現(xiàn)代煤化工生產(chǎn)過程中，物位是一項重要的控制參數(shù)，是確保保障系統(tǒng)安全平穩(wěn)運行的關(guān)鍵參數(shù)之一。對于物位測量可以實現(xiàn)整個生產(chǎn)運行系統(tǒng)原料、輔料、中間產(chǎn)品和成品的監(jiān)測、控制與計量。隨著儀表自動化水平的不斷提高，加之煤化工生產(chǎn)過程中各類介質(zhì)的復(fù)雜多樣性，對各類物位監(jiān)測的需求也進入多樣化、**化階段。從傳統(tǒng)的磁翻板、浮筒到在的超聲波、音叉等多種形式的物位計，為現(xiàn)場生產(chǎn)提供了更加有針對性、安全性的選擇空間。目前雷達物位計在我國各個生產(chǎn)領(lǐng)域得到**應(yīng)用，特別是在煤化工生產(chǎn)過程中，雷達物位計以其適用范圍廣、精度高及非接觸式測量等優(yōu)勢在物位測量領(lǐng)域擔負著重要任務(wù)。在此，筆者對雷達物位計在煤化工中的應(yīng)用及維護進行探討，以使雷達物位計能更好地為煤化工服務(wù)。基于雷達物位計的工作原理，介紹它在煤化工領(lǐng)域不同測量環(huán)境中的應(yīng)用條件及日常維護要求。
 
    1 雷達物位計的工作原理
    雷達物位計的發(fā)射端天線發(fā)出可用于測量距離的窄微波脈沖，發(fā)射脈沖以光速在被測量空間傳輸，當脈沖遇到被測介質(zhì)時會在其表面反射，被反射的脈沖能量由發(fā)射端天線接收。通過脈沖在被測空間的運行時間即可測出物位高度。通過**的時間計算方法可以保證較短的時間段里對物位進行可靠準確的測量。然而在脈沖到達被測介質(zhì)表面反射時，脈沖部分返回容易造成虛假信號，因此采用濾波和微處理技術(shù)對脈沖信號進行分析處理，從而得到正確的脈沖信號，計算出測量距離。
    測量儀表與物料之間的距離為 D，一個測量周期的時間段為 T，D 與 T 成正比關(guān)系:
                                             D = C × T/2
    其中，C 為光速。由于整個空罐的高度 H 已知，則物位 L 為:
                                             L = H － D
    對儀表內(nèi)部的空罐高度 H、滿量程(即滿罐高度)F、被測介質(zhì)的形式及罐的形狀等參數(shù)進行設(shè)定，然后儀表根據(jù)設(shè)定的參數(shù)進行匹配計算，進而適應(yīng)測量環(huán)境，同時根據(jù)要求輸出為模擬量信號。
 
    2 選型與應(yīng)用
    自 1998 年進口雷達物位計進入我國物位測量市場以后，直到 2007 年部分國內(nèi)廠家才開始自主研發(fā)雷達物位計，雖然與國外存在近 20 年的發(fā)展差距，但目前我國在中低頻領(lǐng)域應(yīng)用技術(shù)成熟、可靠。因此在應(yīng)用選型時可以對價格、應(yīng)用等方面進行綜合考慮，選擇穩(wěn)定可靠的雷達物位計。在過程監(jiān)測場合(例如脫硫后的地坑廢液池的測量、煤漿添加劑儲料罐的測量等)主要選用脈沖型雷達物位計，這是因為其頻率較低，并且在天線結(jié)構(gòu)設(shè)計時充分考慮了冷凝、物料附著等因素對物位測量的影響，還能利用料位計中的回波信號處理功能，在有攪拌器等復(fù)雜工況時也能識別有效回波，價格相對也較便宜 ［1］ 。
 
    針對原煤、石灰石等顆粒狀物料或存在安息角等不規(guī)則料堆的測量時，應(yīng)選用高頻非接觸式雷達物位計。26GHz 高頻雷達測量精確，而且能準確、有效處理回波，同時對揮發(fā)、結(jié)晶及粉塵等干擾因素都能予以排除。值得注意的是，這些料倉中在安裝物位計時要確定儀表的安裝位置，應(yīng)
避開進料口以免造成進料虛假信號。
 
    由于灰倉定期進料造成上部空倉部分粉塵較大極易造成虛假信號，另外已沉積的積灰表面比較松軟，不易造成信號反射。所以選擇導(dǎo)波雷達等接觸型物位計和水滴形高頻雷達物位計可以對除塵的灰倉及一些液體物位實現(xiàn)準確的測量。
 
    煤化工罐區(qū)被測介質(zhì)的介電常數(shù)是影響雷達物位計的主要因素，所以在選型時應(yīng)充分考慮被測介質(zhì)的介電常數(shù)需滿足雷達物位計對*小介電常數(shù)的要求。當選擇接觸式測量時應(yīng)考慮測量纜(桿)的防腐蝕、防反應(yīng)等因素。非接觸式儀表應(yīng)著重考慮測量儀表在罐頂?shù)陌惭b位置，避開進料口、氮氣補入口或其他干擾因素，防止對物位計正常工作造成干擾。由于一般成品罐體積較大，裝在罐頂?shù)膬x表不容易檢修維護，因此在選型時可以考慮分體式儀表。另外，在選擇接觸式物位計時，纜(桿) 會隨著液面的波動而擺動。久而久之，在根部的連接部位會出現(xiàn)斷裂或測量信號中斷等現(xiàn)象，故在儀表選型時應(yīng)充分考慮此因素。
 
