雷达物位计制造技术

本发明专利技术公开了一种雷达物位计(RLG)，包括：壳体，其包围用于提供防爆保护的室；RLG电路系统，其位于室内部，该RLG电路系统不符合本质安全要求；以及信号传播装置，其位于室外部。壳体具有：防爆第一信号通道，其提供用于微波发射信号的传输线路；以及防爆第二信号通道，其提供用于将雷达物位计与位于雷达物位计外部的本质安全系统进行导电连接的两线式接口。此外，RLG包括连接在RLG电路系统与两线式接口之间的电屏障器，该电屏障器防止RLG电路系统中的能量和/或热能损害与两线式接口连接的本质安全系统的本质安全性。

【技术实现步骤摘要】
雷达物位计
本专利技术涉及一种雷达物位计，其具有被布置在壳体内的电路系统，该壳体包围用于提供防爆保护的室。
技术介绍
雷达物位计(RLG)适用于测量包含在储罐中的物品例如工艺流体、粒状化合物和其他材料的填充物位。这样的雷达物位计的示例可以包括：收发器电路，用于发射和接收微波；信号传播装置，其被布置成朝向表面引导微波并且将由表面反射的微波返回到收发器；以及处理电路系统，其适于基于由收发器发射和接收的微波之间的关系来确定填充物位。信号传播装置可以是定向天线，其适于将自由传播的电磁波发射到储罐中并且接收这些波的反射。这样的RLG有时被称为非接触式RLG。替代地，信号传播装置可以是延伸到储罐中并且超出物品表面的传输线探针。这样的RLG有时被称为导波雷达(GWR)物位计。在一些应用中，RLG在存在火灾和爆炸风险的环境中使用。在这样的应用中，RLG必须设计成避免点燃爆炸，为此基本上存在两种不同的方法，二者均具有相关的规范和安全规定。根据第一种方法，RLG的电路系统被设计成是“本质安全”(IS)的，即电路系统中的可用的电能和热能受到限制，使得即使在最坏的情况下也不会发生危险气氛(爆炸性气体或粉尘)的点燃。对于IS概念的详细内容，请参阅于2012年9月25日检索到的CooperCrouseHinds的“AN9003-AUsersGuidetoIntrinsicSafety”。根据另一种方法，RLG是“防爆”(有时被称为“防火”或“防燃”)的，这表明不管电源如何，RLG电路系统中的任何爆炸都将包含在RLG中并且不会引起任何危险。防爆保护的国际标准的示例为IEC60079-1。防爆RLG的缺点在于：其通常无法在不损害安全要求的情况下连接至本质安全电源。换言之，为了符合IS环境，RLG需要本质安全。另一方面，RLG的本质安全电路系统需要连接到IS电源。为了使本质安全电路系统能够与非IS电源连接，本质安全电路系统通常设置有所谓的IS屏障器，即，限制供给至电路系统的电流和电力的屏障器。因此，具有这样的IS屏障器的本质安全电路系统可以在不管电源如何的情况下保持其本质安全性。通常，RLG设备的大多数供应商已经选择了后一种方法，并且大多数RLG如今是本质安全的。尽管提供了所需的多功能性，但该方法的显著缺点是电路系统的任何重新设计均需要在相关标准(例如IEC60079-11)下被认证。因此，可以期望的是，放宽IS要求并且替代地具有一种可以在不损害安全规定的情况下连接至IS电源的防爆RLG(例如根据IEC60079-1)。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种防爆RLG，该防爆RLG可以在符合IS规定的情况下连接至IS电源。根据本专利技术的第一方面，该目的和其他目的通过一种用于确定储罐中的物品的填充物位的雷达物位计来实现，该物位计包括：壳体，其具有壳体壁，该壳体壁包围用于提供防爆保护的室；RLG电路系统，其位于室的内部，该电路系统在使用时具有不符合本质安全要求的可用电能和/或热能；以及信号传播装置，其位于室的外部。