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細(xì)數(shù)固體料倉(cāng)的”好幫手“,，常用的料位測(cè)量有哪些？

UWT 2023-06-10 | 閱讀：2694

火電廠的灰?guī)?、石灰石粉倉(cāng),、原煤倉(cāng)、渣倉(cāng)等固體料倉(cāng)，因現(xiàn)場(chǎng)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(cè)量一直是物位測(cè)量技術(shù)中的一大難點(diǎn),。

料位測(cè)量中最穩(wěn)定、最可靠的方式是傳統(tǒng)的人工測(cè)量方法,。但是由于現(xiàn)場(chǎng)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(cè)量方法可供選擇，如：阻旋,、音叉,、射頻導(dǎo)納等開關(guān)量測(cè)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(cè)量方式,。但是,，許多測(cè)量裝置受測(cè)量原理和現(xiàn)場(chǎng),、制造條件的制約,，在水泥廠料倉(cāng)中的應(yīng)用都不十分理想,。能實(shí)現(xiàn)這種對(duì)工況要求嚴(yán)格的料位測(cè)量?jī)x器寥寥無幾，最常用的連續(xù)量測(cè)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(cè)量方式,，是由人工測(cè)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)。

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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(dòng)鋼帶/鋼纜卷輪下放鋼帶/鋼纜末端的感應(yīng)錘頭到料倉(cāng)內(nèi)部,，當(dāng)感應(yīng)錘頭觸碰到物料表面時(shí)，杠桿滑輪動(dòng)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(hào)；在此測(cè)量過程中,，電子模塊通過霍爾元件實(shí)時(shí)計(jì)量測(cè)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(hào),，每當(dāng)感應(yīng)錘下測(cè)時(shí)更新信號(hào),，持續(xù)到下次測(cè)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(cè),。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(cè)介質(zhì)導(dǎo)電性越好或介電常數(shù)越大，回波信號(hào)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(chǎng)強(qiáng)）越大,，波的衰減越小，雷達(dá)料位計(jì)的測(cè)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(hào)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(hào),。反射回來的信號(hào)仍由天線接收，雷達(dá)脈沖信號(hào)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,。

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雷達(dá)料位計(jì)具有維護(hù)簡(jiǎn)單,、性能好、精度高,、可靠性好,、使用壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)。在測(cè)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(dòng),、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(zhǎng)距離傳輸信號(hào)。

（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(cè)量精度高,，響應(yīng)速度快,，以便監(jiān)測(cè)快速變化的液位，安裝需注意避免靠近倉(cāng)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(duì)于液位波動(dòng)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(duì)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(cè)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(cè)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(cè)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(duì)于要求測(cè)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(duì)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(huì)導(dǎo)致導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)在測(cè)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(duì)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(duì)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(duì)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(hào)強(qiáng),，連續(xù)調(diào)頻波，可以抗粉塵干擾,，防止跳變,，測(cè)量更加穩(wěn)定，凸面透鏡天線,，聚焦能力強(qiáng),，回波信號(hào)相對(duì)更強(qiáng)，而且?guī)ё詣?dòng)增益功能,，有效屏蔽干擾雜波,，更加可靠,；針對(duì)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(cè)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(hào),，信號(hào)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(cāng)中粉塵嚴(yán)重,，這對(duì)于超聲波原理的料位計(jì)在這種長(zhǎng)距離和大粉塵工況的測(cè)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(cè)量,。

在眾多重錘料位計(jì)當(dāng)中,，德國(guó)UWT品牌的重錘料位計(jì)以其嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹圃旃に嚕|(zhì)量穩(wěn)定,，測(cè)量精度高,，使用壽命長(zhǎng)，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(jī),。

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德國(guó)UWT公司擁有三十多年的控制測(cè)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(cè)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。

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參考資料：企業(yè)官網(wǎng)、中國(guó)工控網(wǎng)：UWT中國(guó) 上海物位帝國(guó)際貿(mào)易有限公司《德國(guó)UWT鋼帶式重錘料位計(jì)應(yīng)用方案》