,803,003,203,4000,511,522,533,544,55Time空仓时天线末端反射有物料时天线末端发射Dt LevelTBF=Tank Bot

4、tom Follow 罐底跟踪模式罐底跟踪模式最小介电常数可达最小介电常数可达1.1TBF模式下测量物位第5页/共57页66自动测量模式=直接测量模式+TBF模式利用利用TBF模式计算的物位距离，和直模式计算的物位距离，和直接模式测量的物位距离。接模式测量的物位距离。可以自动修正介电常数！可以自动修正介电常数！直接模式的物位值直接模式的物位值=TBF模式的物位值模式的物位值第6页/共57页7导波雷达导波雷达TBF模式：天线长度（正确长度的重要性！）模式：天线长度（正确长度的重要性！）、末端信号（加强）、介质介电常数设置、末端信号（加强）、介质介电常数设置天线长度-法兰下沿到重锤下沿的距离螺纹型

5、的：螺纹上沿开始！末端信号-可选“正”、“负”看波形那个大用那个！不可选无末端信号！第7页/共57页88r1界面处反射1,802,002,202,402,602,803,003,203,4000,511,522,533,544,55过程连接处反射time液位处反射直接模式下测量液位及界面特别提示：界面的测量基于 r1*r 1*2（界面）r2（液位）上层厚度60mm；有明显的界面 r2第8页/共57页9雷达交付文件雷达交付文件-.ref 放大倍数问题:以现场无需放大或缩小能看清波形,合理选择合理选择 Asked Gain！文件记录数据块大于文件记录数据块大于20！第9页/共57页10界面设置界面

6、设置-在快速设置中在快速设置中选2,必需选不混合选2，必需选,混合第10页/共57页11乳化层厚度问题乳化层厚度问题-讨论讨论上层油油包水水包油水其它解决方法：加浮球。第11页/共57页121300导波测低介电常数介质，接近罐底跳零问题导波测低介电常数介质，接近罐底跳零问题 选2,必需选不混合选2，必需选,混合第12页/共57页13导波雷达顶部导波雷达顶部“塑料塑料”法兰问题，（螺纹连接的。）法兰问题，（螺纹连接的。）不允许使用塑料法兰螺纹连接的，安装在架空环境也不允许第13页/共57页14OPTIFLEX1 TDR 基本特性基本特性从“低低”介电常数介质到“高高”介电常数介质产生“正正”反射

7、波，反之产生“负负”反射波 （“低”-“高”：“正”波 ；“高”-“低”：“负”波）四种测量方式：直接模式 最常用 介面测量模式 典型：油/水 介面 必须正确输入必须正确输入“油油”的介电常数！的介电常数！TBF 罐底跟踪模式 通常测量小介电常数介质 是否用是否用TBF必须看波形图！必须看波形图！自动测量模式 天线长度必须准确！天线末端信号设定必须正确！是否用必须看波形图！是否用必须看波形图！第14页/共57页15单缆、单杆的适用性单缆、单杆的适用性测量感应范围：测量感应范围：300mm 半径半径 （安装环境要求高，感应圈内无结构件安装环境要求高，感应圈内无结构件）介质介电常数：介质介电常数：

8、r 1.6不怕挂料不怕挂料原理上杆的长度无限制，但运输有问题原理上杆的长度无限制，但运输有问题第15页/共57页16双缆、双杆的适用性双缆、双杆的适用性测量感应范围：测量感应范围：100mm 半径（半径（100*200的的8字形）字形）（安装环境要求中安装环境要求中）介质介电常数：介质介电常数：r 1.5有点怕挂料有点怕挂料原理上杆的长度无限制，但运输有问题原理上杆的长度无限制，但运输有问题第16页/共57页17同轴的适用性同轴的适用性测量感应范围：测量感应范围：22 mm 测量管内部测量管内部 （安装环境要求低，同轴可以接触结构件安装环境要求低，同轴可以接触结构件）介质介电常数：介质介电常数

9、：r 1.4怕挂料，典型应用：凝析油液位测量怕挂料，典型应用：凝析油液位测量有长度无限制，运输有问题有长度无限制，运输有问题第17页/共57页18天线类型和相对介电常数对盲区的影响天线类型天线类型顶部盲区顶部盲区A1 r=80底部盲区底部盲区A2 r=80顶部盲区顶部盲区A2 r=2.3底部盲区底部盲区A2 r=2.3mm同轴同轴10101050双杆双杆1251016550双缆双缆1251016550单杆单杆2001025050单杆直径单杆直径8mm2001025050单杆直径单杆直径4mm2001025050单杆直径单杆直径2mm2001025050第18页/共57页19信号输出和推荐配线信

10、号输出和推荐配线标配：一路4-20 mA+HART无源 信号输出选配：二路4-20 mA 无源 信号输出 主要用于带界面测量功能的场合 一路用于液面、另一路用于界面 第19页/共57页20科隆雷达的转换器-输出电流l 输出 1:4.20 mA(3.8.20.5 mA-NE43)+HART l 输出 2:4.20 mA(3.8.20.5 mA-NE43)l 错误输出：3.6、22、hold（保持），强烈推荐选：保持 错误错误开路量 程 范 围0 mA3.6 mA 3.8 mA20.5 mA22 mANAMUR NE43错误错误开路量 程 范 围0 mA3.6 mA4 mA20 mA22 mA标准

