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物位計(jì)在電力工業(yè)生產(chǎn)過程中主要測(cè)量固體和液體的物位,，種類繁多,，有塊料、粉料,、顆粒料,，有酸液、堿液等,。這些物質(zhì)的介電常數(shù),、容重、溫度,、壓力等各不相同,，過去主要采用接觸測(cè)量，如導(dǎo)波纜,、音叉,、阻旋、重錘,、浮球及電容等,。在使用中由于被檢測(cè)介質(zhì)的物理狀態(tài)及化學(xué)成分的變化出現(xiàn)各種問題，如頻繁的虛假料位,、斷纜,、堵料及突變等，且維護(hù)量,、維護(hù)費(fèi)用大,。  
 
　　石灰石濕法煙氣脫硫系統(tǒng)的維護(hù)正向日常化和監(jiān)控組織的系統(tǒng)化邁進(jìn),，脫硫檢測(cè)的各個(gè)環(huán)節(jié)會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)檢測(cè)失真狀態(tài),，直接影響到系統(tǒng)運(yùn)行，加大了維護(hù)的頻率。現(xiàn)場(chǎng)情況   

　　我廠脫硫腐蝕性液位測(cè)量和石灰石料位的測(cè)量工況是:鍋爐燃燒后產(chǎn)生的煙氣通過吸收塔時(shí),，由石灰石漿液泵將混合的石灰石漿液打人吸收塔內(nèi)噴淋,，將煙氣中的酸性二氧化硫中和，再將過濾后的煙氣排出,。從工藝上看,，煙氣在進(jìn)人吸收塔前的溫度是相對(duì)比較高的。一般情況下,，出口處的溫度在120℃左右,，其中還含有一定數(shù)量的粉煤灰。通過噴淋將煙氣二氧化硫中和凈化,，在吸收塔的底部經(jīng)過攪拌后通過排出泵排出,。吸收塔中的液位測(cè)量是控制漿液泵定時(shí)工作的主要依據(jù)。對(duì)該漿液池液位儀表的檢測(cè)溫度有一定要求,，過程檢測(cè)溫度應(yīng)該在80℃左右，儀表要具有一定的抗?jié)穸确雷o(hù)功能,，反應(yīng)速度快,，抗干擾能力強(qiáng)。 
  
　　另外,，我廠石灰石倉(cāng)雷達(dá)物位計(jì)采用導(dǎo)波雷達(dá)鋼纜形式,，鋼纜作為天線伸人料倉(cāng)直到倉(cāng)底。導(dǎo)波天線伸人容器中并和粉料接觸,，屬于接觸式測(cè)量,，導(dǎo)波纜繩容易磨損甚至被拉斷，在上下料,、負(fù)壓風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí),，導(dǎo)波纜繩擺動(dòng)，經(jīng)常出現(xiàn)虛假料位問題,。如果導(dǎo)波纜繩掉進(jìn)倉(cāng)內(nèi),，會(huì)直接影響設(shè)備的運(yùn)行，對(duì)正常生產(chǎn)和測(cè)量造成不利影響,。下面介紹非接觸測(cè)量雷達(dá)物位計(jì)—脈沖雷達(dá)物位計(jì)在脫硫生產(chǎn)工藝中的應(yīng)用,。
 
