Saable雷达液位计.doc

Saab TankRadar PRO

具有灵活配置的Saab TankRadar Pro 适用于独立应用或有各种类型储罐的大型工厂装置
特点

· 无移动部件

· 无需维修

· 可靠性最高

· 容易安装

· 精度高

· 超高灵敏度与独特信号处理特点可处理困难的工艺过程条件

· 高度灵活性，发射器头与天线都有互换性

· 广泛系列的天线与型式可在所有应用中提供最好性能

· 用基于微软视窗的PC软件或经就地带键盘的显示器实现人－机对话式的设置

· 输出为叠加于HARTâ的4－20mA信号、数字式Profibus DP或TRL2现场总线信号。

测量原理

液位（或料位）是由储罐顶部的天线发射的雷达信号测量的。雷达信号被液体表面反射后，天线接收回波。由于信号频率在改变，回波与信号发射瞬间相比，其频率稍有不同。该频率差正比于至液体的距离，并且可精确地计算。这方法称作调频连续波（FMCW），应用于所有高性能雷达液位计。

Saab TankRadarâ Pro采用10千兆赫（GHz）频带在波束宽度与天线抗污染之间取得最佳的平衡。

应用

在配备搅拌器的工艺定位器中的应用需要具有TankRada Pro 高灵敏度与先进信号处理的雷达液位计，可把测量信号从干扰产生的噪声中分离出来。

在石油液化气的应用,由于其表面有时沸腾及在某些极端湍流工况的应用推荐使用导波管或限动装置.该管减少泡沫与湍流,也增加表面的反射.

杆状天线适用于平静液体表面与短测量范围具有小尺寸安装口的储罐。
Saab TankRadarâ Pro 当代先进的微波技术达到高可靠性和高精度。它不但测
量许多固料，而且还测量液体与浆料的液位。该计量仪表可操作在范围广泛的温度、压力、蒸汽气体混合物及各种工艺过程条件。

应用包括

· 化工与石化储存容器及工艺储罐

· 制药业反应器

· 食品与饮料制造业

· 炼油工艺容器

· 水及污水处理

· 水电力发电及水坝

· 水泥、粉末、木片屑及其它固料测量应用

固料象水泥经常产生极小的雷达反射波，要求最灵敏的二十英寸抛物面天线。

选择合适的Pro雷达仪表

一台TankRadar Pro雷达由发射器头（TH）及包括天线的储罐连接件组成。TH以及里面的电子线路可在不打开储罐的条件下更换。

发射器头有3个基本型式可用：
§ 轻型（Lite）
旨在仅应用于非危险区里。适用于无内部结构及无搅拌器的储罐，例如某些
储藏用储罐、水及水坝上的应用等。轻型只具有快速傅式变换算法（FFT）
的计算，使仪表能提供±10mm（0.4英寸）的精度。 Echofixer、 FHAST与
MET软件模块作为选项供货。

§ 标准型（Standard）
应用于危险区，适用于多数储罐、也带内部结构的储罐、球型罐及圆锥形
罐。该标准型式包括比标准的FFT 更精确的Echofixer软件，该软件映像出
所有微波干扰源。标准型仪表精度是±10mm（0.4英寸），使用选项的软件
模块可提高到±5mm（0.2英寸）。

§ 黄金型（Gold）
黄金型是最先进的应用于具有搅拌器、加热盘管及其它干扰源的困难条件的储罐。它包括用以增加精度的FHASTTM软件加上用以进一步提高干扰回波处理能力的METTM软件。仪表精度为±5mm（0.2英寸）。

所有型式都包括对称储罐的容积计算。非对称储罐的高度容积表功能按选项提供。

由于多种选项使计量仪表有可能在不同应用情况下性能最佳：

§ 快速傅式变换算法（FFT）
快速傅式变换算法是一个信号处理技术，用来映像储罐的回波结构。
§ 回波处理器（ Echofixer）
这是一个软件模块。尽管有来自机械结构，如搅拌器与反射板的强烈干扰回波，但该软件模块使液位的测量成为可能。
§ 快速高精度信号技术（FHASTTM）
这是一个软件模块，通过限制表面周围要分析的区域来改善信号处理的效率。应用此模块精度提高到±5mm（0.2英寸）。
§ 多个回波跟踪（METTM）
提高在回波干扰区域及接近于储罐罐底的分辨率和精度。连续测量多个干扰回波促进识别实际液位的回波。