11、 4-20mA第20页/共57页2121感应圈：感应圈：单缆、杆单缆、杆:300 mm 半径半径 双缆、杆双缆、杆:100 mm 半径半径 同轴天线同轴天线:外部没有要求外部没有要求例外：平行于天线的罐壁，需保证天线例外：平行于天线的罐壁，需保证天线没有明显的摆动！也没有介质没有明显的摆动！也没有介质“搭桥搭桥”OPTIFLEX 安装指导安装指导,感应圈内没有结构感应圈内没有结构件件第21页/共57页2222直接模式直接模式电脉冲沿到波天线传播遇到介质后返回，所花的时间与测量的距离成正比。对于大的介电常数介质（保守估计介电常数大于10的介质）使用直接模式。如果没有其它干扰，这种工况可用面板调试

12、！第22页/共57页23通过就地面板显示波形通过就地面板显示波形按上下键显示液位+示意图按“”键二次显示液位，不带示意图显示波形读取实际反射电压门槛电平设定 设定值=实际反射电压的一半第23页/共57页24配合的高级设置配合的高级设置-检测延时使用检测延时使用可以屏蔽顶部干扰，不要切除用户最高液位！能用检测延时解决的不建议用Snapshot First Meter第24页/共57页25典型的导波雷达波形图典型的导波雷达波形图第25页/共57页262200、1100 测量模式切换（切入自动模式、直接测量模式切换（切入自动模式、直接模式、模式、TBF模式）模式）直接模式-将Probe End Th

13、ershold 调到1000TBF模式-将Measurement Thershold调到1000自动模式-合理调整上述二个阀值第26页/共57页271300在空罐时可能显示非零值，如何处理在空罐时可能显示非零值，如何处理？（7300？）？）对于单缆有重锤、双缆天线可以找到末端信号，合理设定门槛电平解决。对于微弱或没有末端信号如何处理，通过波形图判别，必要时建议天线末端加反射板，通过波形图判别，必要时建议天线末端加反射板，“制造制造”一个末端一个末端信号信号第27页/共57页28导波雷达调试时空罐，门槛电平如何设定导波雷达调试时空罐，门槛电平如何设定？1 根据经验值设定。2 将物位阀值将物位阀值

14、“门槛电平设门槛电平设”的比最大的干扰信号大，比天线末端信号小。的比最大的干扰信号大，比天线末端信号小。（介于二者之间）（介于二者之间）空罐时确保空罐时确保“看到看到”天线末端信号！天线末端信号！解决无信号非零解决无信号非零发现安装问题发现安装问题有条件，在没进料时到现场调试非常重要！有条件，在没进料时到现场调试非常重要！第28页/共57页29有干扰，物位阀值：大好？有干扰，物位阀值：大好？小好？、（输出保持）小好？、（输出保持）有干扰，容易引起跳变。物位阀值大一点可以改善，但不能杜绝跳变。第29页/共57页30假四线制第一路电流设置（降低线路损耗），设地址假四线制第一路电流设置（降低线路损耗

15、），设地址 VS 超量程。超量程。量程10倍罐高！，这样电流最大5.6 mA设HART地址，电流为4mA目的：减小线路压降。第30页/共57页31ftTf0Bstsrramp-generatorreflectorsatime of flightstsr2426FMCW调频连续波雷达工作原理第31页/共57页3232ft24 GHz26 GHztf24 GHzOPTIWAVE雷达系列的工作原理-调频连续波（FMCW）第32页/共57页332d电磁波速等于光速电磁波速等于光速 l 测量发射波和反射波测量发射波和反射波之间的时间差之间的时间差l 距离可由距离可由d以下公式推以下公式推导而出导而出脉冲

16、雷达脉冲雷达2 x 1m2 x 1m=0 0.000,000,0067S=.000,000,0067S=3 x 10 m/s 3 x 10 m/s 8 8 当距离当距离 d=1m 时，时间差为时，时间差为脉冲（Pulse）雷达工作原理第33页/共57页34FMCW雷达雷达 技术优势技术优势FMCW雷达是连续工作的而脉冲雷达是间歇工作的雷达是连续工作的而脉冲雷达是间歇工作的目标目标干扰体干扰体第34页/共57页3535该实验，在该实验，在KROHNE法国法国18米的标定装置上进行，目标物为直径米的标定装置上进行，目标物为直径80mm的钢球。的钢球。关于OPTIWAVE 非平整表面介质测量第35页