　　2雷達(dá)物位計(jì)儀表測(cè)量與一般儀器測(cè)量不同的特點(diǎn)
　　2.1雷達(dá)儀表的測(cè)量原理  
　　 隨著傳感器及軟件技術(shù)的發(fā)展，20世紀(jì)90年代末,，工業(yè)測(cè)控開始逐漸使用雷達(dá)測(cè)距技術(shù),。它抗干擾能力強(qiáng)，測(cè)量準(zhǔn)確,。雷達(dá)的微波技術(shù)早應(yīng)用于軍工,，隨著微波技術(shù)的不斷發(fā)展，雷達(dá)技術(shù)已在通信及工業(yè)測(cè)控中廣泛應(yīng)用。通過對(duì)不同微波頻率段的研究,，在工業(yè)生產(chǎn)中形成一套有效的雷達(dá)測(cè)距技術(shù)的解決方案,。微波又叫電磁波，頻率范圍為300 MHz300 GHz,，傳播速度為3 x lOBm/s,，其穿透力強(qiáng)，傳播速度不受粉塵,、蒸汽影響,，衰減也很小，物料的溫度,、壓力,、密度幾乎不影響其測(cè)量的準(zhǔn)確性。工業(yè)雷達(dá)利用微波的吸收和反射原理,，根據(jù)被測(cè)量介質(zhì)的介電常數(shù)來界定雷達(dá)的使用形式,，分為不同微波頻率段的微波雷達(dá)儀表，其中有300 MHz一1.5 GHz的導(dǎo)波纜式雷達(dá)(接觸式),、6 GHz的非接觸式雷達(dá)及26GHz小角度的高頻非接觸雷達(dá),。我們?cè)谑褂脮r(shí)是根據(jù)被測(cè)介質(zhì)的物理狀態(tài)(比如蒸汽、粉塵,、吸附,、溫度、壓力,、酸堿性)來確定哪種形式的雷達(dá)儀表測(cè)量有效準(zhǔn)確和免維護(hù),。  
　　 雷達(dá)是可以穿透被測(cè)介質(zhì)的，空氣的介電常數(shù),。=1,，水的。=4一88 ,  100 0C時(shí)水,。=55. 1,，水蒸氣。=1. 007 85 ,碳酸鈣,。= 6. 1-9. 1,，煤(粉末、精細(xì)),。=2一4,。因此，微波對(duì)被檢測(cè)介質(zhì)是有一定要求的,。使用哪種頻率段的微波和使用哪種形式測(cè)量效果更好是我們需要探索的,，同時(shí)要消除由于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際安裝情況給雷達(dá)帶來不穩(wěn)定的因素,。
　　雷達(dá)儀表是靠檢測(cè)被測(cè)介質(zhì)反射回波從而檢測(cè)出液位的高度的。被檢測(cè)介質(zhì)水的介電常數(shù),。為50 } 80,，微波很難被吸收，因此檢測(cè)的效果是很明顯的,。微波的傳輸速度為光速,，因此壓力和溫度對(duì)微波穿射速度的影響非常小，可以忽略,，它是一種很理想的檢測(cè)工具,。2.2與一般儀器測(cè)量不同的特點(diǎn)   
　　在吸收塔、己二酸池中,，水流比較湍急,，容易造成接觸式儀表在長(zhǎng)期使用中由于磨損而發(fā)生故障。被測(cè)介質(zhì)有一定酸性或堿性,，長(zhǎng)期浸泡在這種液體中,，金屬的氧化速度會(huì)加快，因此,，接觸式儀表不適用,，應(yīng)選擇非接觸儀表。非接觸的液位儀表有超聲波式液位和雷達(dá)式液位兩種,。超聲波式液位儀表的檢測(cè)液位高度是靠變送器前面的換能器發(fā)出聲納波反射測(cè)量的，影響該聲納速度的外界條件很多,，上傳的數(shù)據(jù)不穩(wěn)定,。儀表對(duì)聲納波的接收是不容易識(shí)別的，因此它不太適應(yīng),。   
　　6 GHz雷達(dá)液位儀表的*性比較突出,。雷達(dá)的天線材料有PP, PVDF, PTFE多種材質(zhì)，可以滿足不同介質(zhì),、酸堿液體的帶壓測(cè)量,。由于水的反射性太好，因此安裝時(shí)也比較簡(jiǎn)單,。水蒸氣本身是水,，在蒸汽較大時(shí)水蒸氣會(huì)把微波反射回去，會(huì)出現(xiàn)檢測(cè)不到液面等情況,。因此,，在選擇雷達(dá)液位儀表時(shí)這點(diǎn)必須謹(jǐn)慎。如果出現(xiàn)類似的液位測(cè)量,，應(yīng)該根據(jù)微波的特性選擇不同頻率段的雷達(dá)儀表來進(jìn)行檢測(cè),。應(yīng)選擇低頻,、波長(zhǎng)較長(zhǎng)的雷達(dá)儀表，比如6 GHz的微波頻率,。雷達(dá)液位儀表的反應(yīng)時(shí)間很快,，抗干擾能力強(qiáng)，缺點(diǎn)是測(cè)量數(shù)據(jù)容易突變,。   
　　為了避免出現(xiàn)數(shù)值的突變與跳動(dòng),，安裝時(shí)應(yīng)回避出人水口，池,、槽中間有攪拌和抽水泵時(shí)應(yīng)選擇水流相對(duì)平穩(wěn)的工作區(qū),。

