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細(xì)數(shù)固體料倉的”好幫手“,，常用的料位測量有哪些,？

UWT 2023-06-10 | 閱讀：2693

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),。

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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,。

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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,。

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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》