所有软件选项都可以在现场升级而无需改变电子线路。通过输入雷达表中的新起动码就可以进行升级，还可为试用目的进行临时的升级。

软件模块
可提供的Pro型式中的软件模块

防爆认证
FFT
以FHASTTM
提高分辨率
Echofixer
干扰回波的处理
以METTM
提高分辨率
轻型（ Lite）

´
选项
选项
选项标准型
（Standard）
´
´
选项
´
选项黄金型
（Gold）
´
´
´
´
´
天线型式

薄的天线板防止法兰暴露于储罐环境

Saab TankRadar Pro可配备不同的天线以满足各种要求。天线是唯一暴露于储罐大气的部件。最常用的天线是锥体型。当选择天线尺寸时，通常推荐尽可能选用大的天线直径。

锥体天线

70（2.76）[2”锥体]
95（3.74）[3”锥体]
150（5.91）[4”锥体]
260（10.24）[6”锥体]
370（14.57）[8”锥体]

56（2.20）[2”锥体]
70（2.76）[3”锥体]
93（3.66）[4”锥体]
141（5.55）[6”锥体]
189（7.44）[8”锥体]

锥体天线适用于安装在罐顶或安装导波管上，适用大测量范围的应用场合。由于独特的法兰夹紧方案，现有的储罐法兰可利用来作为储罐连接件。该计量仪表也可以选配安装法兰。

§ 3”、4”、6”与8”的储罐开孔。3”、4”与6”锥体可加长，以适应长的法兰口。有关标准法兰选项详见第15页。

§ 可提供连同导波管方案的1”与2”形式。

§ 暴露于储罐大气的材质：
聚四氟乙烯（PTFE）或石英密封件，天线是钢质或其它材质，O形环是氟橡胶或Kalrez。

§ 特殊材料如哈式C 22合金、钛 gr. 2、蒙乃尔400及钽材质。

雷达工作的温度与最大极限压力间的关系

§ 使用FHAST软件选项精度可达±5mm（0.4）。

§ Eex IIC, 0区。

§ PTB 0区。

导波管的安装说明详见第11页。

抛物面天线

抛物面天线焊接到储罐的开口法兰上

雷达工作的温度与最大极限压力间的关系

抛物面天线适用于液体与固料两者的测量应用。因它有最大的直径，所以它有最窄的雷达波束，并可用于极长距离的测量。

抛物面天线也是对污染最不敏感的天线类型。它可用于具有严酷天线粘结液像沥青与液态硫磺这样的应用工况。可提供两种型式：一种是非常容易安装的法兰夹紧式（低压），需在法兰上开一个Æ96mm的孔；另一种是焊接式，适合高压应用。

§ 适合于具有450 mm（18”）或更大开孔的所有储罐。

§ 在储罐中暴露的零部件：
不锈钢与聚四氟乙烯（PTFE）

§ 天线增益最高。

§ 经得起严重污染。

§ 可提供柔性的PTFE天线屏蔽器用于有灰尘的应用场合。

§ EEx IIC防爆认证。

§ PTB 0区防爆认证。

杆状天线

天线的尺寸小，只有聚四氟乙烯材质暴露在储罐大气中。杆状天线适用于具有卫生要求或腐蚀性化工物料的测量应用。它只用于2”与21/2”管嘴连接。若用了较大管嘴，则要安装一个2”的插入管。最大极限的管嘴高度是150mm。