其安裝位置如圖1所示。


下面以我廠己二酸池液位測(cè)量?jī)x—古大GDRD51脈沖雷達(dá)物位計(jì)為例,，介紹雷達(dá)液位儀表的使用方法,。   
　　該儀表特別適用于腐蝕性液體場(chǎng)合。它通過天線發(fā)射極窄的微波脈沖,，以光速在空間傳播,，碰到被測(cè)介質(zhì)表面其部分能量被反射回來，被同一天線接收,。發(fā)射脈沖與接收脈沖的時(shí)間間隔與天線到被測(cè)介質(zhì)表面的距離成正比,。由于電磁波的傳播速度*，存在測(cè)量盲區(qū),，但可以通過調(diào)整安裝法蘭高度有效避開盲區(qū)問題,。盲區(qū)示意圖如圖2所示。


圖2中,，測(cè)量的基準(zhǔn)面是螺紋或法蘭的密封面,。使用雷達(dá)液位計(jì)時(shí)，務(wù)必保證高料稠不能進(jìn)人測(cè)量盲區(qū),。
 
　　3雷達(dá)儀表的測(cè)量方法
　　3.1液體料位的測(cè)量   
　　GDRDS X系列產(chǎn)品采用特殊的解調(diào)技術(shù),，可以準(zhǔn)確識(shí)別發(fā)射脈沖與接收脈沖的時(shí)間間隔，從而計(jì)算出天線到被測(cè)介質(zhì)表面的距離,。由于采用了*的微處理器和*的CHODIS-COVERY回波處理技術(shù),，其可以應(yīng)用于各種復(fù)雜工況。它在多個(gè)虛假回波的工況下可以正確確認(rèn)真實(shí)回波,，獲得準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果,。其多種過程連接方式和天線型式適用于各種復(fù)雜工況，如高溫,、高壓,、小介電常數(shù)介質(zhì)的測(cè)量。它采用脈沖工作方式,，發(fā)射功率極低,，適用于各種金屬,、非金屬容器，對(duì)人體和環(huán)境均無傷害,。全鋁外殼質(zhì)量輕,，硅橡膠密封可以全部浸泡于液體中。天線材料選用PTFE材料,，嚴(yán)密防腐,。全中文菜單使調(diào)整輕松簡(jiǎn)單。兩線,、四線接線方式,，具有更廣泛的選擇。調(diào)整模擬量4一20 mA時(shí)可通過現(xiàn)場(chǎng)顯示調(diào)整模塊對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的低位,、高位進(jìn)行設(shè)定,，同時(shí)與系統(tǒng)的距離相對(duì)應(yīng)，保證輸出線性的穩(wěn)定,。它可針對(duì)不同被測(cè)介質(zhì)的表面狀態(tài)(是否有波動(dòng),、有泡沫)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，對(duì)很不平穩(wěn)的攪拌液體,、表面有雜物的液體進(jìn)行檢測(cè)(使用導(dǎo)波管測(cè)量),。在測(cè)量時(shí)會(huì)出現(xiàn)儀表量程的4一20 mA小于被測(cè)液體的實(shí)際量程，因此就需要擴(kuò)大儀表的檢測(cè)范圍,。儀表所有的調(diào)試步驟均有中文菜單提示操作,，簡(jiǎn)單方便。對(duì)傳感器的工作狀態(tài),，儀表現(xiàn)場(chǎng)的顯示形式有空高值,、料高值、百分比,、電流輸出等。倉(cāng)內(nèi)或槽內(nèi)的物料狀態(tài)可通過現(xiàn)場(chǎng)曲線回波進(jìn)行觀察,。

