1引言
　　
　　攀鋼RH-MFB真空處理裝置主要對鋼水去除氣體,、夾雜,、脫硫,、脫碳,，處理過程中需添加合金調(diào)整鋼水成分,，故設(shè)有14個合金料倉,。為了掌握料倉中合金料位的多少，及時控制合金添加速度,，需要對合金料位進(jìn)行檢測,。由于料倉被測介質(zhì)為粗糙的松散固體，在各種物位檢測儀表中,，超聲波物位檢測儀具有非接觸,、耐腐蝕、適合大儲罐的物料高度測量,，而且可以對影響測量精度的因素進(jìn)行修正和按照用戶要求輸出各種標(biāo)準(zhǔn)信號，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)過程中,，因此選用E+H公司的非接觸式單探頭超聲波物位檢測儀,。
　　
　　2超聲波檢測原理
　　
　　高功率的壓電陶瓷超聲波探頭發(fā)射聚焦成束的超聲波脈沖，穿過空氣到達(dá)被測介質(zhì)表面,，該脈沖全部或部分被反射回探頭,。探頭既是發(fā)射裝置，又是接收裝置,，它將收到的反射波轉(zhuǎn)換成一個電信號,。根據(jù)脈沖發(fā)出和收到的時間與探頭和介質(zhì)表面的距離成正比，距離D可由以下公式算出：
　　
　　D=C·t／2（2—1）
　　
　　C——音速,；t——聲波傳送時間,。
　　
　　設(shè)探頭到料倉低部的距離為乙，那么料倉高度H為：H=L-D=L-D=L-C·t／2,，如圖2--1所示,。B為盲區(qū)。
　　
　　由于溫度變化對聲速C有較大影響,，所以必須通過溫度傳感器及其補(bǔ)償電路對其聲速進(jìn)行補(bǔ)償,。補(bǔ)償可按下面公式進(jìn)行,；C=331.45+0．61T，檢測系統(tǒng)每測量一次時間t,，同時采用一次溫度廠值,，然后根據(jù)上式計(jì)算出聲速C，帶入公式（2—1）計(jì)算出距離D,。
　　
　　3系統(tǒng)組成及功能特點(diǎn)
　　
　　超聲波檢測系統(tǒng)的組成：超聲波探頭DU41C,，料位變送器FMU677，通訊器UV260Z,。14個料倉設(shè)有14套超聲波檢測系統(tǒng),。變送器采用支架安裝，使用屏蔽電纜,，輸出信號作為西門子PLCS5—155U的模擬輸入,，繼電器接點(diǎn)信號與PLC的數(shù)字輸入模件連接，具有高低限報(bào)警功能,，檢測結(jié)果顯示在操作站上,。組成如圖2--1所示。
　　
　　3．1超聲波探頭
　　
　　探頭型號為DU41C,，耐腐蝕,，具有自動回聲頻率控制，適用于連續(xù)的,、非接觸的物位測量,。工作溫度—20℃~+60℃，為補(bǔ)償因溫度變化而形成的誤差,，在超聲波探頭中還裝有一個溫度探頭,，進(jìn)行溫度變化校正。該探頭可測量20m深的液位,，10m高的松散固體料位,。工作頻率約29kHz，盲區(qū)約0．9m,。
　　
　　3．2超聲波變送器
　　
　　變送器FMU677作為控制系統(tǒng)的過程變量,，檢測料倉料位的高低。變送器向探頭供電,，探頭回送測量值的模擬信號,，變送器將這一信號轉(zhuǎn)化成料位指示，并送到模擬輸出端,。
　　
　　變送器所有的功能,，包括模擬輸出和繼電器轉(zhuǎn)換點(diǎn)等各種參數(shù)都可借助工作矩陣表組態(tài)輸入。矩陣中的每個值都用豎值（V）和橫值（H）坐標(biāo)顯示,，對測量點(diǎn)和系統(tǒng)標(biāo)定必須調(diào)用工作矩陣,，故障診斷信息也可在矩陣表查找,，可借助通訊器UV260Z在變送器前盤輸入，操作簡便,。測量系統(tǒng)有6種工作方式,，使其能適用于測量液體或松散固體。該系統(tǒng)被測介質(zhì)為粗糙的松散固體,，故選用工作方式5,。對于體積與料位不成比例的容器，手動線性化可將料位測量轉(zhuǎn)化為容積測量,。
