雷達(dá)料位計在水泥廠的應(yīng)用和選型

一.概述

　　物位是水泥工業(yè)生產(chǎn)過程的主要測量參數(shù)之一體驗區，和其他行業(yè)不同去突破，在水泥工業(yè)中主要是固體物料的物位測量，液位測量則很少提供了遵循。固體物料種類繁多，有塊料、顆粒狀利用好、粉料參與水平，這些物料的介電常數(shù)、容重有望、溫度智能設備、水分含量也各不相同。接觸式測量是過去測量物位的主要手段服務效率，如電容式不要畏懼、重錘式、音叉式逐步改善、阻旋式等測量方法特點，由于測量時儀表和物料是接觸的，在使用過程中往往會出現(xiàn)各種問題落實落細，如電容的掛料意見征詢；重錘的斷錘、埋錘交流等；音叉的堵料等製造業，且日常的維護(hù)量很大。到20世紀(jì)90年代自動化裝置，水泥工業(yè)開始采用非接觸的物位測量狀態，較早成熟的非接觸的測量技術(shù)有超聲波技術(shù)和核輻射技術(shù)（γ射線），核輻射技術(shù)因有放射源關規定，在應(yīng)用上受到限制更多的合作機會。 
　　超聲波技術(shù)近幾年來發(fā)展很快，是目前應(yīng)用廣泛的非接觸式測量方法指導，特別在液位測量可以使用。在水泥廠超聲波物位測量已較普遍應(yīng)用在原料調(diào)配庫兩個角度入手、原煤庫、熟料庫等廣泛認同，但超聲波必須借助于媒質(zhì)傳播進入當下，如在水泥廠的儲庫物位測量通常以空氣作為傳播介質(zhì)，而空氣的溫度服務好、濕度首次、組分等的變化會影響超聲波傳播速度，空氣中的粉塵也將衰減超聲波的傳播信號效高化；當(dāng)前超聲波物位測量僅用于測量塊料或顆粒狀的物料生產效率，對粉倉料位的測量，由于粉倉料位表面在下料時非常疏松部署安排，對超聲波信號有較強(qiáng)的衰減競爭激烈，故至今還沒有測粉倉料位成功的先例。 
　　九十年代末期效果，在過程檢測領(lǐng)域出現(xiàn)了高性能學習、低價格的微波物位計即雷達(dá)料位計，所謂微波是電磁波逐漸完善，其頻率范圍為300MHz～300GHz, 微波的傳播速度為3x108 m/s, 如設(shè)頻率為5. 8GHz, 在大氣中波長約為52mm不折不扣，其穿透力強(qiáng)，傳播速度不受粉塵穩定性、蒸汽及介質(zhì)組分的影響，傳播衰減也很懈异短魬?≠Y源優勢；對被測固體物料除要求其介電常數(shù)ε>1.8外，物料的溫度過程中、壓力振奮起來、密度等幾乎不影響對其準(zhǔn)確的測量；現(xiàn)有雷達(dá)料位計在天線設(shè)計和形狀確保了接受回波的能量特征更加明顯；另外現(xiàn)場調(diào)試也十分簡單增多，通過的軟件，能把正確的回波迅速找到，并立即換算為物位值估算。由于比超聲料位計有其更的性能，近幾年來達到，雷達(dá)料位計迅速深入各系統、大量進(jìn)入了過程檢測儀表的市場，在各行業(yè)普遍使用的可能性。在水泥行業(yè)也幾乎由雷達(dá)料位計統(tǒng)占物位測量的領(lǐng)域進一步推進，據(jù)統(tǒng)計近幾年來新設(shè)計的大型水泥廠和粉磨站的各類庫和倉近90%采用了各種類型的雷達(dá)料位計不可缺少，天康公司的PLUS54現(xiàn)場總線型PA雷達(dá)料位計，還成功用在云南紅塔滇西水泥公司的3條水泥生產(chǎn)線的八個水泥庫中明確相關要求，和其他儀表組成了新型的FCS系統(tǒng)服務為一體。 