在包括使用FHAST软件选项条件下，精度为±10mm。[用FHAST软件条件下,具有锥体、抛物面及工艺过程密封件的Pro计量仪表的精度为±5mm]。

§ 耐高压

§ 2”或2.5”的储罐连接

§ 只有聚四氟乙烯暴露于储罐大气中

§ 按卫生要求设计

§ 精度为±10mm

§ EEx IIB 0 区

工艺过程密封件（隔离窗）天线

由聚四氟乙烯或陶瓷制造的碟盘天线（隔离窗）把锥体形的天线从储罐大气密封隔离开来。这样就把利用锥体天线的优点与只暴露适用于要求卫生及抗腐蚀应用场合的材质的优点结合起来。

§ 适用于卫生环境及强腐蚀性的介质测量

§ 用陶瓷或聚四氟乙烯密封材料把锥体天线从储罐大气保护隔离开来

§ 陶瓷密封件可耐高压与高温
550（21.65）[4”过程密封件]
650（25.59）[6”过程密封件]

§ 4”与6”二种尺寸

§ 4”形式用于危险区（ EEx IIB 0 区）

与储罐的连接

160（6.30）[4”过程密封件]
218（8.58）[6”过程密封件]

所有天线类型用的法兰可以DIN、ANSI、ASME或JIS、标准供货。标准法兰材质是热酸洗电镀碳钢。有关标准法兰可供货的完整清单，详见第15－17页上的天线信息。
4”过程密封件，陶瓷
6”过程密封件，陶瓷
4”过程密封件，聚四氟乙烯
6”过程密封件，聚四氟乙烯

雷达工作的温度与最大极限压力间的关系

测量范围（量程）

下图显示测量范围是如何受到天线类型、液体介电常数（εr）与工艺过程条件的影响。为得到最佳的性能，最大量程应保持在图中较深颜色指示的范围内。这些值对没有导波管的自由传播测量是有效的。

为进一步增加处于湍流储罐的测量范围，可用一个导波管。对安装导波管的Pro计量仪表，在液体 εr 小于1.9时，在湍流的储罐中的测量范围也可达到35－50
米。

液体种类：

a: 石油、汽油及其它烃类、石化产品（介电常数εr＝1.9-4.0）。

b: 酒精、浓酸、有机溶剂、油/水混合物及丙酮（εr＝4.0-10）。

c: 导电性液体，如水基溶液、稀释酸与碱（ εr>10）。

对 εr小于1.9如液化气的液体，若测量是以自由传播进行的，则推荐使用8”或较大直径的天线。在此情况下，在平静储罐表面的测量范围通常是15米。

在平静表面储罐中的测量范围

在慢慢搅拌储罐中的测量范围

在搅拌工艺储罐中的测量范围
(m) 杆状/3”锥体 4”锥体 6”锥体 8”锥体 抛物面

组合总线
现场通信单元
现场总线

装有Pro Setup/TankMader
软件的PC机
安全区
危险区
温度输入
系统集成

液位计的输出可以是叠加了HARTâ 的4－20mA 信号或选择按数字信号输出（Profibus DP或基于Saab Modbus的 TRL2 现场总线）。模拟量输出可以是无源的，供连接到有供电的电缆。或者是有源的，为显示单元等提供信号电源。模拟量输出也可选择为本安型的。

本安型的远程显示器显示液位（米或英尺）和温度（°C或°F）并可用于雷达表的组态。

当使用数字式TRL2总线输出时，每一条总线（双绞线）可连接多达12~15台雷达表，并保持高的数据更新速度。每一条现场总线连接到一个现场通讯单元
（FCU），而一个FCU处理多达四条传送最多32个储罐的数据的现场总线。可安装若干个FCU来处理大量的储罐。数据可从FCU按RS232/485或TRL2总线格式发送到主机[DCS、PC或PLC（可编程控制器）。具有TRL2总线输出的Pro液位计也可连接到储罐（Tank Master）系统软件。该软件提供一个可连接到工厂网络的
OPC（对象链接嵌入的过程控制）服务器。