　　3.2固體料位的測(cè)量   
　　固體料位儀表的使用和選型比較復(fù)雜,，因?yàn)楸粰z測(cè)的介質(zhì)是不規(guī)則物理形態(tài)。我廠使用的碳酸鈣屬于強(qiáng)粉塵固體,，如果按照常規(guī)的方法選擇料位儀表,，導(dǎo)波雷達(dá)測(cè)量不太理想(會(huì)出現(xiàn)粘合吸附問題)。用超聲波測(cè)量,，其聲納波是直線傳播的,，碰到障礙物會(huì)反射，對(duì)比較平穩(wěn)的液體還可以,，如果是凹凸不平的堆料和凹角下料就不可以了,。其他可選儀表有雷達(dá)儀表(接觸式與非接觸式)和電容射頻導(dǎo)納式儀表(接觸式),。碳酸鈣為粉灰狀固體，有時(shí)中間會(huì)含有塊料,，對(duì)接觸式儀表的電極和導(dǎo)波纜繩的磨損和拉力很大,。導(dǎo)納式電容儀表安裝時(shí)，絕緣很重要,。在實(shí)際碳酸鈣灰?guī)煜铝线^程中,，粉塵會(huì)很大，會(huì)把雷達(dá)的導(dǎo)波纜繩和導(dǎo)納電容儀表的電極粘住,，以至于雷達(dá)會(huì)傳出虛假信號(hào),，射頻導(dǎo)納電容的電容量會(huì)突變或不變化。因此,，接觸式儀表不太適合強(qiáng)粉塵固態(tài)物料的檢測(cè),。碳酸鈣粉的介電常數(shù)。=7,，對(duì)雷達(dá)料位儀表的選型上有一定的要求,。低頻導(dǎo)波式雷達(dá)是不適用的，6 GHz的普通非接觸式雷達(dá)也是不可取的,。微波頻率低會(huì)影響到天線的發(fā)射角大小,。雷達(dá)液位儀表的天線開角為250，適用于水,，不可以測(cè)量小介電常數(shù)的強(qiáng)粉塵固體,，即使大喇叭天線的發(fā)射開角也僅為140，也不可以,。微波天線開角會(huì)增大被檢測(cè)介質(zhì)在倉(cāng)底的覆蓋面積,，能量很分散，干擾回波很凌亂(由倉(cāng)內(nèi)的固定障礙物和上下料的干擾形成),，無法集中微波的功率,，得不到有效的雷達(dá)回波。即使有回波,，也會(huì)在屏幕上出現(xiàn)鋸齒狀波形,，把有效回波的峰值給分散了，檢測(cè)時(shí)會(huì)很不穩(wěn)定,。通過現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際分析,，考察相關(guān)強(qiáng)粉塵的雷達(dá)物位儀表的使用效果，終我們選擇使用26 GHz高頻雷達(dá)物位儀表測(cè)量碳酸鈣粉,。26 GHz雷達(dá)的微波天線發(fā)射開角是80,，可有效檢測(cè)不規(guī)則的料面，同時(shí)可躲避影響測(cè)量效果的障礙物,。微波覆蓋面積小,，能量集中,，可有效穿透粉塵。8“天線開角的正切值為0. 14,，在12 m測(cè)量距離的微波倉(cāng)底覆蓋面積為1.68耐,，還是很容易躲避上下料流對(duì)儀表的干擾的。安裝時(shí),，由于天線的尺寸很小,，可安裝旋轉(zhuǎn)式萬向節(jié)，可在倉(cāng)上隨意選擇安裝位置,。萬向節(jié)旋轉(zhuǎn)示意圖如圖3所示,。安裝應(yīng)回避出人料口，注意密封,。如果法蘭安裝密封不好,，上料和下料時(shí)的粉塵會(huì)從儀表周圍擴(kuò)散，時(shí)間長(zhǎng)了會(huì)出現(xiàn)堵住天線口的問題,。
               
