一、前言

儲罐是油田煉油廠、油庫
、石油碼頭及各大石化企業普遍需要使用的存儲設備
，通過對儲罐內的液體介質（各種石油化工產品）的溫度、壓力
、液位、密度等參數的測量，可以計算出儲罐中液體的體積量及質量儲量，以實現現代化生產中對資產管理的需求。
   儲(chu)罐(guan)對(dui)液(ye)位(wei)測(ce)量(liang)的(de)要(yao)求(qiu)不(bu)同(tong)，一(yi)般(ban)可(ke)分(fen)為(wei)過(guo)程(cheng)級(ji)及(ji)貿(mao)易(yi)級(ji)兩(liang)種(zhong)。貿(mao)易(yi)級(ji)液(ye)位(wei)計(ji)的(de)精(jing)度(du)要(yao)求(qiu)非(fei)常(chang)高(gao)，需(xu)要(yao)對(dui)罐(guan)內(nei)的(de)進(jin)行(xing)精(jing)確(que)測(ce)量(liang)，一(yi)般(ban)要(yao)求(qiu)測(ce)量(liang)精(jing)度(du)達(da)到(dao)±1mm；而過程級液位計的精度要求一般是在±5~15mm之間，相對而言對液位計測量可靠性和穩定性要求更為嚴格
，測量目的一般是為了防止油罐冒頂、抽真空等事故的發生。
   各ge種zhong儲chu罐guan的de大da小xiao和he種zhong類lei各ge不bu相xiang同tong，所suo測ce量liang介jie質zhi的de特te性xing和he工gong藝yi條tiao件jian也ye各ge不bu相xiang同tong，因yin此ci隻zhi有you從cong客ke戶hu的de實shi際ji情qing況kuang出chu發fa，合he理li的de選xuan擇ze液ye位wei計ji及ji設she計ji液ye位wei測ce量liang解jie決jue方fang案an，才cai能neng使shi客ke戶hu的de投tou資zi最zui優you化hua。
二、儲罐液位測量技術
   目前用於儲罐的液位測量技術非常多。根據測量方式
，可以分為接觸式和非接觸式。
   接觸式測量方法主要有人工檢測尺、浮子式鋼帶液位計、伺服式液位計、靜壓式液位計、磁致伸縮液位計
、射頻導納液位計等。非接觸式測量方法主要有超聲波液位計、雷達液位計等。
   其中目前市場上常用的可以滿足貿易級液位計要求的測量方式有：磁致伸縮液位計、伺服式液位計、雷達液位計
、靜壓式液位計等，靜壓式液位測量係統(HTG)因為過於過於複雜，維護量大等缺點，使用量越來越少。而雷達液位計作為一種高精度的液位測量方式，因其量程大、安裝方便

、維護量低等優點，越來越多的得到客戶的認可和接受；而且近幾年，雷達液位計的價格也逐年降低
，也使很多普通的用戶也開始采用起雷達液位計作為儲罐的液位測量方案。
表1、各種儲罐液位測量方式比較

