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已認(rèn)證
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火電廠的灰?guī)臁⑹沂蹅},、原煤倉,、渣倉等固體料倉,因現(xiàn)場工況粉塵大,介電常數(shù)低,易粘料易掛料等特點(diǎn),,使得料位測量一直是物位測量技術(shù)中的一大難點(diǎn),。
料位測量中最穩(wěn)定、最可靠的方式是傳統(tǒng)的人工測量方法,。但是由于現(xiàn)場工況極其惡劣,、危險(xiǎn)性大,不適宜人工操作,。隨著科學(xué)發(fā)展,,越來越多的測量方法可供選擇,如:阻旋,、音叉,、射頻導(dǎo)納等開關(guān)量測量方式和重錘、電容式,、稱重式,、雷達(dá)、超聲波,、γ射線等連續(xù)量測量方式,。但是,,許多測量裝置受測量原理和現(xiàn)場、制造條件的制約,,在水泥廠料倉中的應(yīng)用都不十分理想,。能實(shí)現(xiàn)這種對工況要求嚴(yán)格的料位測量儀器寥寥無幾,最常用的連續(xù)量測量方式有:重錘式,、雷達(dá)式,、超聲波等。
重錘料位計(jì)
重錘料位計(jì)是一種傳統(tǒng)的料位測量方式,,是由人工測量發(fā)展而來,,通過電子化和機(jī)械化而形成當(dāng)前重錘料位計(jì)的結(jié)構(gòu)形式,發(fā)展到現(xiàn)在的智能化鋼帶式重錘料位計(jì),。
重錘料位計(jì)的結(jié)構(gòu)主要包含殼體部分及內(nèi)部電子部分及機(jī)械部分,。電子部分主要包含線路板(包含控制部件及感應(yīng)部件)、電機(jī),、杠桿感應(yīng)元件,,機(jī)械部分主要包含杠桿滑輪,鋼帶卷輪,,錘頭及連接件,,清潔器、法蘭,、保護(hù)管等部件,。
重錘料位計(jì)的工作原理是通過電機(jī)驅(qū)動鋼帶/鋼纜卷輪下放鋼帶/鋼纜末端的感應(yīng)錘頭到料倉內(nèi)部,當(dāng)感應(yīng)錘頭觸碰到物料表面時(shí),,杠桿滑輪動作,,電機(jī)反轉(zhuǎn)將感應(yīng)錘頭拉回到頂部停止位置,輸出與料位相應(yīng)的模擬量信號,;在此測量過程中,,電子模塊通過霍爾元件實(shí)時(shí)計(jì)量測量距離,通過內(nèi)部智能微處理芯片處理,,將料位或體積轉(zhuǎn)換為模擬量輸出信號,,每當(dāng)感應(yīng)錘下測時(shí)更新信號,持續(xù)到下次測量,。
雷達(dá)料位計(jì)
雷達(dá)波是一種特殊形式的電磁波,,雷達(dá)料位計(jì)利用了電磁波的特殊性能來進(jìn)行料位檢測。電磁波的物理特性與可見光相似,,傳播速度相當(dāng)于光速,。其頻率為300MHz-3000GHz。電磁波可以穿透空間蒸汽、粉塵等干擾源,,遇到障礙物易于被反射,被測介質(zhì)導(dǎo)電性越好或介電常數(shù)越大,,回波信號的反射效果越好,。雷達(dá)波的頻率越高,發(fā)射角越小,,單位面積上能量(磁通量或場強(qiáng))越大,,波的衰減越小,雷達(dá)料位計(jì)的測量效果越好,。雷達(dá)式料位計(jì)組成:它主要由發(fā)射和接收裝置,、信號處理器、天線,、操作面板,、顯示、故障報(bào)警等幾部分組成,。發(fā)射-反射-接收是雷達(dá)式料位計(jì)工作的基本原理,。雷達(dá)傳感器的天線以波束的形式發(fā)射最小5.8GHz的雷達(dá)信號。反射回來的信號仍由天線接收,,雷達(dá)脈沖信號從發(fā)射到接收的運(yùn)行時(shí)間與傳感器到介質(zhì)表面的距離以及物位成比例,。