　　圖3萬向節(jié)旋轉(zhuǎn)示意圖   
　　我廠石灰石倉(cāng)料位計(jì)采用GDRD58系列26 GHz型,，它特別適合強(qiáng)粉塵、易結(jié)晶,、結(jié)露場(chǎng)合,，其波束角小，能量集中,，抗干擾能力強(qiáng),，具有*的測(cè)量準(zhǔn)確度和可靠性。它天線尺寸小,，便于安裝和加裝防塵罩等天線防護(hù)設(shè)施;測(cè)量盲區(qū)更小,，對(duì)小罐測(cè)量也能取得良好的效果;波長(zhǎng)更短，對(duì)小顆粒物質(zhì)的料位測(cè)量更加適合,。它采用*的微處理器和*的ECHODISCOVERY回波處理技術(shù),，可以應(yīng)用于各種復(fù)雜工況。  
　　 采用脈沖工作方式,，發(fā)射功率極低,，適用于各種金屬、非金屬容器,，對(duì)人體和環(huán)境均無傷害。全鋁外殼質(zhì)量輕,，硅橡膠密封可以全部浸泡于液體中,。有兩線、四線接線方式可選擇,，萬向節(jié)設(shè)計(jì)使測(cè)量應(yīng)對(duì)自如,。全中文菜單使調(diào)整輕松簡(jiǎn)單,。   
　　物料的性質(zhì)、狀態(tài)可調(diào)整,。在回波曲線中如果出現(xiàn)峰值比較高且是空料的情況,，可以斷定倉(cāng)內(nèi)存有固定障礙物或倉(cāng)內(nèi)有高的堆積料位，認(rèn)定該顯示為虛假料位,。這時(shí)把人工實(shí)測(cè)的數(shù)值輸人到虛假數(shù)值中進(jìn)行修改和更新曲線,。如果沒有回波或傳感器屏幕上顯示如圖4所示的正常回波波形,，則應(yīng)該檢查天線是否給堵住了或有其他干擾情況,。強(qiáng)粉塵的工礦儀表應(yīng)密封安裝，避免出現(xiàn)安裝孔出現(xiàn)粉塵堆積現(xiàn)象,。

　　圖4正?；夭ㄊ疽鈭D
 
　　4現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用   
　　我廠原料位系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖5所示，為導(dǎo)波纜繩式料位,，運(yùn)行一段時(shí)間后缺陷頻繁,。鋼纜作為天線伸人料倉(cāng)倉(cāng)底，屬于接觸式測(cè)量,。介質(zhì)石灰石粉是強(qiáng)粉塵固體,，纜繩吸附介質(zhì)，出現(xiàn)不變化料位,、在上下料和負(fù)壓風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)擺動(dòng)的假料位,。   
　　在實(shí)際下料過程中，由于粉塵很大,，常把導(dǎo)波纜繩粘住,，以至于傳出滿倉(cāng)的虛假信號(hào)或信號(hào)不變化。
                 
　　圖5料位系統(tǒng)結(jié)構(gòu)   
　　我們?nèi)∠藢?dǎo)波鋼纜天線,，控制板改造為26 GH,，高頻雷達(dá)模塊，天線尺寸小,，帶有旋轉(zhuǎn)萬向節(jié),，可在倉(cāng)上隨意選擇安裝位置。微波天線發(fā)射開角定為80,，可有效檢測(cè)不規(guī)則料面,，躲避影響測(cè)量效果的障礙物。微波能量集中,，可有效穿透粉塵,。8“天線開角的正切值為0.14，在12 m的測(cè)量距離微波倉(cāng)底覆蓋面積為1.68 m2，可躲避上下料流對(duì)儀表的干擾,。對(duì)于錐形平頂倉(cāng),，料位計(jì)的安裝位置在頂部*，可以保證準(zhǔn)確測(cè)量到容器底部,。要回避出人料口,，做好密封工作。天線伸出方倉(cāng)頂部出口大于10 mm,，保證回波不遇到障礙物,。針對(duì)室外安裝特點(diǎn)，為了防潮,，擰緊電纜密封套,，在電纜進(jìn)線口處使電纜向下彎曲。維護(hù)方面,，做好料位法蘭安裝時(shí)的良好密封,，并定期檢查。加強(qiáng)接線檢查,，做好石灰石倉(cāng)防水工作,，避免塊料堆積。加強(qiáng)人員培訓(xùn),，可通過回波曲線判斷設(shè)備問題,。   
　　現(xiàn)場(chǎng)選取相應(yīng)的非接觸式物位計(jì)作為脫硫生產(chǎn)工藝的連續(xù)檢測(cè)、高低位檢測(cè),。結(jié)果證明,，改造是可行的，效果理想,，降低了石灰石倉(cāng)料位缺陷,，且使脫硫系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。下一步將引人一路壓縮空氣進(jìn)行料位天線自動(dòng)吹掃維護(hù),。