李清源
大连石化公司，辽宁省大连市 116000）
摘要：在石油化工生产过程中不同类型的储罐是较为常见的存储设备，通过对该类设备的液位进行准确的测量，能够将其液体质量与数量计算出来，达到自动控制，确保生产安全的目的，所以其在石油化工生产中有着非常重要的作用。雷达液位计是一种非接触式测量技术，具备高精度、测量范围大、安装简易、维护次数少等优势，并且适应性强，在多种恶劣环境中都能正常使用，随着生产技术的进步，雷达液位计的价格也在下降，因此近年来市场上极为受欢迎。本文主要分析雷达液位测量技术的应用原理以及优点，以及雷达液位计在石油化工行业中的应用。
关键词:雷达液位计；液位测量；石油化工；储罐
石油储存的方式有很多种，油库和储油罐是较为常用的。由于储罐是用不透明的材质制作的，在外面看不到储罐内石油的容量，所以需要使用测量方法或者技术来计算储罐中的石油容量。石化企业的生产技术、生产方式不同，使用的储罐也不尽相同，所以要根据不同的储罐采用不同的测量技术，达到企业经济效益最大化。
一、雷达液位测量原理、特点
（一） 雷达液位测量的原理
雷达液位计也称为微波液位计。测量原理是向测量目标射出电磁波，电磁波在碰到测量目标之后会反射从而返回发射电磁波的起点，发射电磁波的地方专门安装了一个接收器来接收反射回来的电磁波，利用反射电磁波和发射的电磁波进行比较，就能测量出发射点与测量目标的距离。雷达液位计在工业中进行测量时就是使用这个原理，接收液面或者固体面反射回的电磁波，电磁波传播所花时间和传播距离是成正相关的，利用电磁波一个来回的时间来计算出发射点与反射点的距离，从而得出罐内液体的高度。雷达液位计天线测量效果和电磁波的能量成正相关，这种关系通常称为“天线的增益”，主要指天线对指定方向发射的角度产生的能量与天线对所有方向发射的角度产生的能量比率。天线增益效果越好，天线向外发射时信号的能量就越强，测量效果也就越好。
（二）回波处理技术
雷达液位计在测量时，如果发射和接收器的安装位置不到位，有可能会导致电磁波在发射和反射过程中受到阻碍，这种影响测量数据的干扰也被称为虚假回波。虚假回波有固定的和随机的两种。给回波造成干扰的是横梁、人梯等固定障碍物造成的是固定干扰，解决办法是通过调整回波路径。如果是由于雷达液位计安装的位置不合理，与储罐壁太接近造成的干扰，或者搅拌器运转时形成的动态干扰，则称为随机干扰。通常这种随机干扰会通过计算回波算法和使用过滤器来解决。
（三）雷达液位计的安全性
石油化工行业使用的雷达液位计使用的电磁波功率很小，一般是在0.00001～ 0.00005mW 次之间,雷达液位计的这个防爆等级足以满足石油化工行业的防爆要求。大部分进口雷达液位计生产质量都必须通过各项无线电标准认证，保证其安全性。除此之外，雷达液位计使用的是能量较低的电磁波，难以和石油化工生产时产生的气体、水蒸气、粉尘发生化学、物理反应，所以雷达液压计是众多液位计中安全性能最高的。
（四）雷达液位计的特点
雷达液位计由于使用电磁波进行测量，所以在发射和接收时都不使用其他物质帮助传播，所以进行测量时不用计算其他影响因素。而且雷达液位计在工作时零部件不需要像其他机械设备一样进行运转，因此不会产生零部件损耗的问题，所以维修养护工作可以基本省略。雷达液位计一般都安装在储罐顶部，这样安装更便捷。同时雷达液位计测量是不需要接触到测量的物体，所以安全性高，适用于测量多种物质，所以石油化工行业应用雷达液位计越来越广泛。
二、雷达液位计在石油化工行业的应用
雷达液位计是20多年前研发成功的，当时主要是在军事方面使用，随着工业技术的发展，雷达液位计的使用范围逐渐扩大到工业行业。雷达液位计由于使用的微波频率不同、应用的技术原理不同，生产的产品主要功能也不同，不同功能的雷达液压计可以满足不同的测量需求。本文按照石油化工行业存储的产品特点，分别对雷达液压计在测量不同产品中的应用。
（一）轻油的测量
轻油主要是指具有挥发性质的汽油、石脑油、柴油等。轻油使用的雷达液位计主要有两种，分别是低频和高频的雷达液位计。但是使用低频雷达液位计有一个缺点，就是发射的微波信号不够强，可能会产生失波问题。解决问题的方法就是安装金属制作的，没有特别明显接缝，内壁光滑平整的导波管。高频雷达液位计则不需要安装导波管，导波管安装费用较高，而且如果使用的导波管较长也会影响测量结果，所以高频雷达液位计比低频雷达液位计更经济适用。
（二）沥青的测量
沥青要保持液体状态需要在高温条件下，而且温度较高时还会产生水蒸气。沥青液体状态时粘性较大，极易发生挂料现象。沥青处在高于100摄氏度的情况下时，通常使用PTFE材料制成的天线，慎选PPS材料制成的天线。喇叭口天线能有效降低挂料的影响。但是沥青高温下产生的水蒸气会变成冷凝水，杆式天线相对于喇叭口天线受冷凝水的影响较小，其射出的微波有效范围比喇叭天线的要广。储罐内壁挂料较多的沥青，使用喇叭口的C波段雷达液位计为宜。沥青温度高，产生冷凝水较多的比较适合使用全PTFE的杆式天线。
（三）液化气的测量
液化天然气和液化石油气都是属于液化气，大部分都是属于丙烷、丁烷等物质。液化气介电常数比较低，储存环境要求是高压低温的环境，而且防爆标准高，一般使用球罐储存。高频雷达对低介电常数的介质能够良好的发射和接收微波，所以能够测量液面距离，这种方式是测量液化气的主要方法。
（四）腐蚀性介质的测量
腐蚀性介质通常介电常数都不低，会挥发不同的气体并且对雷达天线具有不同程度的腐蚀性，大部分腐蚀性介质挥发的气体还能随着时间的推移渗透到仪器或者信号发射接收器中。不同腐蚀介质使用不同的雷达天线。常温水、盐水、海水可以使用PP、PTFE、316SS、PVDF四种类型的天线；硫酸（温度较高的除外）、盐酸可以使用PTFE、PVDF两种类型的天线；烧碱、磷酸可以使用PP、PTFE、PVDF三种类型的天线。其中硝酸不能使用超声波测量，因为硝酸挥发的气体能吸收超声波；液氮由于渗透性超强，所以要使用一体化垫片的气密型设计。除此之外，腐蚀性介质的储罐也会生成水蒸气和泡沫，适合使用杆式天线。
三、结束语
雷达液位计随着近年来生产技术和科技的进步，不断对雷达液位计进行创新研究，越来越多种类、功能的雷达液位计上市，雷达液位计在石油行业的应用也越来越广泛，随着雷达液位计生产和研发技术逐步完善后，雷达液位计将会变成石油化工行业的测量支柱。
参考文献：
[1]金玉臣,孟庆鹏,刘阳.海洋石油平台雷达液位计故障分析研究[J].中国石油和化工标准与质量,2021,41(08):29-30.
[2]尚峰.雷达液位计在石油储罐液位计量中的应用[J].化工设计通讯,2020,46(11):79-80+93.
[3]王元飞,李海芹,贾玉明.石化油品储罐雷达液位计设计原理及应用[J].工业仪表与自动化装置,2019(05):65-67+72.