雷達(dá)料位計(jì)具有維護(hù)簡單、性能好,、精度高,、可靠性好、使用壽命長的特點(diǎn),。在測量容器的液位時(shí),,雷達(dá)料位計(jì)受到許多外部條件的影響,如容器的形狀,、尺寸,、直徑和材料,以及介質(zhì)的物理和化學(xué)特性,,如蒸汽,、泡沫和腐蝕性揮發(fā)。
(1)一般容器中雷達(dá)料位計(jì)的安裝要求和選擇
例如在開放的水池,、水箱,、天然水中,工況不復(fù)雜,,沒有攪動,、鼓泡、蒸汽、抽真空等干擾源,,液位比較穩(wěn)定,,一般選用性價(jià)比較高的雷達(dá)料位計(jì),推薦采用棒式天線的雷達(dá)料位計(jì),,雷達(dá)體積小,,便于安裝,量程10m或30m,,通訊接口可選HART或MODBUS,,便于長距離傳輸信號。
(2)密閉小罐體雷達(dá)料位計(jì)的選型及安裝
導(dǎo)波雷達(dá)料位計(jì)試用于密封小罐體的應(yīng)用,,測量精度高,,響應(yīng)速度快,以便監(jiān)測快速變化的液位,,安裝需注意避免靠近倉壁及障礙物,,如內(nèi)部存在攪拌槳葉,則建議采用旁通管安裝,,對于液位波動較嚴(yán)重的工況,,建議采用同軸式導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì);對于黏稠度較高的液體,,不推薦采用導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì),,建議采用非接觸式帶吹掃的高頻雷達(dá)料位計(jì)。
(3)腐蝕性液體中雷達(dá)料位計(jì)的選擇及注意事項(xiàng)
導(dǎo)波雷達(dá)料位計(jì)的法蘭和導(dǎo)波桿或?qū)Рɡ|一般采用SS316L材質(zhì),,適用于普通腐蝕性液體,,遇到鹽酸、硝酸等強(qiáng)腐蝕性液體時(shí)可選用PTFE材料,。
雷達(dá)料位計(jì)的法蘭標(biāo)配為SS304材質(zhì),,遇到普通腐蝕性液體可以使用316L,遇到鹽酸,、硝酸等強(qiáng)腐蝕性液體可以使用PTFE材質(zhì),,而天線的材質(zhì),一般選用PTFE材質(zhì)的棒式天線或全PTFE密封凸面透鏡天線,。
(4)含有泡沫的液位中雷達(dá)料位計(jì)的選擇及注意事項(xiàng)
含有泡沫的液位測量,,選型需根據(jù)泡沫的大小及密集度和泡沫層的厚度來選擇:
一般情況,泡沫密集度越高,、泡沫層厚度越厚,,雷達(dá)料位計(jì)發(fā)射的雷達(dá)波越不易穿透泡沫層;大部分發(fā)射波及反射波都在穿透過程中損耗,,導(dǎo)致到達(dá)真正液位表面的回波特別弱,;因此需要選擇高能量的高頻雷達(dá),以及聚焦能力強(qiáng)的凸面透鏡天線,以彌補(bǔ)穿透過程中的能量損耗,;當(dāng)然,,如果泡沫層厚度特別厚,即使高頻雷達(dá)料位計(jì)也很難穿透過去,。因此,,雷達(dá)料位計(jì)若要用于穿透泡沫測量液位的話,則適用于大泡沫,,泡沫層較薄的工況;若用于不穿透測量泡沫表面液位的話,,則選擇常規(guī)的雷達(dá)料位計(jì)或?qū)Рɡ走_(dá)液位計(jì)即可,;對于要求測量泡沫及液體分界面的工況,一般建議采用導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì),,選用的前提是,,上層泡沫的介電常數(shù)需遠(yuǎn)低于下層液體的介電常數(shù),建議相差10以上,,且泡沫層厚度必須<100mm,;
(5)有蒸汽時(shí)雷達(dá)料位計(jì)的選擇及注意事項(xiàng)。