17、/共57页3636OPTIWAVE 7300C 2号对比产品号对比产品1号对比产品号对比产品关于OPTIWAVE 非平整表面介质测量第36页/共57页37Optiwave 的主要调试手段空罐检测（空频谱）空罐检测（空频谱）Empty Spectrum在波形图中，液位上方有固定干扰（干扰波的大小与液面波相仿）在波形图中，液位上方有固定干扰（干扰波的大小与液面波相仿）必须作空罐检测！作完后看波形。液面信号必须是最大的。必须作空罐检测！作完后看波形。液面信号必须是最大的。罐内有搅拌器，必须开启！罐内有搅拌器，必须开启！第37页/共57页38测量频谱介质液位搅拌 罐底介质液位测量频谱-空频谱=修正的频

18、谱空罐检测功能，给罐体“拍照”空频谱第38页/共57页39看波形看波形第39页/共57页40通过就地面板显示波通过就地面板显示波形形按上下键显示液位+示意图按“”键二次显示液位，不带示意图显示波形根据波形做空罐检测第40页/共57页41辅助手段辅助手段跟踪速度：询问用户最快的上升（下降）速度，仪表的设定值大于实际速度。时间常数：通常在调试时设为1-3秒，调试完后根据波动情况作调整多重反射：通常关闭第41页/共57页42特殊调试手段特殊调试手段用户反映在空罐时仪表指示不为零用户反映在空罐时仪表指示不为零 解决方法：设定的罐高解决方法：设定的罐高+X m，罐底迁移，罐底迁移-X m第42页/共57

19、页43特殊调试手段特殊调试手段介质介电常数小，液位反射波比较弱液位反射波比较弱 罐的类型设为：工艺罐（Process Tank）用户反映仪表指示“死机死机”，断电，断电-重新通电后指示正常重新通电后指示正常 提高跟踪速度、加大测量窗口宽度。在有粉尘、水气应用场合仪表指示满度 （加反吹、加保护罩、增大天线、用6300）（定期清洁天线）教会用户作空罐检测教会用户作空罐检测 第43页/共57页44卧罐、球罐必须装导波管，为避免罐内结构件干扰也卧罐、球罐必须装导波管，为避免罐内结构件干扰也可用导波管可用导波管有多重反射第44页/共57页45导波管（旁通管）与天线尺寸关系导波管（旁通管）与天线尺寸关系

20、天线与管壁间隙小于2.5mm导波管至少必须有一个顶部气相孔导波管接缝小于1mm第45页/共57页46重启仪表确认仪表正常重启仪表确认仪表正常 有时有些参数修改后退出时默认不保存有些要按二次回车如：面板设置物位阀值设置，必须按二次回车键！第46页/共57页47设定的物位阀值会设定的物位阀值会“变化变化”面板设置物位阀值设置，必须按二次回车键！仪表的放大倍数变了“Gain”Gain振幅70.860.450.240.130.05第47页/共57页487300、6300 组合算法组合算法 面板、电脑软件都可设置但建议用电脑，可以看到完整波形第48页/共57页49Compounding Algorith

21、m ParameterNum.of FFTNum.of Lines for BarycenterFilter TypeSpectrum Quality ThresholdSteep Slope102521025225%Medium Slope05202520225%Flat Surface05151515125%对于6300，不同的介质类型自动生成。7300自己设置。第49页/共57页50组 合 算 法组 合 算 法1 GHzFilter 2/3:Cut Off Frequency=1,8 mFilter 4/5/6:Cut Off Frequency=3,2 m第50页/共57页51其他问题

22、其他问题24 VDC供电4线制仪表改用2线制仪表 “24VDC+”接仪表 “正”“I+”接仪表 “负”“24VDC-”与“I-”短接 输出电流出错状态选“HOLD”，可以极大的避免输出跳变。在波形图中有连续不断的小干扰信号，法兰接大地。在调试时仪表一直重新启动，可能供电电压太低。因为在调试时我们在回路中串联一个250欧姆 电阻上面的压降是 1-5VDC。在回路串联一个9VDC干电池用于调试!用户负载接“+端”！包括我们的取样电阻，供电不够时超量程设置，或尝试共用用户负载。HART通讯时好时坏，笔记本电脑用电池供电（不用交流电）。必要时仪表用3个9VDC干电池供电。Pactware 无法存储数据

23、，恢复出厂设置后重新调试。为检验调试结果，重新启动仪表。指示是正常值。为检验调试结果，重新启动仪表。指示是正常值。用户“一级”菜单被密码锁定，进服务菜单解除用户密码。服务菜单口令：121314 第51页/共57页526300、7300 罐底信号问题罐底信号问题罐高+x 米、罐底迁移-x 米 看波形转动表头，“看到看到”罐底信号第52页/共57页53电源模块损坏判别（接地线配置）电源模块损坏判别（接地线配置）“-”端对地电压大于5V，使用悬空的独立电源有按键麻木现象、不断重启现象、黑屏现象。第53页/共57页54水滴天线进水的现象水滴天线进水的现象物位信号比较弱做空频谱，消除顶部干扰信号敲击仪表，顶部又会出现干扰信号第54页/共57页555200 顶部死区问题5200 多重反射问题（调试：跟踪速度、最小窗口、转角度）,7300转角度找到罐底波（玻璃钢罐）5200 最小窗口第55页/共57页56谢谢！谢谢！第56页/共57页57感谢您的观看！第57页/共57页