煮糖罐汽凝水液位测量——JWrada®雷达液位计应用

行业背景

　　在糖厂生产过程中，煮糖工段是能耗与自动化控制的核心环节。糖液在蒸发与浓缩阶段，需要通过煮糖罐完成加热、蒸发与结晶过程。煮糖过程中产生大量蒸汽冷凝水，为防止系统过压与能量浪费，常采用“汽凝水等压罐”来收集与平衡蒸汽冷凝水的压力与液位。

　　该等压罐（设备编号T3640）直径约1206 mm，总高2162 mm，内部为密闭结构，温度与压力波动较大。罐体主要用于存储来自煮糖罐夹套的冷凝水，维持系统压力平衡，并通过液位信号联锁控制冷凝水泵或蒸汽阀门，从而确保加热系统稳定运行。

煮糖罐

　　然而，由于汽凝水中夹带蒸汽泡、温度高、冷凝速度快、液位波动频繁等因素，传统浮球或导压式液位计在此类工况中常出现测量不稳定、信号延迟甚至失灵的情况。因此，如何实现高温、高湿、带蒸汽的稳定液位监测，成为糖厂过程控制的关键技术问题。

技术挑战

1. 高温高压环境 汽凝水罐内温度通常在 90–130°C 之间，压力接近饱和蒸汽压力（0.2–0.4 MPa）。这对液位测量仪表的耐温密封性及介质适应性提出极高要求。
2. 蒸汽与冷凝水共存 罐内液体表面常存在高温蒸汽层，容易形成虚假回波，导致超声波或导波雷达信号漂移。
3. 冷凝附着与水滴干扰 内壁温度变化会导致冷凝液附着在探头表面，若信号衰减或相位干扰未处理得当，将影响测量精度。
4. 空间有限与安装角度受限 该罐直径仅1.2米，顶部安装空间有限，需要小尺寸、免维护、可顶装的液位计方案。
5. 食品级卫生要求 糖液蒸汽冷凝物回流系统属于食品接触工艺环节，设备需符合卫生级设计，避免二次污染。

计为解决方案——JWrada®雷达液位计

　　针对煮糖罐汽凝水等压罐的复杂工况，计为自动化（Jiwei Automations）推荐采用 JWrada® 80GHz高频雷达液位计，实现非接触式连续液位测量。

设计与原理

　　JWrada®雷达液位计基于调频连续波（FMCW）技术，工作频率为 80 GHz，波束角仅 3°，能够在狭小罐体内聚焦探测。雷达发射微波信号至液面，经反射后接收回波，通过时频分析计算出液位高度。

　　高频雷达的信号穿透力强，不受蒸汽、泡沫及温度波动影响，非常适合汽凝水罐的应用。

JWrada®雷达液位计

核心特点

• 高温耐受性：可在 -40～+220°C 环境下稳定工作，标准版本即可满足汽凝水等压罐工况，特殊高温版本可用于更极端环境。
• 抗蒸汽与冷凝干扰：内置蒸汽补偿算法与多回波识别技术，自动区分虚假反射。
• 非接触测量：天线不接触介质，无需清洗或维护，避免冷凝结垢。
• 小型结构设计：采用Φ40mm微波喇叭天线，可通过罐顶DN50法兰安装。
• 高精度输出：最高量程可达150m（60m，120m，150m可选），测量误差小于±1mm，实际应用中0–2000 mm量程设定，略低于罐高2162 mm，预留安全余量。
• 多协议通信：支持4–20mA、HART、RS485(Modbus RTU)，可与DCS或PLC系统无缝集成。

技术解析

1. 蒸汽干扰抑制

　　JWrada®雷达液位计通过“蒸汽回波识别算法”，实时分析多路径回波信号。系统会自动滤除来自罐顶冷凝层的干扰波，仅保留液面真实回波，提高信噪比。

2. 温度补偿

　　高温环境会引起信号传播速度变化。JWrada®内部集成温度传感器，实时进行时域补偿，确保测量稳定性。

3. 自适应回波跟踪

　　即使液位快速上升或下降，雷达也可通过动态回波锁定算法连续跟踪真实液面，响应时间低于0.2秒。

4. 卫生设计

　　天线采用 PTFE封装，符合食品行业CIP/SIP清洗标准，可直接用于糖液冷凝系统，材料符合 GB 28050/FDA 食品接触要求。

测量精确，量程随心调整

实施与运行效果

　　在该糖厂项目中，JWrada®雷达液位计通过罐顶法兰垂直安装，信号直接传输至DCS系统，实现自动化控制。安装位置选在罐顶中央，避开进汽口与回流管，保证波束无遮挡；信号输出方式采用4–20mA模拟量加HART数字通讯，用于联锁控制排水阀与冷凝泵；量程设定为0–2000mm（略低于罐高2162mm，以预留安全余量）。

　　在调试过程中，技术人员使用HART调试器实时监测回波曲线。测试结果表明液位曲线平滑，无虚假波动；响应时间小于0.3秒；测量误差不超过±1mm；蒸汽干扰得到完全抑制，运行表现稳定可靠。

　　经过六个月连续运行，雷达液位计未出现信号漂移或误报现象。糖厂反馈显示，系统排凝控制更加精确，蒸汽能耗降低约8%，设备维护周期也由原先的每月一次延长至每季度一次，显著提升了运行效率与维护经济性。

JWrada® 雷达采用智能回波识别算法，实现精准测量

使用优势

• 高可靠性　　JWrada®雷达液位计在高温蒸汽环境中仍能提供连续、稳定的液位信号，显著提升系统安全性与自动化水平。
• 低维护成本　　非接触测量避免机械磨损与结垢问题，长期运行免维护。
• 节能降耗　　通过精准液位控制优化蒸汽利用率，减少冷凝水浪费。
• 易于集成　　兼容主流DCS/PLC系统，可通过HART或Modbus协议实现远程监测与诊断。

客户反馈

　　项目投运后，糖厂设备负责人表示：

“JWrada®雷达液位计在煮糖罐汽凝水系统中表现非常稳定，即使在蒸汽浓度高、温度变化大的情况下，液位信号依然准确可靠。现在冷凝泵启停完全自动化，人工巡检次数明显减少。”

应用拓展

　　除了煮糖罐汽凝水等压罐外，JWrada®系列雷达液位计还广泛应用于：

• 糖液储罐与结晶罐液位监控
• 食品加热设备的冷凝回流罐
• 化工蒸汽冷凝系统与锅炉回水罐
• CIP/SIP清洗系统液位控制

　　凭借高频雷达技术与防蒸汽干扰能力，JWrada®已成为食品与化工行业中替代进口品牌（如VEGA、E+H）的可靠国产方案。

结语

　　煮糖罐汽凝水等压罐的液位测量是糖厂能量与安全控制的核心环节。计为自动化推出的 JWrada® 80GHz雷达液位计，以其高频非接触测量技术、抗蒸汽干扰能力与国际安全认证，为食品制造行业提供了高性能、低维护的液位监测解决方案。

　　这一应用案例再次证明，国产高端仪表完全具备替代进口产品的能力，不仅性能稳定可靠，更能为企业降低运维成本，实现智能化、数字化生产管理。