在蒸汽環(huán)境下,,對導(dǎo)波雷達(dá)料位計(jì)影響極大,,尤其是高溫高壓的工況,會導(dǎo)致導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)在測量過程中,,沿著導(dǎo)波桿傳輸?shù)睦走_(dá)波的傳播速度變慢,,因此需要選用帶蒸汽補(bǔ)償?shù)膶?dǎo)波雷達(dá)料位計(jì),導(dǎo)波雷達(dá)料位計(jì)最高耐溫達(dá)+450℃,,耐壓達(dá)160bar,。而對于雷達(dá)料位計(jì)的選型來說,高頻雷達(dá)料位計(jì)的頻率較高,,穿透性更強(qiáng),,穿透蒸汽過程中損耗的能量就相對小一些,同時(shí)采用凸面透鏡天線,,抗蒸汽凝結(jié)于天線處出現(xiàn)的干擾,,性能更為穩(wěn)定可靠。
(6)對于高溫高粉塵工況的雷達(dá)料位計(jì)的選擇及注意事項(xiàng),。
在高溫工況,,存在濃厚的粉塵干擾的工況,建議選用高頻128GHz,、連續(xù)調(diào)頻波FMCW,、凸面透鏡天線雷達(dá)料位計(jì),頻率高,穿透能量強(qiáng),,回波信號強(qiáng),,連續(xù)調(diào)頻波,可以抗粉塵干擾,,防止跳變,,測量更加穩(wěn)定,凸面透鏡天線,,聚焦能力強(qiáng),,回波信號相對更強(qiáng),而且?guī)ё詣釉鲆婀δ?,有效屏蔽干擾雜波,,更加可靠;針對高溫工況,,建議采用高溫隔離裝置,,帶氮?dú)饫鋮s接口,最高耐溫1200℃,;而且雷達(dá)料位計(jì)與罐體內(nèi)部完全隔離開,,檢修維護(hù)更加安全。
超聲波料位計(jì)
超聲波物位變送器是測量一個(gè)超聲波脈沖從發(fā)出到返回整個(gè)過程所需的時(shí)間,。超聲波傳感器垂直安裝在液體或者物體的表面,,它向物/液面發(fā)出一個(gè)超聲波脈沖,經(jīng)過一段時(shí)間,,超聲波傳感器接收到從液面反射回的信號,,信號經(jīng)過變送器電路的選擇和處理,根據(jù)超聲波發(fā)出和接收的時(shí)間差,,計(jì)算出物/液面到傳感器的距離,。但是由于固體料倉中粉塵嚴(yán)重,這對于超聲波原理的料位計(jì)在這種長距離和大粉塵工況的測量無能為力,,在這種工況下除非選用超大聲波發(fā)射功率的超聲波料位計(jì)才能勉強(qiáng)測量,。
在眾多重錘料位計(jì)當(dāng)中,德國UWT品牌的重錘料位計(jì)以其嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹圃旃に?,質(zhì)量穩(wěn)定,,測量精度高,使用壽命長,,安裝方便,,免維護(hù)等特點(diǎn),擁有眾多成功的應(yīng)用案例,,取得優(yōu)異的業(yè)績,。
德國UWT公司擁有三十多年的控制測量物位的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn),,并致力于提供一系列全面、先進(jìn)及成熟可靠的儀器儀表設(shè)備,,如各類型阻旋式,、z振棒式、音叉式,、電容式,、射頻導(dǎo)納式料位開關(guān)和重錘式、雷達(dá)式料位計(jì),,這些儀器儀表已大量的應(yīng)用于石化,、化工、電力,、冶金,、水泥、建材,、食品、煤炭,、采礦,、飼料等各個(gè)行業(yè)。許多領(lǐng)域的生產(chǎn)公司在物位控制與測量方面一直非常信任UWT公司,,很多年以來一直保持著良好穩(wěn)固的合作伙伴關(guān)系,。
上海物位帝國際貿(mào)易有限公司是德國 UWT 于2004 年在中國上海成立分公司,為所有國內(nèi)用戶提供快速、直接,、優(yōu)質(zhì)的技術(shù)支持服務(wù),,以滿足中國國內(nèi)各個(gè)行業(yè)的需求。
參考資料:企業(yè)官網(wǎng),、中國工控網(wǎng):UWT中國 上海物位帝國際貿(mào)易有限公司《德國UWT鋼帶式重錘料位計(jì)應(yīng)用方案》
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