科隆雷达物位计培训课件.ppt

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1、1 科 隆 测 量 仪 器 （ 上 海 ） 有 限 公 司KROHNE Measurement Instruments (Shanghai) Co.,Ltd 2 仪 表 型 号OPTIFLEX 1300COPTIFLEX 1100COPTIFLEX 2200C/FOPTIWAVE 7300COPTIWAVE 6300COPTIWAVE 5200C/F 3 直 接 测 量 模 式l 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 。l 对 于 大 的 介 电 常 数 介 质 （ 通 常 含 水 介 质 ） 使 用 直接

2、 模 式 。 这 种 工 况 可 用 面 板 调 试 ！ 4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 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

3、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 离L = 液 位 H = 罐 高 51,802,002,202,402,602,803,003,203,400 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5过 程 连 接 处 的 反 射 在 物 位 处 的 反 射时 间er-低高 er越 小 ， 反 射 越 弱er越 大 ， 反 射 越 强 直 接 测 量 模 式 -介 质 相 对 介 电 常 数 er的 变 化 对 信 号 反 射 的 影 响 l 物 理 定 义 :两 极 板 间 充 满 某 种 均

4、 匀 电 介 质 时 的 电 容 C与 两 极 板 间 为 真 空 时的 电 容 C0的 比 值 er = C/C0l 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 相 对 介 电 常 数 越 高 ， 反 射 强 度 越 大 l 电 磁 波 的 传 播 速 度 ercV 0 6 过 程 连 接 处 反 射1,802,002,202,402,602,803,003,203,400 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5TimeercV 02 01 cV 空 仓 时 天 线 末 端 反 射 有 物 料 时 天 线 末 端

5、 发 射Dt LevelTBF=Tank Bottom Follow 罐 底 跟 踪 模 式最 小 介 电 常 数 可 达 1.1TBF模 式 下 测 量 物 位 7ercV 02 01 cV 自 动 测 量 模 式 =直 接 测 量 模 式 +TBF模 式 利 用 TBF模 式 计 算 的 物 位 距 离 ， 和 直接 模 式 测 量 的 物 位 距 离 。可 以 自 动 修 正 介 电 常 数 ！直 接 模 式 的 物 位 值 =TBF模 式 的 物 位 值 8 导 波 雷 达 TBF模 式 ： 天 线 长 度 （ 正 确 长 度 的 重 要 性 ！ ） 、 末 端 信 号 （ 加强 ）

6、、 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 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 ！ 9er1 界 面 处 反 射1,802,002,202,402,602,803,003,203,400 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5过 程 连 接 处 反 射 time液 位 处 反 射ercV 02 01 cV 直 接 模 式 下 测 量 液 位 及 界 面特 别 提 示 ：界 面 的 测 量 基

7、 于 er1 * er 1*2（ 界 面 ） er2 （ 液 位 ）上 层 厚 度 60mm； 有 明 显 的 界 面 er2 10 雷 达 交 付 文 件 - .ref l 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 Asked Gain ！l 文 件 记 录 数 据 块 大 于 20 ！ 11 界 面 设 置 -在 快 速 设 置 中l 选 2 ,必 需 选 不 混 合 l 选 2， 必 需 选 ,混 合 12 乳 化 层 厚 度 问 题 -讨 论l 上 层 油l 油 包 水l 水 包 油l 水l 其 它 解 决 方 法 ： 加

8、 浮 球 。 13 1300导 波 测 低 介 电 常 数 介 质 ， 接 近 罐 底 跳 零 问 题 l 选 2 ,必 需 选 不 混 合l 选 2， 必 需 选 ,混 合 14 导 波 雷 达 顶 部 “ 塑 料 ” 法 兰 问 题 ， （ 螺 纹 连 接 的 。 。 。 ） l 不 允 许 使 用 塑 料 法 兰l 螺 纹 连 接 的 ， 安 装 在 架 空 环 境 也 不 允 许 15 OPTIFLEX1 TDR 基 本 特 性l 从 “ 低 ” 介 电 常 数 介 质 到 “ 高 ” 介 电 常 数 介 质 产 生 “ 正 ” 反 射 波 ， 反 之 产 生 “ 负 ” 反射 波 （