壳体具有：壳体壁中的防爆第一信号通道，该第一信号通道在RLG电路系统与信号传播装置之间提供用于微波发射信号的传输线路；壳体壁中的防爆第二信号通道，该第二信号通道提供用于将雷达物位计与位于雷达物位计外部的本质安全系统进行导电连接的两线式接口，以提供以下中的至少一者：雷达物位计与本质安全系统之间的通信和向RLG电路系统供电。此外，RLG包括连接在RLG电路系统与两线式接口之间的电屏障器，该电屏障器防止RLG电路系统中的能量和/或热能损害与两线式接口连接的本质安全系统的本质安全性。RLG电路系统“不符合IS要求”的事实基本上意味着对电路系统中的可用的电能和热能进行限制，使得不会发生危险气氛的点燃。例如，电容连接到可能超过某一限制的电压可以组合地使得能够获得可能点燃爆炸性气氛的电能。类似地，热电阻连接到可能超过某一限制的电力可以组合地使得能够获得可能点燃爆炸性气氛的热能。为了符合IS要求，电路必须包括确保(以给定的确定度)不出现这样的组合的部件。这会涉及限制电容量或热电阻量以及限制可以应用于这样的电容或热电阻的电压和电力。本质安全(IS)的国际标准的示例是IEC60079-0和IEC60079-11，在此通过引用并入本文中。这些标准利用三个保护级别，即，“ia”、“ib”和“ic”，这三个保护级别试图平衡存在爆炸性气氛的可能性与发生点燃可能情况的可能性。级别“ia”提供最高保护级别并且通常被认为在最危险的地点(区域0)使用时是足够安全的，这是因为在安全性评估中考虑到了在两种“故障”的情况下为1.5的安全系数的可能性。级别“ib”在具有一个故障的情况下足够安全并且安全系数为1.5，其在不太频繁危险的区域(区域1)中使用时被认为是安全，并且级别“ic”被评估成在“正常操作中”具有为1的安全系数，其在不频繁危险的区域(区域2)中通常是可接受的。本专利技术的电屏障器充当“返回IS屏障器”并且保护固有的本质安全系统免受RLG电路系统中的任何非IS电路系统的损害。这与“常规”IS屏障器相反，常规IS屏障器用于限制由非IS电源向IS电路传送的电压、电流和/或电力。本专利技术的屏障器仅确保防止例如不符合IS要求的电力或电压到达与RLG连接的本质安全系统。作为RLG电路系统中可能存在的非IS电路系统的示例是在工作电压下具有不符合IS要求的能量存储容量的能量存储装置例如电容器。可能需要这样的能量存储装置以临时提供比从电源可获得的电力更多的电力。在测量周期的有限部分期间可能需要这样的增大电力，例如以生成发射信号。具有相对低电力的电源的示例是两线式控制回路，例如，4-20mA控制回路。根据本专利技术的实施方式，电屏障器可以包括串联连接在RLG电路系统与两线式接口之间的至少一个二极管，由此防止来自RLG电路系统的能量到达本质安全系统。电屏障器还可以包括并联连接在两线式接口的线路之间的至少一个二极管，由此防止两线式接口处的负电压。为了限制二极管经受的电流和/或电力，电屏障器可以包括串联连接在RLG电路系统与两线式接口之间的至少一个熔断器和/或一个电阻器。根据一个实施方式，信号传播装置可以是定向天线，在这种情况下，第一信号通道可以包括具有由结构强且耐温的材料制成的电介质填充构件的波导。根据另一个实施方式，信号传播装置是传输线探针，在这种情况下，第一信号通道可以包括具有耦接至RLG电路系统的输入端和耦接至传输线探针的输出端的电滤波器/屏障器电路，电滤波器/屏障器电路呈现用于将RLG电路系统非导电地耦接至传输线探针的串联电容。附图说明将参照附图更详细地描述本专利技术，附图示出了本专利技术的当前优选实施方式。图1是根据本专利技术的实施方式的非接触式RLG的示意图。图2a和图2b是图1中的电屏障器的示例的更详细的框图。图3是图1中的储罐馈通结构的更详细的截面图。图4是根据本专利技术的实施方式的GWRRLG的示意图。图5是图4中的储罐馈通结构的更详细的截面图。具体实施方式图1示出了根据本专利技术的实施方式的雷达物位计(RLG)1的示意图。