三
、雷達液位測量原理及特點

    雷達液位計又稱微波液位計(Radar)
，是取英文詞組“RAdio Detection And Ranging”decitouzimuerlaidesuoxieci。weibowuweijichaoyigemubiaofashediancibo
，diancibojingfashehoufanhuifasheyuan。anzhuangzaifasheyuanchudejieshouqibuhuodaofanshebo
，bingbatayufashebozuobijiao，quedingmubiaodecunzaihetadaofasheyuandejuli。目前市場常見的微波物位計采用的工作原理主要有FMCW（連續調頻）和脈衝兩種。
  FMCW雷達液位計采用線性的調製的高頻信號，一般都是采用10GHz或24GHz微波信號。它是一種基於複雜數學公式的間接測量方法，由頻譜計算出物位距離。天線發射出被線性調製的連續高頻微波信號並進行掃描，同時接收返回信號。發射微波信號和返回的微波信號之間的頻率差與到介質表麵的距離成一定比例關係。
  脈衝雷達液位計，與超聲波技術相似，使用時差原理計算到介質表麵的距離。 設備傳輸固定頻率的脈衝，然後接收並建立回波圖形。信號的傳播時間 直接與到介質的距離成一定比例。但是與超聲波使用聲波不同，雷達使 用的是電磁波。它利用好幾萬個脈衝來 “掃描”容器並得到完整的回波圖。
  雷達液位計的典型波段為 5.8 GHz、10GHz 、24 GHz。通常我們稱5.8GHz（或6.3GHz）的頻率為C波段微波；10GHz的頻率為X波段微波; 24GHz（或26GHz）的頻率為K波段微波。
  youyuleidayeweijidezengyixishuheboshujiaodedaxiaoheweibodebochangyijileidayeweijidelabakouchicundaxiaoyouguanxi。yinci
，yuelaiyueduodeleidayeweijizhizaoshangkaishiyanfacaiyonggaopinlvweibojishulaigaishanleidayeweijidexingneng。tongshi，caiyonggaopinjishuhou，keyizaitigaoleidaxingnengdetongshi
，dadasuoxiaotianxiandechicun，shianzhuanggengjiafangbian。
  由於雷達液位計采用的微波是一種電磁波

，在傳播的過程不需要傳輸媒介的傳遞，因此基本上不需要考慮揮發性氣體和蒸汽
、溫度、壓力（真空）、甚至粉塵的影響。而且，由於是基於回波反射測距的原理(TOF)，對雷達液位計來說，不存在磨損等問題
，因此基本不需要維護；頂部安裝的方式也使安裝更加方便；而且由於微波的特性，相對其它液位測量方式，它的精度一般都能達到0.1%(全量程)的精度。由於雷達液位計具有這不可比擬的優點，越來越多的儲罐用戶開始采用雷達液位計來替代其他技術。
四、解決方案

西門子公司從1998年推出第一台智能化的雷達液位計IQ160開始，陸續推出了基於各種工作原理和采用不同頻率的雷達液位計

，形成較齊全的產品線，能夠滿足各種不同過程工藝、介質的測量需求。

    圖1：Probe                  圖2：LR400

Sitrans LR係列雷達目前包括Probe LR, LR200,LR300和LR400四個係列產品。
    Probe LR是一款性價比極高的一款雷達液位計。它是一個兩線製回路供電的
， 5.8GHz頻率雷達液位計，用於測量儲罐和過程罐中液體和漿料的物位和體積。Probe LR 是揮發性化學品
、溫度梯度

、真空或者常壓等工況的理想選擇
，比如油庫、化學儲罐
、化學反應罐和長量程應用。它的量程為20 m
，精度為全量稱的0.1%（如圖1） 。
   LR200在兼具了Probe LR的所有優點的基礎上

，還提供了各種不同規格的安裝方式(包括各種規格法蘭和螺紋)和不同的天線的選擇（包括喇叭口天線、杆式天線

、導波管天線等），極大程度地滿足不同過程工藝的需求。
   Probe LR和LR200都采用了一體化全封裝的儀表外殼，使儀表具有較好的密封性、抗打擊能力
、抗腐蝕能力。
   SITRANS LR 400 是長量程的連續調頻(FMCW) 雷達物位儀表，可以用於最高達50米的儲罐的測量，及時用於測量介電常數較低的介質(輕油

、液化氣等)也能得到極好的測量效果。24GHz 和he高gao信xin噪zao比bi的de特te性xing能neng得de到dao非fei凡fan的de信xin號hao反fan射she
，而er與yu介jie質zhi的de介jie電dian常chang數shu無wu關guan。它ta還hai具ju有you先xian進jin的de回hui波bo處chu理li算suan法fa
，能neng為wei惡e劣lie的de固gu體ti應ying用yong提ti供gong可ke靠kao的de測ce量liang。它ta的de測ce量liang精jing度du為wei±5mm（如圖2）。
  根據儲罐介質的特性，這裏將各種儲罐測量分為輕油及原油、重油、瀝青、液化氣、腐蝕性介質五種。
1、  輕油的測量
     典型的輕油介質為汽油
、石腦油、石油等。一般會產生一定的揮發性氣體
，介電常數較低（<3）。
  低頻雷達(Probe LR/LR200+導波管。如果采用低頻(6GHz)的雷達液位計直接測量