    天線式雷達物位計要根據(jù)現(xiàn)場的實際工況選用合適的天線類型 ［2］ 。*常見的天線類型為喇叭口天線，這類天線的聚波性好，但喇叭口積水影響測量結(jié)果，也不適用于腐蝕性介質(zhì)的測量(例如脫硫漿液、液硫池液位的測量);而且對于壓力過高的容器，容易造成泄漏。通常對于高壓設(shè)備或腐蝕性介質(zhì)，建議選用平面密封型天線。桿式天線安裝尺寸小，適合安裝條件受限制的場合，且適用于腐蝕性介質(zhì)。
 
    對于現(xiàn)場液位參與聯(lián)鎖控制的監(jiān)測儀表，兩線制的測量儀表就可以滿足使用要求，但對于參與交易或者計量要求精度高的儀表則建議選擇四線制的儀表，供電與信號電纜分開使用。在選用分體式儀表時，根據(jù)現(xiàn)場的實際情況選擇合適的信號電纜長度，但如果距離較長則易造成信號衰減。目前市場上的產(chǎn)品有 24V(DC)、220V(AC)兩種供電形式，可根據(jù)現(xiàn)場的防爆要求、安裝距離及精度要求等來選擇使用，其中 220V(AC)供電比較適合遠距離傳輸。
 
    3 檢修與維護
    當現(xiàn)場出現(xiàn)電源板燒壞或者接線端子燒壞等現(xiàn)象時，應(yīng)考慮 3 個方面的因素:一是供電電源不穩(wěn)定，可以用電源檢測儀器測量一定周期內(nèi)電壓的波動情況，看電源電壓的輸出是否穩(wěn)定;二是檢查儀表的安裝環(huán)境周圍是否存在大功率的用電設(shè)備或者變頻器，若有則會對儀表的模擬量輸出造成較大的雷達干擾，同樣也會對線路造成一定的影響;三是在一些粉塵較大的測量環(huán)境中，容易造成端子間電源短路。
 
    現(xiàn)場儀表測量不準確，與實際物位有偏差。首先從儀表的選型分析，認真對照被測介質(zhì)的介電常數(shù)，看是否與所選儀表相匹配;其次分析儀表的安裝位置，一般情況下不建議儀表安裝在罐(倉)的正中間部位，這樣會產(chǎn)生大量由倉壁對探測波的多重反射而形成的高能虛假回波，從而使儀表無法準確分析回波數(shù)據(jù)，導(dǎo)致探測誤差較大，甚至無法實施探測;再次是進入菜單模式，檢查設(shè)置的各種基本參數(shù)是否合適，例如正向、反向的測量會直接影響儀表的*終測量值等;*后在條件允許的情況下打開連接法蘭檢查測量元件，看喇叭口是否有凝結(jié)水滴、雷達天線是否有其他物質(zhì)附著或沉積，若有則用柔軟材料及時進行清理。
 
    儀表測量數(shù)據(jù)波動頻繁，這種現(xiàn)象的出現(xiàn)應(yīng)通信 PC 機，及時獲取儀表的歷史測量數(shù)據(jù)，增強儀表對虛假信號的濾波功能。當罐(槽)內(nèi)帶有的攪拌器、隔離擋板等設(shè)施處于雷達物位計的信號范圍內(nèi)時，會產(chǎn)生干擾反射波，直接影響液位測量的準確性。
 
    在生產(chǎn)運行過程中，如煤倉、灰倉及石灰石倉等粉塵較大的場合，應(yīng)做好儀表的密封防塵工作，盡管很多儀表的防護等級很高，但是由于人為因素，粉塵或水汽進入后會造成儀表線路短接或電路板受潮，從而使儀表不能正常工作。
 
    對于易揮發(fā)、易結(jié)晶的測量介質(zhì)，應(yīng)增加儀表維護頻率，及時查看檢測元件的工作狀態(tài)。如果現(xiàn)場條件允許，可以考慮在連接法蘭處開孔引入反吹氣，這樣就不會在天線的部位出現(xiàn)結(jié)晶現(xiàn)象。反吹氣管線同時配備過濾減壓閥，保證反吹氣壓力略大于被測量空間壓力，防止結(jié)晶物附著于天線處，造成測量誤差。
 
    4 結(jié)束語
    雷達物位計主要由電子元件和天線構(gòu)成，無可動部件，在使用中的故障極少。因為其穩(wěn)定可靠的測量、簡單方便的維護等優(yōu)勢，現(xiàn)已在煤化工領(lǐng)域得到了**應(yīng)用，是測量物位的重要儀表。隨著產(chǎn)品的不斷完善，數(shù)字通信、總線集成等功能的改進，將來會在更多領(lǐng)域為保障生產(chǎn)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行提供服務(wù)。


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