重锤vs雷达_重锤式料位计_微波式雷达料位计

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重锤vs雷达

西门子（中国）有限公司

2012/10/11 16:06:36

物位测量技术

随着工业自动化程度的不断提高，以及工艺要求的提高，料位测量已成为整个自动化生产中的重要组成部分。

料位测量技术通常分为接触式测量仪表：重锤式（Yo-Yo）、电容式、导波雷达、音叉式、阻旋式等；和非接触式测量仪表：雷达、超声波、γ射线物位计等。

重锤式料位计

重锤式料位计（Yo-Yo）作为最常见的料位测量技术，也是现在很多企业使用的料位计之一。

重锤式料位计源于 “铅垂(人工检尺)”这种方法。在料位测量开始的初期，人们会采用一根绳子，每隔一英尺或一米打一个结，绳子下部困住一个重物（铅锤），这样将重物投入料仓中，绳子被提上来后计算结的个数来计算料位值。但这种方法测量结果随着操作人员的不同而不同，甚至风力、放置的角度和绳子的重量使得测量很困难而很难一致（现在种方法只在缺乏技术的廉价劳动力的国家较常用）。

随着科技的不断发展，人们将这种最原始的铅垂(人工检尺)方式进行了一定程度的自动化改进后，演变成了现在的重锤式料位计。

重锤式料位计由控制器、钢缆/钢带，和重锤组成。物位测量时由控制器发出信号，使钢缆下放，带动重锤下降，重锤降至料面被料面托起而失重，钢丝绳松弛而触动开关，这时控制器使重锤上升返回，完成一次探测过程，从而计算料位值。

重锤式料位计是机械式测量，简单可靠，抗粉尘干扰能力强。重锤式料位计的量程大可达45.7米，重锤式料位计有多重防尘设计（防尘刷、进风孔、测量室隔离），且不受介质湿度、粘度的影响。重锤式料位计不受介质介电常数、电导率、热导率的影响，因此重锤式料位计也可用于测量泥浆、矿浆、沥青（高温）等特殊液体。

但由于重锤和钢缆需要与被测介质接触（接触式测量技术），因此受被测介质的物理及化学性质影响很大。

重锤式料位计在料位测量的过程中，被测物易料黏附在钢缆上，从而引起无报警、误报警，或测量值波动等现象，需大量的维护以清洁钢缆/钢带。有时物料黏附过多甚至会使钢缆卡主，而无法使重锤上下移动。

并且重锤在下落过程中，如料仓进料，物料会将重锤埋住（埋锤），导致重锤无法提升返回，发生故障。

在料仓出料时重锤的钢缆/钢带会受到很强的张力负载，这种张力有时甚至能拉塌仓顶，钢缆/钢带经常会被拉断（断缆），需要进行维修或更换；而重锤也会随着钢缆的断裂而被遗留在物料中，污染被测物料，有时甚至会堵在料仓的出料口处，从而对生产造成更大的损失。

由于接触式测量技术，重锤料位计的钢缆/钢带的磨损是不可避免的，需定期检查钢缆/钢带有无破损现象，并及时更换钢缆。

微波式雷达料位计

随着自动化需求的不断提高，针对重锤式料位计等接触式料位计维护量大、备件更换频繁、测量不稳定、标定复杂等各种限制，非接触式物位测量技术随然而生。

现今的非接触式物位测量技术主要有：超声物位计、雷达物位计，以及核物位计。相对比而言，雷达物位计是非接触式物位测量技术的最优选择。雷达物位计和手机一样都采用微波（电磁波）技术，不像超声采用机械波需要空气作为传播介质，因此雷达物位计不受测量环境的温度、压力、蒸汽的影响，不需要补偿，测量问稳定可靠。并且相比核料位计，对操作人员和环境都没有潜在的危险，安全又环保。因此雷达式物位计已经成为了非接触式物位测量技术的主流技术，也将成为整个物位测量技术的主流技术。

相对比重锤式料位计维护量大、配件更换频繁、测量不稳定等接触式测量方式不可避免的问题，微波式雷达料位计，以其非接触式的测量方式，已有逐步取代重锤式料位计等接触式物位测量技术的趋势。

微波式物位计俗称雷达（Radar）物位计，英文全称Radio Detection and Raging（无线电检测与测距），是物位测量领域的新生力量，在90年代逐步进入物位测量领域。

雷达料位计安装在料仓顶部，不与被测介质接触，向被测物料表面发射微波，目标反射的微波返回发射器被接收，与发射波进行比较，确定目标存在并计算出发射器到目标的距离。

因不与被测介质接触，雷达料位计几乎免维护、无破损、挂料等现象，无配件更换问题、寿命长，且安装简单、标定简单，也不受料仓内气体成分、粉尘、温度变化等的影响。雷达料位计也因此深受用户欢迎，成为近年来发展最快的物位测量仪表。

雷达料位计现已被广泛用于替代劳动强度大的人工投尺，维护、维修率高的重锤（yo-yo）、导播雷达、电容，以及调试、校验复杂的称重设备。雷达料位计也将成为料位测量技术的未来。

目前微波物位计（雷达）使用的微波频率有四个频段：C波段(5.8～6.3GHz)、X波段(9～10.5GHz)、K波段(24～26GHz)，W波段（75～110 GHz）。现今只有西门子品牌有W波段（75～110 GHz）的雷达物位计SITRANS LR560，SITRANS LR560工作在78GHz，于2011年5月在中国发布，西门子也因此成为了物位尤其是料位测量领域的领军企业。

料位测量中困扰用户的是一些大型固体料仓，特别是量程在30米以上，且料仓内充满粉尘和扰动的加料状态下的料仓。而频率高的雷达料位计尤其适合这种大型固体料仓的物位测量。

因为雷达的工作频率越高其电磁波波长越短，越容易在固体物料倾斜的、不规则的表面有更好的信号反射。试想一下如果您站在一个倾斜的台阶之上，向下扔一个篮球和向下扔一个乒乓球，那一个更容易弹回您的手心呢？

现今主流雷达料位计均采用K波段(24～26GHz)，其电磁波波长为12mm, 可实现有效的料位测量，但最先进的SITRANS LR560则采用78GHz，W波段技术，其电磁波波长只有约3mm，更越容易在倾斜的固体料面有更好的信号反射，且3mm波长还可有效穿透极度粉尘，因其电磁波长大于粉尘颗粒直径，从而发生衍射穿透粉尘而到达被测物料的表面。

SITRANS LR560的78GHz，巧妙的选择了料位测量中真实物料反射和粉尘穿透的平衡点，这也体现了西门子做为国际工业自动化一线品牌的智慧和技术实力。

较高的工作频率还可提供较窄的波束宽度，可有效避开障碍物；更高的频率还可使雷达拥有更小的天线，因此料仓开孔小，安装起来简单、方便。

也有使用5.8GHz ~ 10GHz的低频雷达测量固体，但由于其较低的频率、较长的波长其发射波不容易被漫反射，在高粉尘工况下会导致很多的二次或多次回波，干扰和噪声很大，因此固体粉料测量中逐渐被淘汰。