9、 “ 低 ” - “高 ” ： “ 正 ” 波 ； “ 高 ” - “低 ” ： “ 负 ” 波 ） l 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 “ 油 ” 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 TBF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 ！ 16 单 缆 、 单 杆 的 适 用 性l 测 量

10、 感 应 范 围 ： 300mm 半 径 （ 安 装 环 境 要 求 高 ， 感 应 圈 内 无 结 构 件 ）l 介 质 介 电 常 数 ： er 1.6l 不 怕 挂 料l 原 理 上 杆 的 长 度 无 限 制 ， 但 运 输 有 问 题 17 双 缆 、 双 杆 的 适 用 性l 测 量 感 应 范 围 ： 100mm 半 径 （ 100*200的 8字 形 ） （ 安 装 环 境 要 求 中 ）l 介 质 介 电 常 数 ： er 1.5l 有 点 怕 挂 料l 原 理 上 杆 的 长 度 无 限 制 ， 但 运 输 有 问 题 18 同 轴 的 适 用 性l 测 量 感 应 范 围

11、 ： 22 mm 测 量 管 内 部 （ 安 装 环 境 要 求 低 ， 同 轴 可 以 接 触 结 构 件 ）l 介 质 介 电 常 数 ： er 1.4l 怕 挂 料 ， 典 型 应 用 ： 凝 析 油 液 位 测 量l 有 长 度 无 限 制 ， 运 输 有 问 题 19 天 线 类 型 和 相 对 介 电 常 数 对 盲 区 的 影 响天 线 类 型 顶 部 盲 区A1er = 80 底 部 盲 区A2 er = 80 顶 部 盲 区A2 er = 2.3 底 部 盲 区A2 er = 2.3mm同 轴 10 10 10 50双 杆 125 10 165 50双 缆 125 10 16

12、5 50单 杆 200 10 250 50 单 杆 直 径8mm 200 10 250 50单 杆 直 径4mm 200 10 250 50单 杆 直 径2mm 200 10 250 50 20 信 号 输 出 和 推 荐 配 线l 标 配 ： 一 路 4-20 mA + HART无 源 信 号 输 出l 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 21 科 隆 雷 达 的 转 换 器 - 输 出 电 流l 输 出 1: 4.20 mA (3.8.20.5 mA -

13、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 mA 3.6 mA 3.8 mA 20.5 mA 22 mA NAMUR NE43错 误 错 误开 路 量 程 范 围0 mA 3.6 mA 4 mA 20 mA 22 mA 标 准 4-20mA 22 感 应 圈 ： 单 缆 、 杆 : 300 mm 半 径 双 缆 、 杆 : 100 mm 半 径 同 轴 天 线 : 外 部 没 有 要 求例 外 ：

14、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 “ 搭 桥 ”OPTIFLEX 安 装 指 导 ,感 应 圈 内 没 有 结 构 件 23 直 接 模 式l 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 。l 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 ！ 24 通 过 就 地 面 板 显 示 波 形

15、 l 按 上 下 键 显 示 液 位 +示 意 图l 按 “ ”键 二 次 显 示液 位 ， 不 带 示 意 图l 显 示 波 形 l 读 取 实 际 反 射 电 压l 门 槛 电 平 设 定 设 定 值 =实 际 反 射 电压 的 一 半 25 配 合 的 高 级 设 置 -检 测 延 时 使 用l 可 以 屏 蔽 顶 部 干 扰 ， 不 要 切 除 用 户 最 高 液 位 ！l 能 用 检 测 延 时 解 决 的 不 建 议 用 Snapshot First Meter 26 典 型 的 导 波 雷 达 波 形 图 27 2200 、 1100 测 量 模 式 切 换 （ 切 入 自 动

