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細數(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：2319

火電廠的灰?guī)?、石灰石粉倉,、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,，使得料位測量一直是物位測量技術(shù)中的一大難點。

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、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。能實現(xiàn)這種對工況要求嚴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,、雷達式、超聲波等,。

重錘料位計

重錘料位計是一種傳統(tǒng)的料位測量方式,，是由人工測量發(fā)展而來，通過電子化和機械化而形成當前重錘料位計的結(jié)構(gòu)形式,，發(fā)展到現(xiàn)在的智能化鋼帶式重錘料位計,。

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重錘料位計的結(jié)構(gòu)主要包含殼體部分及內(nèi)部電子部分及機械部分。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,、杠桿感應(yīng)元件，機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,、保護管等部件。

重錘料位計的工作原理是通過電機驅(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,，當感應(yīng)錘頭觸碰到物料表面時,，杠桿滑輪動作，電機反轉(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時計量測量距離,，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，每當感應(yīng)錘下測時更新信號,，持續(xù)到下次測量,。

雷達料位計

雷達波是一種特殊形式的電磁波，雷達料位計利用了電磁波的特殊性能來進行料位檢測,。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）越大，波的衰減越小,，雷達料位計的測量效果越好,。雷達式料位計組成：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,、故障報警等幾部分組成,。發(fā)射－反射－接收是雷達式料位計工作的基本原理。雷達傳感器的天線以波束的形式發(fā)射最小5.8GHz的雷達信號,。反射回來的信號仍由天線接收,，雷達脈沖信號從發(fā)射到接收的運行時間與傳感器到介質(zhì)表面的距離以及物位成比例。

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雷達料位計具有維護簡單,、性能好,、精度高、可靠性好,、使用壽命長的特點,。在測量容器的液位時，雷達料位計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）一般容器中雷達料位計的安裝要求和選擇

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，一般選用性價比較高的雷達料位計,，推薦采用棒式天線的雷達料位計,，雷達體積小，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）密閉小罐體雷達料位計的選型及安裝

導(dǎo)波雷達料位計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,，對于液位波動較嚴重的工況，建議采用同軸式導(dǎo)波雷達液位計,；對于黏稠度較高的液體,，不推薦采用導(dǎo)波雷達液位計，建議采用非接觸式帶吹掃的高頻雷達料位計,。

（3）腐蝕性液體中雷達料位計的選擇及注意事項

導(dǎo)波雷達料位計的法蘭和導(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,、硝酸等強腐蝕性液體時可選用PTFE材料,。

雷達料位計的法蘭標配為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料位計的選擇及注意事項

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，雷達料位計發(fā)射的雷達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,，以及聚焦能力強的凸面透鏡天線,，以彌補穿透過程中的能量損耗；當然,，如果泡沫層厚度特別厚,，即使高頻雷達料位計也很難穿透過去。因此,，雷達料位計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)的雷達料位計或?qū)Рɡ走_液位計即可；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)波雷達液位計,，選用的前提是，上層泡沫的介電常數(shù)需遠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)有蒸汽時雷達料位計的選擇及注意事項,。

在蒸汽環(huán)境下,，對導(dǎo)波雷達料位計影響極大，尤其是高溫高壓的工況,，會導(dǎo)致導(dǎo)波雷達液位計在測量過程中,，沿著導(dǎo)波桿傳輸?shù)睦走_波的傳播速度變慢，因此需要選用帶蒸汽補償?shù)膶?dǎo)波雷達料位計,，導(dǎo)波雷達料位計最高耐溫達+450℃,，耐壓達160bar。而對于雷達料位計的選型來說，高頻雷達料位計的頻率較高,，穿透性更強,，穿透蒸汽過程中損耗的能量就相對小一些，同時采用凸面透鏡天線,，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料位計的選擇及注意事項,。

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,、凸面透鏡天線雷達料位計，頻率高,，穿透能量強,，回波信號強，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，回波信號相對更強,，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，帶氮氣冷卻接口,，最高耐溫1200℃,；而且雷達料位計與罐體內(nèi)部完全隔離開，檢修維護更加安全,。

超聲波料位計

超聲波物位變送器是測量一個超聲波脈沖從發(fā)出到返回整個過程所需的時間,。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)出一個超聲波脈沖,，經(jīng)過一段時間,，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)出和接收的時間差,，計算出物/液面到傳感器的距離,。但是由于固體料倉中粉塵嚴重，這對于超聲波原理的料位計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才能勉強測量,。

在眾多重錘料位計當中，德國UWT品牌的重錘料位計以其嚴謹?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,，免維護等特點，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，并致力于提供一系列全面,、先進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,、雷達式料位計，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鋼帶式重錘料位計應(yīng)用方案》