数据可以显示于安装在液位计上或分开安装的可选择的RDU40显示表上。

若显示表分开安装，多达6个温度传感器可经显示表连接。在显示表上的四键键盘上容易进行组态。

也可用HART手操器或使用基于微软视窗的Pro Setup软件包上组态。Pro Setup包括先进图象软件工具，还包括FFT干扰回波跟踪。

机械安装
10mm (0.4”)或以上

TankRader Pro液位计很容易携带到罐顶并安装在一个合适的开口法兰或管子上。
为得到最好的测量性能管嘴高度应比天线短

动力波束宽度的一半
雷达液位计应按下列要求安装：

最小极限距离　m(ft)
-锥体天线：　0.6(2.0)
-杆状天线0.3(1.0)
-艺过程密封天线0.6(2.0)
-抛物面天线:0.6(2.0)
§ 天线方向应于水平表面垂直。

§ 仪表的安装应在波束角度范围内，尽可能避免障碍物。

§ 与能产生于干扰的灌入口最好有一定的距离。

§ 选择直径尽可能大的天线。较大接受面积能集中雷达波束并确保天线最大的增益。天线增益的提高为微弱的表面波束提供更大的可靠性。

. 雷达波束直径 .

延伸的锥体天线

距离，m(ft) 直径 m(ft)

天线类型 杆状/锥体3” 锥体4”/工 锥体6”/工 锥体8” 抛物面
艺密封4” 艺密封6”　　　　　　　　　 .
天线发 25° 21° 18° 15° 10°
射角度
5(16) 2.2(7.2) 1.9(6.2) 1.6(5.2) 1.3(4.3) 0.9(3.0)
10(33) 4.4(14) 3.7(12) 3.1(10) 2.6(8.5) 1.7(5.6) 15(49) 6.7(22) 5.6(18) 4.7(15) 3.9(13) 2.6(8.5)
20(66) 8.9(29) 7.4(24) 6.3(21) 5.3(17) 3.5(11)

平坦的罐壁可位于天线波束角范围内，只要满足从雷达表到罐壁有最小限度的距离，详见上图。

延伸的锥形天线可用于长的安装短管。对3”、4”或6”锥体天线，延伸锥体的标准长度为500mm。据订货要求可提供更长锥体。

折射板

导波管安装

具有锥体天线的Pro液位计可安装在导波管中。这中类型的安装特别适用于有高度湍流液体，或有很低的介电常数因而雷达反射波微弱的液体，如石油液化气的测量。导波管适合的尺寸是2”、3”、4”与6”。1”管也可用于完全没用天线的情况。1”与2”、导波管只适用于清洁液体，可提供与交付整套导波管、折射板与装配附件而无需任何焊接。可安装在较大竖管里。

旧管一般必须要里面清洁，无凹凸不平、锈迹或过多的洞口。有关安装事宜请向罗斯蒙特公司销售办事处联系。

电气接线

发射器头有两个分开的接线盒。一个是给非本安主要信号输出及电源电缆用。另一个通常用作本安（IS）HART/模拟输出或选作非本安的模拟输出。

取决于要求的选项，输出可以是有源的或无源的。电缆采用屏蔽线，最小限度截面为0.5mm2(AWG20)。电缆入口是1/2”NPT（美国标准锥管螺纹）防爆批准的电缆压盖（CENELEC）或1/2”NPT阳螺纹穿线管连接件（FM/CSA）。

有关安装的完整说明，详见用户指南（User’s Guide）。

非本安（Eexe)
主要　4-20毫安HART+Profibus DP/TRL2总线　
输出　4-20毫安HART-Profibus DP/TRL2 总线
　 L/L1/+　　　　　　。　　　　　　　
电源 L/L2/-　　　　　　。　　　
不用　　　　　　　。

可供选择
本质安全（Eexi)
IS Gnd
DPS 　　显示盘
DP+
4-20毫安 -
4-20毫安+
4-20毫安HART-
4-20毫安 HART+

辅助输出　
主要输出　
可供选择
非本质安全（Eexe)