　　
　　變送器的模擬輸出一路可轉(zhuǎn)換電流輸出0（或4）~20mA,，另一路可轉(zhuǎn)換電壓輸出0（或2）~10V。內(nèi)部的過濾器用于平滑模擬輸出波動,。如果變送器的自跟蹤線路發(fā)現(xiàn)一個故障或警報(bào),，電流和電壓輸出可采用特定值，此時繼電器隨模擬輸出的高低限動作,。變送器的兩個獨(dú)立繼電器,，每個都有電壓隔離，根據(jù)測量值大小進(jìn)行觸點(diǎn)轉(zhuǎn)換,。每個極限開關(guān)都可采取zui?。痾ui大故障安全方式，極限開關(guān)的滯后時間可自由選擇,，這一點(diǎn)為料位恢復(fù)正常時繼電器斷開的點(diǎn),。
　　
　　對于容器內(nèi)部潛在的或間斷的回聲干擾，可采取固定目標(biāo)抑制,，防止虛假回聲,；或包絡(luò)曲線統(tǒng)計(jì)，計(jì)算出所有包絡(luò)曲線的平均值,，調(diào)整適當(dāng)?shù)膮?shù)抑制間斷干擾；如果在zui大料位和盲區(qū)間有一固定件,，增加盲區(qū)距離,，可消除其產(chǎn)生的回聲。
　　
　　另外,，變送器可監(jiān)視從探頭到輸出的所有回路,，并指示由報(bào)警繼電器發(fā)出的故障信號（報(bào)警燈亮，并傳送故障信號）,。此外模擬方式可用于檢查系統(tǒng)是否運(yùn)轉(zhuǎn)正常,，利于工作人員及時準(zhǔn)確排除故障。
　　
　　3．3安裝要求
　　
　　超聲波準(zhǔn)確測量的一個重要先決條件就是探頭的正確定位和安裝,，以便使檢測儀正常使用,，減少測量誤差,。安裝時應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
　　
　　1）安裝時應(yīng)與介質(zhì)表面垂直，留有盲區(qū),，在容器溢出時介質(zhì)不會接觸探頭,。
　　
　　2）測量料倉內(nèi)固體料位肘，要考慮固體物料在界面上不是平整的,。通常在進(jìn)料口的物料高于儲倉周邊,，因此探頭應(yīng)安裝在能測量出反應(yīng)物料平均高度的位置上，不要將探頭安裝在料倉頂部*,。
　　
　　3）超聲波探頭有它的聲波指向角,，在發(fā)射波束范圍內(nèi)的任何物件，包括容器,，儲罐的壁都會反射干擾回波,，產(chǎn)生測量誤差，所以探頭安裝位置不宜距離器壁太近,。實(shí)際應(yīng)用中由于料倉低部呈圓錐形,，物料出口漏斗*附近也會反射聲波（即使料斗是空的），故調(diào)整探頭角度,，盡量遠(yuǎn)離容器壁,、擋板及物料入口。
　　
　　4結(jié)語
　　
　　該超聲波物位檢測儀自投運(yùn)以來運(yùn)行正常（測量分辨率在±5mm內(nèi)）,，取得了較大的經(jīng)濟(jì)效益,，值得推廣應(yīng)用。其優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下方面：
　　
　　由于超聲波物位儀無可動部件,，沒有機(jī)械磨損,，安裝簡便，便于實(shí)施,；非接觸式測量,、維護(hù)量少，減少了故障率,；標(biāo)定簡單,、精度高，安全可靠,。
　　
　　該系統(tǒng)上,、下限報(bào)警準(zhǔn)確，保證了及時加,、減物料,；測量準(zhǔn)確，顯示直觀,，使操作人員能有效控制合金添加速度,，提高了工作效率和準(zhǔn)確性,，為連鑄生產(chǎn)合金鋼創(chuàng)造了條件。