RLG1被安装在储罐2上并且被布置成执行对诸如储罐2中的两种材料4、5之间的界面3的物位L之类的过程变量的测量。通常，第一材料是储存在储罐中的液体4例如汽油，而第二材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于确定储罐中的物品的填充物位的雷达物位计，所述雷达物位计包括：壳体，所述壳体具有壳体壁，所述壳体壁包围用于提供防爆保护的室；雷达物位计电路系统，所述雷达物位计电路系统位于所述室的内部，所述雷达物位计电路系统在使用时具有不符合本质安全要求的可用电能和/或热能；信号传播装置，所述信号传播装置位于所述室的外部，所述信号传播装置适于朝向所述物品引导微波发射信号并且返回所述微波发射信号从所述物品的表面的反射；所述壳体壁中的防爆第一信号通道，所述防爆第一信号通道在所述雷达物位计电路系统与所述信号传播装置之间提供用于所述微波发射信号的传输线路；所述壳体壁中的防爆第二信号通道，所述防爆第二信号通道提供用于将所述雷达物位计与位于所述雷达物位计外部的本质安全系统进行导电连接的两线式接口，以提供以下中的至少一者：所述雷达物位计与所述本质安全系统之间的通信和向所述雷达物位计电路系统供电；以及电屏障器，所述电屏障器连接在所述雷达物位计电路系统与所述两线式接口之间，所述电屏障器防止所述雷达物位计电路系统中的能量或电压损害与所述两线式接口连接的所述本质安全系统的本质安全性。

【技术特征摘要】
2017.09.29 US 15/720,0311.一种用于确定储罐中的物品的填充物位的雷达物位计，所述雷达物位计包括：壳体，所述壳体具有壳体壁，所述壳体壁包围用于提供防爆保护的室；雷达物位计电路系统，所述雷达物位计电路系统位于所述室的内部，所述雷达物位计电路系统在使用时具有不符合本质安全要求的可用电能和/或热能；信号传播装置，所述信号传播装置位于所述室的外部，所述信号传播装置适于朝向所述物品引导微波发射信号并且返回所述微波发射信号从所述物品的表面的反射；所述壳体壁中的防爆第一信号通道，所述防爆第一信号通道在所述雷达物位计电路系统与所述信号传播装置之间提供用于所述微波发射信号的传输线路；所述壳体壁中的防爆第二信号通道，所述防爆第二信号通道提供用于将所述雷达物位计与位于所述雷达物位计外部的本质安全系统进行导电连接的两线式接口，以提供以下中的至少一者：所述雷达物位计与所述本质安全系统之间的通信和向所述雷达物位计电路系统供电；以及电屏障器，所述电屏障器连接在所述雷达物位计电路系统与所述两线式接口之间，所述电屏障器防止所述雷达物位计电路系统中的能量或电压损害与所述两线式接口连接的所述本质安全系统的本质安全性。2.根据权利要求1所述的雷达物位计，其中，所述雷达物位计电路系统包括具有能量存储容量的至少一个能量存储装置，所述至少一个能量存储装置在施加至所述能量存储容量的电压下不符合本质安全要求。3.根据权利要求1所述的雷达物位计，其中，所述雷达物位计电路系统包括具有大于600μJ的能量存储容量的至少一个能量存储装置。4.根据权利要求1所述的雷达物位计，其中，所述雷达物位计电路系统包括以下中的一者：两端电压至少为5V的至少100μF的电容；两端电压至少为6.5V的至少25μF的电容；两端电压至少为8V的至少10μF的电容；两端电压至少为12V的至少2μF的电容；以及两端电压至少为16V的至少0.5μF的电容。5.根据前述权利要求中任一项所述的雷达物位计，其中，所述电屏障器包括串联连接在所述雷达物位计电路系统与所述两线式接口之间的至少一个第一二极管，由此防止来自所述雷达物位计电路系统的能量到达与所述两线式接口连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：米卡埃尔·克列曼，莱夫·尼尔森，
申请(专利权)人：罗斯蒙特储罐雷达股份公司，
类型：发明
国别省市：瑞典,SE