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可靠的料位测量值是顺利进行工艺流程的操作所必不可少的。但是对于那些材料会沉积在测量仪器上的工艺流程来说，这种测量的配置会面临着挑战，一种带一体化的清洁系统的天线仪器解决了此问题。 （图片） 在美丽的Goslar 有一家世界领先的生产金属、电石和陶瓷粉料的企业：H.C.Starck公司。该公司成立于1920年，从1986年起归属拜耳（Bayer）公司。该公司闻名于世，是由于它的产品广泛地应用于许多领域，包括：金属冶炼和金属加工、光学、电气技术、电子、焊接、热压铸、工业陶瓷、催化剂和电池生产等。在生产粉末状的原材料时，在一些工艺容器中存在着极端的工艺条件，如高温、在储罐壁和盖子上结垢和形成沉积、出现极端的泡沫生成和材料流动现象等。在这种环境中，对测量－控制技术人员来说，要测定可靠的料位数据会成为一种特殊的挑战。
为了能够安全可靠地且持久地提供工艺流程所必需的信息，H.C.Starck公司的负责人对各种方案进行了试验。测量仪器的临界条件是很复杂的：二氧化物生产线的料位测量由于有腐蚀性的化学物质——石灰乳、酸、氢氟酸和硫的腐蚀及高达100℃的工艺温度，面临着特别大的挑战。在工艺流程中形成蒸汽、泡沫和严重的产品沉积更增加了难度。此外，在直径1.22m的反应容器的内部有一个用于改善混合过程的搅拌机，它会产生一个湍流的表面。其结果是：在二氧化物生产线上操作8小时左右，所有的料位测力计都被严重污染了，以致必须停止操作。这样除了清洁的费用之外，还要付出停工时间的代价。工程师们在寻找一种更可靠地测定料位和体积而不受结垢等问题对操作影响的替代方案，最终找到了一种专门设计的带有一体化的雷达天线冲洗系统的配置方案。通过采用微波－脉冲技术，Sitrans LR 300 雷达可以提供液体和淤泥的连续性的料位测量值，即使在极端的工艺条件下也可以提供。
微波是一种不需要载体介质的电磁波，工艺气氛（压力、温度、真空度）对其几乎没有影响。根据其测量原理，使用雷达技术可以不接触测量物质就可以进行连续料位测量。和浮球、气泡器指示器和其他与产品接触的测量方法相比较，无接触技术需要的维修费用较少。
专用的Sitrans LR 300 雷达的工作频率为58亿Hz（在美国为63亿Hz），由于其物理原理决定，具有很高的信号传输速度（光速）。因为其波长、反射角及天线部件对于附着物等的相对的不敏感性，这种系统特别适用于在那些需要添加诸如加热管、搅拌器和导流器之类内部结构的工艺流程中使用。即使在测量物质表面产生特别强的湍流时以及在泡沫和冷凝水形成时也可以接收到具有振幅的信号。
由于所使用的频率和很高的信号传输速度，极端的压力和温度、蒸汽、泡沫、冷凝水、粉尘、腐蚀性的化学品、结垢、湍流或物质流动等只能对测量的可靠性有很小的影响。这种系统在很高的信号噪声比下的有用信号和干扰信号的比例在动态的条件下也创造了无故障操作的前提并且和二线制相比有更高的可靠性。特别在介电常数较小时，二线制的性能往往不能够足以进行迅速的信号处理和无延迟地产生反应动作。
Sitrans LR 300系统使用已经注册专利的声智能技术（Sonic Intelligence）进行信号处理。据制造厂商西门子公司说，这种技术在全世界的50多万次的应用中已经经受了考验。特别的回波分析技术有助于提供可靠的数据。软件可以区分测量物质的有用回波和由内部结构或电噪声产生的干扰回波（动态回波跟踪）。Sitrans LR雷达系统包括一个发送器/接收器、一个天线和一个信号处理器。它还提供许多种不同的法兰和螺纹连接接头供选择，以便于安装在几乎所有的储罐或容器上。天线也有许多种选择的可能性（鞭形天线、喇叭形天线、卫生天线、管形天线和活动波导管），以满足各种具体应用的要求。
附着的材料被冲洗掉
在上述的有材料附着的应用中喇叭形天线是最好的选择，因为附着物对喇叭形天线的影响要比对鞭形天线的影响小，因为喇叭口可以保护天线不受飞溅物的影响。此外，西门子Milltronics公司还为这种应用提供了一种喇叭形天线的特别的清洁方案。冲洗系统有一个连接冲洗管道的进口开口，是采用法兰连接的。液体或气体通过管线流进。在法兰上的这个开口一直延伸到天线系统的内侧，清洁剂对着内部的发射极和喇叭形天线的内壁进行冲洗。通过安装一个时间控制的阀门可以实现自动控制。
附加的清洁系统的唯一缺点是：在清洁周期开始时或在清洁过程中，一般说来由于结垢严重不能对信号进行分析。这种状况可能延续几秒钟，但是大多数工艺方法都是允许短时间地出现这种信号丢失的情况的。
早在2000年，H.C.公司就在上述的一个二氧化物反应器中安装了一个西门子Milltronics公司的Sitrans LR 雷达仪，进行了一周的试运行。这个在容器盖上安装的雷达仪配备了第150个喇叭形天线及一个冲洗系统。安装很顺利，没有困难：仪器放在管口上固定并且和电源相连接。它使用标准的参数就证明具有完整的功能性。在这项应用中，喇叭口对于保护天线防止反应混合物质的飞溅及防止沉积物起了很大的作用。清洁系统在连续操作中对天线进行清洗。在固定法兰上有一个1/8"（3.2mm）宽的冲洗管道进入的开口，管道每隔一定的间隔斜对着喇叭口喷出热的蒸汽（在其他应用中也可以使用水或溶剂）。这时会形成一个漩涡，使得天线不会有物料沉积。
该公司的负责人认为为了寻找料位测量的替代方案而花费的人力物力是值得的。他们估计，由于不再需要因为清洁操作而停产，每月最多可节约10万欧元。因此，在成功地进行试验之后，在H.C.Starck公司的工厂里，为各个生产工艺流程安装了60多台雷达测试仪就不足为奇了。
11/16/2004
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