16、模 式 、 直 接 模 式 、 TBF模 式 ） l 直 接 模 式 -将 Probe End Thershold 调 到 1000l TBF模 式 -将 Measurement Thershold调 到 1000l 自 动 模 式 -合 理 调 整 上 述 二 个 阀 值 28 1300在 空 罐 时 可 能 显 示 非 零 值 ， 如 何 处 理 ？ （ 7300？ ）l 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 。l 对 于 微 弱 或 没 有 末 端 信 号 如 何 处 理 ， 通 过 波 形 图 判 别

17、 ， 必 要 时 建 议 天 线 末 端 加 反 射 板 ， “ 制 造 ” 一 个 末 端 信 号 29 导 波 雷 达 调 试 时 空 罐 ， 门 槛 电 平 如 何 设 定 ？l 1 根 据 经 验 值 设 定 。l2 将 物 位 阀 值 “ 门 槛 电 平 设 ” 的 比 最 大 的 干 扰 信 号 大 ， 比天 线 末 端 信 号 小 。 （ 介 于 二 者 之 间 ）空 罐 时 确 保 “ 看 到 ” 天 线 末 端 信 号 ！解 决 无 信 号 非 零发 现 安 装 问 题 有 条 件 ， 在 没 进 料 时 到 现 场 调 试 非 常 重 要 ！ 30 有 干 扰 ， 物 位

18、阀 值 ： 大 好 ？ 小 好 ？ 、 （ 输 出 保 持 ） l 有 干 扰 ， 容 易 引 起 跳 变 。l 物 位 阀 值 大 一 点 可 以 改 善， 但 不 能 杜 绝 跳 变 。 31 假 四 线 制 第 一 路 电 流 设 置 （ 降 低 线 路 损 耗 ） ， 设 地 址 VS 超 量 程 。 l 量 程 10倍 罐 高 ！ ， 这 样 电 流 最大 5.6 mAl 设 HART地 址 ， 电 流 为 4mAl 目 的 ： 减 小 线 路 压 降 。 32 f tTf0B 00 2 f st srramp-generator reflectorsa time of flight

19、 stsr 2426 FMCW调 频 连 续 波 雷 达 工 作 原 理 33 f t24 GHz26 GHz tf24 GHzOPTIWAVE雷 达 系 列 的 工 作 原 理 - 调 频 连 续 波 （ FMCW） 34 2d 电 磁 波 速 等 于 光 速 sm103 80 cl 测 量 发 射 波 和 反 射 波之 间 的 时 间 差l 距 离 可 由 d以 下 公 式 推导 而 出 02ctd 脉 冲 雷 达当 距 离 d = 1m 时 ， 时 间 差 为脉 冲 （ Pulse） 雷 达 工 作 原 理 35 FMCW雷 达 技 术 优 势FMCW雷 达 是 连 续 工 作 的 而

20、脉 冲 雷 达 是 间 歇 工 作 的目 标 干 扰 体 36该 实 验 ， 在 KROHNE法 国 18米 的 标 定 装 置 上 进 行 ， 目 标 物 为 直 径 80mm的 钢 球。 关 于 OPTIWAVE 非 平 整 表 面 介 质 测 量 37 OPTIWAVE 7300C 2号 对 比 产 品1号 对 比 产 品关 于 OPTIWAVE 非 平 整 表 面 介 质 测 量 38 Optiwave 的 主 要 调 试 手 段空 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

21、 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 。罐 内 有 搅 拌 器 ， 必 须 开 启 ！ 39 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 谱 空 罐 检 测 功 能 ， 给 罐 体 “ 拍 照 ”空 频 谱 40 看 波 形 41 通 过 就 地 面 板 显 示 波 形 l 按 上 下 键 显 示 液 位+示 意 图l 按 “ ”键 二 次 显示 液 位 ， 不 带 示 意图l 显 示 波 形 l 根 据 波 形 做 空 罐 检测 42 辅 助

