雷達(dá)料位計(jì)在水泥工廠的選型及使用

1、wwwdwtxxom、.文章來源：論文天下 雷達(dá)料位計(jì)在水泥工廠的選型及使用1概述新型干法水泥生產(chǎn)線的物位參數(shù)是生產(chǎn)控制的主要測(cè)量參數(shù)之 一。隨著水泥生產(chǎn)自動(dòng)化水平和控制系統(tǒng)可靠性要求的提高，料位測(cè)量控制的作用日益突出，對(duì)生產(chǎn)控制和管理起著十分重要的作用。 物 位檢測(cè)有接觸式、非接觸式、極限式、連續(xù)式、3D物位檢測(cè)等多種方式。水泥生產(chǎn)線的物位測(cè)量以固體物位測(cè)量為主，還有少量的液位測(cè)量。固體物料以塊料、顆粒料和粉料 為主，這些物料的介電常數(shù)、 容重、溫度、水分含量各不相同，對(duì)測(cè)量?jī)x表的要求也不盡相同。隨著物位測(cè)量?jī)x表技術(shù)的發(fā)展，過去的接觸式、極限式等測(cè)量方式在生 產(chǎn)控制中已經(jīng)較少采用。在新建水泥

2、生產(chǎn)線中，物位測(cè)量?jī)x表以雷達(dá) 料位計(jì)為主。2雷達(dá)料位計(jì)的特點(diǎn)雷達(dá)料位計(jì)開始使用于上世紀(jì) 90年代末期，其微波頻率范圍為 300MHz300GHz,傳播速度為光速。微波穿透力強(qiáng),傳播速度不受 粉塵、蒸汽及介質(zhì)組分的影響，傳播衰減也很小。雷達(dá)料位計(jì)是利用回波測(cè)距原理。發(fā)射天線向被測(cè)目標(biāo)發(fā)射微 波，被測(cè)目標(biāo)反射的微波被接收天線接收， 信號(hào)處理器將發(fā)射信號(hào)與接收信號(hào)進(jìn)行比較，計(jì)算出被測(cè)距離。由于微波在傳播途徑上有衰減和干擾反射，故測(cè)量的關(guān)鍵是要能接收到反射回波，并識(shí)別出有效回波。 接收的回波能量大小與天線的發(fā)射和接收效率以及天線輻射功率有關(guān)，所以雷達(dá)料位計(jì)的天線設(shè)計(jì)和形狀很關(guān)鍵。接收的回波能量大小與物

3、料表面的介電特性有關(guān)，介電常數(shù)值高，反射率高，得到的回波強(qiáng)度也高。介電常數(shù)值£低，物料會(huì)吸收部分微波的能量，回波強(qiáng)度也較低。通常要求被測(cè)物料的介電常數(shù)值u液體為& >1.8固體& >2.5水泥廠固體介電常數(shù)值 & >2.5水泥的 介電常數(shù)值&為3。雷達(dá)料位計(jì)通常分為兩類：脈沖型雷達(dá)（Pulsed口調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)（ FMCW） 。過程監(jiān)測(cè)場(chǎng)合主要選用脈沖型雷達(dá)料位計(jì)?，F(xiàn)使用的脈沖型雷達(dá)料位計(jì)分為低頻和高頻兩種類型，低頻頻率為6GHz左右，高頻頻率為26GHz 左右，國外著名品牌都有這兩種類型的雷達(dá)料位計(jì)。與低頻脈沖雷達(dá)料位計(jì)相比，高頻脈

4、沖雷達(dá)料位計(jì)有以下優(yōu)點(diǎn)：能量高，波束角小，天線尺寸小，精度高。而低頻雷達(dá)由于能量低，能量分散，所以發(fā)射角度大，方向性就差。26GHz雷達(dá)波長(zhǎng)11mm, 6GHz雷達(dá)波長(zhǎng)50mm,雷達(dá)物位計(jì)在測(cè)量料位時(shí)，雷達(dá)波反射主要 來自料面的漫反射，漫反射的強(qiáng)度與物料大小成正比，與波長(zhǎng)成反比。3 雷達(dá)料位計(jì)的選用在水泥工廠，石灰石庫，石膏庫等儲(chǔ)存塊狀物料，熟料庫儲(chǔ)存顆粒狀物料，生料均化庫，水泥庫、電石渣庫等儲(chǔ)存粉狀物料。儲(chǔ)存的物料不同，所選用的儀表也不同。用于測(cè)量?jī)?chǔ)存塊狀物料和顆粒狀物料的庫體物位時(shí)，由于這些物料在庫內(nèi)堆積密實(shí)，介電常數(shù)穩(wěn)定，微波反射強(qiáng)度高。固體物料在下料過程中產(chǎn)生的粉塵要比粉體物料小很多，