不用
4-20毫安-　　　辅助输出
4-20毫安+

不用

技术规格

一般规格　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 . 　　　　　
产品名称
Saab TankRada Pro: 轻型（Lite），标准（ Standard ），黄金型（Golg）。
操作原理
10GHz调频连续波（FMCW）雷达。
波束角
见第10页。
微波输出功率
最大极限值1.0mW。
内部标定
内置的参考电缆用于雷达扫描的自动温度补偿。
信号处理
利用FFT、FHAST、MET与Echofixer处理数字信号。
温度测量
1－3点测温元件，PT100或CU100，或有公共回线的6点元件。

输入精度±0.5°C（±0.9°F）。

显示表头/组态 .
显示表头（制造厂安装在液位计上）
保护等级IP67。
具有天气/尘土保护盖。
用于显示与组态的轮廓鲜明的液晶显示器，128×64象素，4个控制软键与7个文本行，16字符/行。
显示表头（分体安装）
与上述同，安装在分开的外壳，保护等级IP67
最大极限电缆长度，显示器－雷达液位计：100米（330英尺）。
电缆类型：4线屏蔽仪表电缆，最小限度截面0.5mm2（AWG20）。
任选项：温度测量1－3点元件PT100或CU100（ 见上面）。
HART 设备
罗斯蒙特HART手持器。
罗斯蒙特AMS软件（在准备）。
西门子PDM软件（在准备）。
PC/远程组态
Prosetup，基于微软视窗强大的组态软件。

电气 .
电源
100－240VAC 50/60Hz 或24－48VDC
功率消耗
最大极限值10W
输出
主要输出 可供选择1：HART＋4－20mA电流回路（可选择本安输出）。
(用于液位，容积等) 可供选择2：Saab TRL/2总线（FSK 与Modbus协议）
可供选择3：Profibus DP。
辅助输出 模拟量4－20mA电流回路，有源或无源。
(可选，用于液位、体积、信号质量、温度等) 可选：本安型。
模拟量输出特点
类型 模拟量4－20mA电流回路，有源（带回路电源）或无源（无回路电源）
电流隔离 >1500V均方根值（RMS）或直流
本质安全（可选） EEX de[ib]IIC T6
范围 4－20mA
报警位 3.8mA 22mA或冻结；软件上可选择的。
分辨率 0.5m A (0.003%)
线性度 ± 0.01%
温度漂移 ±50 ppm/°C (±28 ppm/°F)
输出阻抗 >10MW
电压可塑性 7-30 V （无源输出）
外部回路电阻 < 700 W （无源输出带24 V外部电源）
< 300 W （有源输出）
输出电缆
屏蔽双绞线，最小截面积0.5mm2(AWG20)
电缆入口
3´1/2”NPT，用于电缆压盖或穿线管插入。
可选：电缆压盖套件，包括3个EEX e 批准的（CENELEC）1/2”NPT电览压盖。
可选：3个EEX e 批准的（CENELEC）转换管接头1/2”NPT/M20
继电器输出
可选设备，安装在分开的外壳。
触点可能的自由状态，常开或常闭，可选。
切换能力：100－260 VAC 3A或24－48 VDC 3A。
功能：报警限与迟滞在雷达液位计上设置。

机械　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　.　　　　　　　　　　　　
天线
锥体，抛物面，杆状与工艺过程密封天线
暴露于储罐的天线材质
锥体（PTFE密封件） 天线材质，可供选择 1：不锈钢316L，可供选择
2：哈式合金 C22，可供选择
3：钽，可供选择
4：蒙耐尔合金400
O形环：氟橡胶或Kalrez
密封件：聚四氟乙烯（PTFE）
锥体（石英密封件） 天线材质，可供选择 1：不锈钢316L，可供选择
2：哈式合金 C22，可供选择
3：钽，可供选择
4：蒙耐尔合金400
O形环：氟橡胶或Kalrez
密封件：石英
抛物面 不锈钢316L，PTFE
杆状 PTFE
过程密封 PTFE或氯化铝（AIO3）
天线尺寸
见第4－7页
天线延伸
尺寸 见第10页
材质 延伸锥体天线提供不锈钢316L材质

外罩/外壳
永久模具铸铝，铬处理， 120微米粉末喷涂
法兰
DIN、ANSI及JIS标准
材质：热电镀碳钢，Fe/Zn等级 A 553589
可选：不锈钢法兰焊接到锥体天线
重量不含法兰
8公斤（18磅）
法兰上部高度
400mm(15”)