22、手 段l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 。l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l多 重 反 射 ： 通 常 关 闭 43 特 殊 调 试 手 段l 用 户 反 映 在 空 罐 时 仪 表 指 示 不 为 零 解 决 方 法 ： 设 定 的 罐 高 +X m， 罐 底 迁 移 -X m 44 特 殊 调 试 手 段l 介 质 介 电 常 数 小 ， 液 位 反 射 波 比 较 弱 罐 的 类 型 设 为 ： 工 艺 罐

23、（ Process Tank） l 用 户 反 映 仪 表 指 示 “ 死 机 ” ， 断 电 -重 新 通 电 后 指 示 正 常 提 高 跟 踪 速 度 、 加 大 测 量 窗 口 宽 度 。 l 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 45 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 l 有 多 重 反 射 46 导 波 管 （ 旁 通 管 ） 与 天

24、 线 尺 寸 关 系 l 天 线 与 管 壁 间 隙 小 于 2.5mml 导 波 管 至 少 必 须 有 一 个 顶 部 气 相 孔l 导 波 管 接 缝 小 于 1mm 47 重 启 仪 表 确 认 仪 表 正 常 l 有 时 有 些 参 数 修 改 后 退 出 时 默 认 不 保 存l 有 些 要 按 二 次 回 车l 如 ： 面 板 设 置 物 位 阀 值 设 置 ， 必 须 按 二 次 回车 键 ！ 48 设 定 的 物 位 阀 值 会 “ 变 化 ”l 面 板 设 置 物 位 阀 值 设 置 ， 必 须 按 二 次 回 车 键 ！l 仪 表 的 放 大 倍 数 变 了 “Gain”

25、 Gain 振 幅7 0.86 0.45 0.24 0.13 0.05 49 7300、 6300 组 合 算 法 l 面 板 、 电 脑 软 件 都 可 设 置但 建 议 用 电 脑 ， 可 以 看 到 完 整 波 形 50 Compounding Algorithm Parameter Num. of FFT Num. of Lines for Barycenter Filter Type Spectrum Quality ThresholdSteep Slope 10252 10 25 2 25%M e d i u m Slope 05202 5 20 2 25%Flat Surface

26、 05151 5 15 1 25%对 于 6300， 不 同 的 介 质 类 型 自 动 生 成 。 7300自 己 设 置 。 51 组 合 算 法 1 GHz Filter 2/3 :Cut Off Frequency = 1,8 mFilter 4/5/6 : Cut Off Frequency = 3,2 m 52 其 他 问 题l 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 l 输 出 电 流 出 错 状 态 选 “ HOLD” ， 可 以 极 大

27、 的 避 免 输 出 跳 变 。l 在 波 形 图 中 有 连 续 不 断 的 小 干 扰 信 号 ， 法 兰 接 大 地 。 l 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 !l 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 。l HART通 讯 时 好

28、 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 。l Pactware 无 法 存 储 数 据 ， 恢 复 出 厂 设 置 后 重 新 调 试 。l 为 检 验 调 试 结 果 ， 重 新 启 动 仪 表 。 指 示 是 正 常 值 。 l 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 53 6300、 7300 罐 底 信 号 问 题l 罐 高 +x 米 、 罐 底 迁 移 -x 米 看 波 形l

29、转 动 表 头 ， “ 看 到 ” 罐 底 信 号 54 电 源 模 块 损 坏 判 别 （ 接 地 线 配 置 ） l “ -”端 对 地 电 压 大 于 5V， 使 用 悬 空 的 独 立 电 源l 有 按 键 麻 木 现 象 、 不 断 重 启 现 象 、 黑 屏 现 象 。 55 水 滴 天 线 进 水 的 现 象l 物 位 信 号 比 较 弱l 做 空 频 谱 ， 消 除 顶 部 干 扰 信 号l 敲 击 仪 表 ， 顶 部 又 会 出 现 干 扰 信 号 56 l 5200 顶 部 死 区 问 题l 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 ）l 5200 最 小 窗 口 57 谢 谢 ！