5、對(duì) 雷達(dá)聲波信號(hào)的衰減影響較小。 根據(jù)入料和卸料所形成的物料安息角和表面情況，在確定有效量程后，采用帶有棒形或號(hào)角形天線的雷達(dá)料位計(jì)。號(hào)角形天線的料位計(jì)回波更強(qiáng)，精確度更高(±0.2± 1% F.S) 。如德國VEGA 公司新推出的VEGAPULS SR68 系列雷達(dá)式固體料位測(cè)量?jī)x表。VEGAPULS SR68 的性價(jià)比非常高，質(zhì)優(yōu)價(jià)廉。VEGAPULS SR68 由于采用了新的接收器，其靈敏度大大提高，尤其適合顆粒狀和粉末狀的固體。即使有強(qiáng)烈粉塵，很強(qiáng)的空氣流動(dòng)性，甚至安裝到入料口，也沒有回波的損失。可耐介質(zhì)溫度高達(dá)250。有空氣吹掃接口選擇，可以在需要的時(shí)候通過空氣凈

6、化清洗及降溫，并且取得了ATEX 氣體防爆和塵埃防爆許可。測(cè)量熟料庫時(shí)，由于其粉塵為熟料粉末，很容易在天線喇叭口粘結(jié)，所以應(yīng)當(dāng)選擇帶空氣吹掃接口的料位計(jì)，經(jīng)常進(jìn)行清掃，保證測(cè)量的靈敏性。在測(cè)量粉狀物料時(shí)，接觸式測(cè)量是優(yōu)先采用的測(cè)量方法。許多水泥廠采用導(dǎo)波型雷達(dá)料位計(jì)，它是以鋼纜作為天線，伸入料倉中直至底部，微波脈沖沿纜繩向下傳播，因此空氣中的粉塵對(duì)傳播無影響，在空氣和粉料交界面上微波脈沖被反射。由于傳播損耗小，發(fā)射能量可較小， 價(jià)格也比其他形式的雷達(dá)型料位計(jì)便宜。目前許多水泥廠用纜式雷達(dá)料位計(jì)測(cè)量水泥庫和粉煤灰?guī)斓牧衔唬〉幂^好的效果。生料均化庫儲(chǔ)存的為生料粉末，接觸式測(cè)量是優(yōu)先采用的測(cè)量方法

7、。 但隨著水泥工程規(guī)模的不斷擴(kuò)大，生料均化庫的庫高和庫徑也在不斷加大，庫內(nèi)設(shè)備多且復(fù)雜，采用纜式雷達(dá)料位計(jì)時(shí)，容易發(fā)生斷纜事故。所以，生料均化庫的料位測(cè)量采用何種料位計(jì)，要根據(jù)庫的規(guī)模進(jìn)行綜合比較后選擇。對(duì)于中小型生料均化庫，建議采用導(dǎo)波纜式雷達(dá)料位計(jì)。水泥廠還有少量的液位測(cè)量，由于環(huán)境條件好，容易測(cè)量，可以選用液位計(jì)進(jìn)行測(cè)量。4 料位計(jì)的使用及安裝料位計(jì)的正確安裝對(duì)測(cè)量精度也將產(chǎn)生重大的影響，合適的安裝位置，正確的使用，才能得到精確的物位值。在水泥廠中，因?yàn)榱衔挥?jì)安裝不當(dāng)而造成測(cè)量失真，最后舍棄不用的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。圖一為某生料均化庫庫頂?shù)钠矫婧?jiǎn)圖，標(biāo)示出了庫頂預(yù)留洞口和結(jié)構(gòu)梁的位置，以本圖為

8、例進(jìn)行安裝位置的介紹。庫主體采用鋼筋混凝土筒倉結(jié)構(gòu)，庫高53 米，庫體直徑15 米。庫內(nèi)有效儲(chǔ)存物料高度為36米，庫容為 4100噸。 本庫頂有3道主結(jié)構(gòu)梁及若干次梁，主梁的梁高為1000mm， 次梁為220mm。 庫頂?shù)闹飨铝峡谖挥趲祉斨醒?，還有其他若干收塵口及人孔，手動(dòng)量庫孔。料位計(jì)孔的設(shè)置如圖所示。在進(jìn)行料位計(jì)位置的選擇時(shí)，要避開進(jìn)料口，以免入料的影響產(chǎn)生虛假反射。還要對(duì)照結(jié)構(gòu)施工圖，避開庫頂?shù)闹髁海?因庫頂主梁的梁高都比較大，料位計(jì)孔至主梁要保持一定的距離，保證主梁不在料位計(jì)的發(fā)射區(qū)內(nèi)。在安裝時(shí)，料位計(jì)不要安裝在庫的中心處（如果為拱形庫，則傳感器收到的虛假回波會(huì)增強(qiáng)，） ， 也不能距離庫壁很近安裝，最佳安裝位置在庫體半徑的1/2處。 盡量避免在發(fā)射角內(nèi)有造成假反射的裝置。特別要避免在距離天線最近的1/3 錐形發(fā)射區(qū)內(nèi)有障礙裝置（因?yàn)檎系K裝置越近，虛假反射信號(hào)越強(qiáng)）。在工程設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)按照料位計(jì)的喇叭口天線尺寸及法蘭預(yù)留好安裝孔洞，在孔洞邊要做好防水臺(tái)。在防水臺(tái)上要根據(jù)料位計(jì)法蘭尺寸預(yù)留好埋件，以利于料位計(jì)安裝。在測(cè)量液位時(shí)，傳感器的軸線和介質(zhì)表面保持垂直，當(dāng)測(cè)量固態(tài)物料時(shí)，由于固體介質(zhì)會(huì)有一個(gè)