环境　　　　　　　　　　　　　　　 .
天线处压力与温度
见第4－7页图
环境温度
-40－-70℃（-40－-158°F）
储罐温度
-40－-400℃（-40－-752°F）
压力
见第4－7页
辐射批准标准
FCC，K8CPRO，
BZT，G750818J
BAKOM，99.0224.Y.P
湿度
IEC 60068－2－3
气候等级/防腐等级
IEC68-2-1, IEC 60068-2-52 测试方法KB严重程度2
浸入保护
IP66，NEMA4
振动
IEC 721－3－4等级 4M4
紫外线保护
ISO 4892－2
电磁相容性
抗扰性EN 50081－2，辐射EN50081－1
闪电保护
EN61000－4－5，IEC801-5，程度2kV
电源波动
IEC 92 第504篇3.5节

测量性能 .
仪表精度
±5mm(±0.2”)或 ±10mm(±0.4”)取决于型号
分辨率
±1mm(0.04”)
重复性
±1mm(±0.04”)
测量范围
0－99米（0－325英尺）
刷新时间
200豪秒
处理器
双处理器设计，32位数字信号处理，50兆赫时钟频率。
可选干扰回波处理
Saab的Echofixer与MET多回波跟踪
防爆批准的发射器头(标准型与黄金型)
CENELEC： EEX de[ib] IIC T6
FM: 防爆等级1级1区与2区A、B、C与D组
CSA： EX de IIC T6
FTZU： EX de ib IIC T6
GOST: EX de ib IIC T4
SEV: EEX de[ib] IIC T6
溢罐保护
TϋV批准，BPG-US 99/6001
订货信息

防爆标准　　　 .
G
黄金型 　防爆标准，包括Echofixer, FHASR, MET, ±5mm(±0.02”)精度。
S
标准型 　防爆标准，包括Echofixer，±10mm(±0.4”)精度。
L
轻型 　　非防爆，±10mm(±0.4”)精度。
可选软件　　　　　　　　　　 .　　　　　　　　　
0

E
Echofixer （只配轻型）
F
FHAST （只配轻型或标准型）
G
FHAST＋Echofixer （只配轻型）
H
FHAST＋MET （只配轻型或标准型）
L
FHAST＋MET＋Echofixer （只配轻型）
防爆证书 .
0
无 无防爆批准
C
CENELEC EEX de[ib] IIC T6，无显示表头。
EEX de[ib] IIC T6，包括显示表头。
F
FM 1级，1区与2区A、B、C与D组。
S
CSA Ex de IIC T6
P
PTB 天线零部件批准为零区
电源 .
A
AC 100－240 VAC 50/60 Hz
D
DC 24-48 VDC
主要输出 .
00
无
1A
4－20mA HART, 有源输出
1B
4－20mA HART, 有源输出，本质安全（本安线路）
1C
4-20mA HART, 无源输出
1D
4－20mA HART, 无源输出，本质安全（本安线路）
2A
TRL2总线，Modbus协议
3A
Profibus DP

RTG40
-
G
0
C
A
IB
P
B
V
0
0
－
2
4
S
P
V
0
－
0
0

显示器盘 .
显示表头由制造厂安装在液位计上
P
显示表头远程安装
R
显示表头远程安装带温度输入
天线资料见第15-17页

T
辅助输出 .
无
0
4-20mA有源输出
A
4－20mA 有源输出，（本质安全）
B
4－20mA 无源输出
C
4-20mA无源输出，（本质安全）
D
容积计算 .
包括3个预先组态的储罐形状(垂直与水平圆柱体加球体）
0
包括多达100点的表格
V
测量范围 .
0－10米（0－30英尺）
0
10－20米（33-66英尺）
1
>20米（>66英尺）
2
专门信息　　　　　　　　　　　　　　　 .　　　　　　　　　　　　　　
无
0
包括1/2”NPT电缆压盖套件
G
包括FCC批准