二． 雷達(dá)料位測量原理和主要技術(shù)因素

　　雷達(dá)料位計是利用回波測距原理。發(fā)射天線向被測目標(biāo)發(fā)射微波特點，被測目標(biāo)的微波被接收天線接收相互配合，信號處理器將發(fā)射信號與接收信號比較，計算出被測距離保障，并可算出相應(yīng)的物位值重要的角色。 
微波脈沖來回傳播時間t由下式?jīng)Q定： 
t= （1） 
式中a—天線到被測目標(biāo)的距離 
c—微波傳播的速度（光速） 
由于微波在傳播途徑上有衰減和干擾反射，故測量的關(guān)鍵是要能接收到反射回波體製，并識別出有效回波要落實好。接收的回波能量Pk可用簡化的雷達(dá)方程表示如下： 
Pk=Pτx C x GiGtGr/r4 （2） 
式中： Pτ—天線輻射功率 
C ——- 經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，由經(jīng)驗(yàn)決定 
Gi——- 由目標(biāo)表面介電特性及面積決定的反射增益 
Gt示範，Gr—天線發(fā)射和接收效率 
r—天線與目標(biāo)間的距離 
　　從式（2）知：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)技術節能，故雷達(dá)料位計的天線設(shè)計和形狀很關(guān)鍵關(guān)鍵，現(xiàn)有的天線除號角天線（喇叭口）和棒狀天線外發展基礎，還有平面天線和拋物面天線延伸，為用于介電常數(shù)較小的物料，將纜繩作為天線或安裝導(dǎo)波管要求，纜繩和導(dǎo)波管一直延伸到庫或倉底，由此來傳遞發(fā)送和接收的電磁波，增強(qiáng)了回波的信號運行好。 
　　從式（2）還知：接收的回波能量大小與物料表面的介電特性有關(guān)國際要求，介電常數(shù)ε高，反射率高同期，得到的回波強(qiáng)度也高新趨勢；介電常數(shù)ε低，物料會吸收部分微波的能量鍛造，回波強(qiáng)度也較低新體系。通常要求被測物料的介電常數(shù)ε：液體為ε>1.8,固體ε>2.5， 水泥廠固體ε>2.5共謀發展，水泥的介電常數(shù)ε為3搖籃。 
　　在水泥工廠，各種固體物料儲存在庫或倉里發展機遇，都存在物料的安息角創新延展，回波反射也會象超聲波一樣存在漫反射，產(chǎn)生干擾回波和假回波，通過軟件可排除干擾回波和假回波長效機製，但有效回波強(qiáng)度會減少很多強化意識，故設(shè)計選型時，要考慮衰減深入，選量程要留有一定的余量合理需求。 
 

三 雷達(dá)料位計的選型

1．脈沖型和調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá) 
　　用于測物位的雷達(dá)料位計通常分為兩類：脈沖型雷達(dá)（Pulse）和調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)（FMCW）。在過程監(jiān)測場合主要選用脈沖型雷達(dá)基本情況，由于其頻率較低（6.3GHz）先進水平，并且在天線結(jié)構(gòu)設(shè)計時充分考慮了冷凝、積料等影響充分發揮，還能利用超聲波料位計中的回波信號處理共享，在有攪拌器等復(fù)雜工況中也能識別有效回波，價格相對也較便宜能運用，調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)由于發(fā)射功率大利用好，量程大，價格也有較大下降講理論，而且可靠性高有望。 
2．顆粒狀物料的選型 
　　在水泥廠原料大多是顆粒狀物料，少數(shù)是塊料解決問題，如石灰石服務效率、原煤、頁巖等導向作用，其半成品熟料也是顆粒狀物料蓬勃發展，儲存在庫或倉里，都存在物料的安息角重要意義，但也有反射介面措施。根據(jù)入料和卸料所形成的物料安息角和表面情況，在確定有效量程后情況，建議采用非接觸型的雷達(dá)料位計，即帶有棒形或號角形天線的料位計大大縮短。如用接觸型的雷達(dá)料位計堅持好，會產(chǎn)生對纜繩較大的下拉力，造成事故高質量。根據(jù)水泥廠信息反饋構建，號角形天線的料位計回波更強(qiáng)，度更高（±0.2～±1% F.S）大幅增加。 
3．粉狀物料的選型 
　　在水泥廠和粉磨站水泥庫一般有4～8個平臺建設，在水泥廠還有生料均化庫和粉煤灰?guī)欤@些物料全是粉料，非常難測其料位先進技術。在庫里的粉料表面非常疏松傳承，微波反射相當(dāng)困難，為此建議采用接觸型雷達(dá)料位計,也可選用大法蘭的帶有號角天線的非接觸型雷達(dá)料位計合作，它實(shí)際上是把纜繩既當(dāng)天線又作導(dǎo)波管具有重要意義，合二為一，微波脈沖從探頭發(fā)出后沿纜繩傳播，當(dāng)脈沖遇到物料表面時會被反射回來流動性，其量程可達(dá)35m，被測物料的介電常數(shù)ε低為1.6,另外纜繩的耐磨和忍受的大下拉力生產效率，能滿足水泥廠各類粉料庫的檢測要求反應能力。目前已有許多水泥廠用纜式雷達(dá)料位計測量水泥庫和粉煤灰?guī)斓牧衔唬〉幂^好的效果競爭激烈，如海螺荻港投入力度、浙江三獅、陜西耀縣凝聚力量、甘肅祁連山等水泥廠關鍵技術。

4．二線制 
　　目前使用的雷達(dá)料位計大多是一體化的產(chǎn)品，由二線制供電，可直接接控制系統(tǒng)的模塊有所提升，輸出4～20mA的模擬信號，可節(jié)省大量電纜參與能力；同時還提供HART數(shù)字信號和各種協(xié)議的現(xiàn)場總線的數(shù)字通信功能法治力量，和計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)連接非常方便，既可在現(xiàn)場調(diào)試新的力量；也可用PC 機(jī)在控制室調(diào)試技術研究，如組成FCS系統(tǒng)還可在操作員站調(diào)試。 

四． 結(jié)論

　　水泥廠的物位測量是水泥生產(chǎn)線自動化系統(tǒng)一個重要組成部分分享，雷達(dá)料位計的應(yīng)用解除了人們對水泥廠的物位測量的疑慮現場，現(xiàn)有雷達(dá)料位計在品種、度開展研究、標(biāo)準(zhǔn)材料高質量、耐壓、耐高溫力量、防爆等方面都能滿足水泥廠檢測和控制的要求可靠。