，可能會因信號過於微弱而導致失波，一般會要求安裝導波管。比如：Sitrans LR200配導波管的配置可以滿足輕油的液位測量（如圖3）。導波管的製作要求為：金屬材質（最好是304或316不鏽鋼）；內壁光滑，無明顯焊縫（要求無縫焊或套焊）；在合適的位置開排氣孔，一般在導波管的上部，開空麵積根據介質特性（粘度）須適量；如有必要在管底部設置偏置板，以防止由於微波信號穿透液麵產生來自底部的錯誤信號。這個解決方案一般用於儲罐高度小於5~10m的應用中。
  高頻雷達(Sitrans LR400)。采用高頻率的雷達液位計，不需要任何輔助措施（高頻雷達由於其特性，一般不, 建議用於導波管），既可以實, xianceliangqingyoudeyewei。duiyuyixiejiaogaodechuguan，youyuzhizuodaoboguandechengbenheanzhuangchengbenjiaogao，erqiehenduojiaochangdedaoboguanzaihuanjingdebianhuaxia，kenenghuidaozhiyidingdebianxingyingxiangleidayeweijideceliangxiaoguohejingdu
，yinci，xuanzegaopindeSitrans LR400用於測量大量程的輕油儲罐的總體投資成本將會比低頻雷達解決方案更經濟適用。

圖3：LR200用於測量汽油的測量 

2、  重油的測量

典型的重油介質為柴油等，其介電常數一般>3，有一定揮發性氣體。可以采用低頻的Probe LR或LR200直接測量（如圖4）。

圖4：Probe LR在柴油儲罐上的應用

 
3
、  瀝青的測量

瀝青（液態）的介電常數也比較低，一般在3左右（根據溫度）；而且液態的瀝青一般需要用高溫來維持
，伴隨著高溫一般都會有一定的水蒸氣
；瀝青的特性比較粘，很容易產生一定的掛料的現象。
   高溫(>100ºC)的工況
，一般都需要選擇PTFE材質的天線
，而不能選擇PPS的天線（如：Probe LR）；為了防止掛料的影響，可以選擇喇叭口天線；danshuizhengqiyibanhuidaozhilengningshuidechansheng，jingshiyanbiaoming，ganshitianxianduilengningshuideminganchengduyaoxiaoyulabakoutianxian，yinweiganshitianxiandeyouxiaofashediancibodemianjiyaoyuandayulabatianxian(發射電極隻有筆尖大小)
；瀝青的介電常數較低，在天線所產生的少量掛料一般都可以被雷達液位計的電磁波穿透；由於瀝青介質的掛料比較粘稠

，采用清洗裝置的作用並不是很明顯
，因此筆者並不建議采用清洗裝置用於測量瀝青。
   因此，對於儲罐內攪拌
、掛料非常嚴重的瀝青應用，可以采用帶喇叭口的LR200，喇叭口大小應不小於DN150（6”）;而對於溫度較高，冷凝水現象比較明顯的工藝中，可以采用全PTFE的杆式天線為佳：采用不鏽鋼屏蔽段的PTFE天線對口徑較小的安裝立管的屏蔽效果較好
，但是屏蔽長度如果選得太短了，無法延長；采用全PTFE的天線的屏蔽段長度可以根據安裝立管的長度自由方便地延長
，但是在小口徑(≤DN80)的安裝立管會對天線的工作產生影響。因此，最好在安裝雷達液位計安，應對安裝立管的口徑和長度提出要求。

 

圖5：瀝青在杆式天線上的掛料

4、  液化氣的測量

    液化氣包括液化天然氣(LNG)和液化石油氣(LPG)兩種。典型的液化氣介質有：丙烷
、丁烷等。主要的特點是：介電常數一般都非常低（1.5~1.8）；高壓低溫儲存；防爆要求
；通常用球罐存儲
，球罐的高度一般在10~28m不等。
  目前的雷達液位計測量液化氣主要有兩種方式。