拋物面式天線雷達(dá)料位計在料位測量中的應(yīng)用

張彥峰

在水泥生產(chǎn)過程中，從礦山開采破碎直至成品水泥的存儲分裝，料位監(jiān)測和料位報警控制都有著重要的作用。料位監(jiān)測可以有效判斷各種物料存量，提高生產(chǎn)調(diào)配效率；自動化的料位測量可以有效減少人工測量頻次，減輕巡檢工作量；另外，料位監(jiān)測和料位報警控制還可以有效防止“冒倉”事故發(fā)生。

水泥廠的料位測量多在粉塵特別大的工況下進(jìn)行，特別是一些氣動進(jìn)料的料倉，涉及的物料種類多，物料顆粒大小不一，介電常數(shù)也不一樣，如破碎的石灰石、生料、熟料、粉煤灰、煤粉、成品水泥等，對這些料倉的料位進(jìn)行精確測量非常難，特別是低介電常數(shù)的粉煤灰倉。

在實際工作中，我們了解和應(yīng)用過的接觸式料位計有重錘式料位計和導(dǎo)波雷達(dá)料位計，非接觸式的料位計有射線式料位計、激光料位計、高能超聲波料位計和脈沖雷達(dá)料位計。在各種料位監(jiān)測設(shè)備中，筆者更推薦非接觸式的脈沖雷達(dá)料位計，特別是抗粉塵粘附的拋物面式天線雷達(dá)料位計。

非接觸式雷達(dá)料位計的安裝和維護(hù)工作量遠(yuǎn)少于接觸式料位計（如重錘式料位計），非接觸式雷達(dá)料位計，可以規(guī)避料堆突然塌料造成的“埋錘”現(xiàn)象等。在雷達(dá)的有效測量量程內(nèi)，脈沖雷達(dá)料位計量程可以根據(jù)工況隨意調(diào)節(jié)。雷達(dá)廠家往往會根據(jù)常用的量程配置一些不同測量范圍的雷達(dá)，若考慮備件通用，則需按量程最大的料倉進(jìn)行選型。

若水泥廠料倉儀表安裝孔具備開口到DN200以上的條件，建議使用抗粘附性能更好的拋物面式天線雷達(dá)，可有效延長工作人員的清理維護(hù)周期，在一些粘附性輕微的料倉場合基本可實現(xiàn)免維護(hù)。在硫磺等強粘附物料工況中，國外雷達(dá)選型資料也首推拋物面式天線雷達(dá)（見圖1），這種拋物面式天線雷達(dá)比早期喇叭形天線雷達(dá)更易清理。圖2為加固設(shè)計的拋物面天線，從圖2可見，目前我廠使用的國產(chǎn)升級的拋物面天線已做了加固設(shè)計，比早期的拋物面式天線更加堅固耐用。

圖1 強粘附工況中的拋物面式天線雷達(dá)

圖2 加固設(shè)計的拋物面式天線

在水泥生產(chǎn)中，料位測量遇到的另一個難點是強粉塵干擾，特別是氣動輸送粉料的料倉，加料時粉塵飛揚，能見度低，激光料位計和高能超聲波料位計無法進(jìn)行測量，盡管雷達(dá)料位計此時能收到部分料面回波，但回波信號也被削弱。另外，由于料面不平造成的雷達(dá)回波被折射，也會導(dǎo)致雷達(dá)存在收不到回波的情況；此外，還有一些從底部給料倉充氣的工況，使料面松動，料位測量更加困難。

在強粉塵工況下，一方面可選用發(fā)射能量較高的雷達(dá)，另一方面可選擇有失波等待連續(xù)測量算法的測量軟件。當(dāng)雷達(dá)遇到強粉塵時，即使短時間雷達(dá)失波，也不會導(dǎo)致測量結(jié)果誤判。在進(jìn)入連續(xù)測量算法狀態(tài)后，若在設(shè)定的等待時間內(nèi)能識別出真實料面反射波，即可得到正確的料面測量值。以前該功能只有個別國外雷達(dá)具有，目前國內(nèi)也有雷達(dá)具備這項功能，且實際應(yīng)用效果較好。

另外，在水泥廠中有的料倉非常高，如50m的均化庫，登上高料倉去調(diào)試?yán)走_(dá)耗時耗力，建議選用在中控室能遠(yuǎn)程調(diào)試的Hart手持操作器。在中控室即可完成量程等基本參數(shù)的設(shè)置，觀察雷達(dá)的回波波形，并能通過波形進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷和調(diào)試，大大減輕工作人員的現(xiàn)場工作強度，規(guī)避登高操作的風(fēng)險。目前我們使用的智能雷達(dá)料位計還有一種類似“行車記錄儀”的功能，即當(dāng)現(xiàn)場發(fā)生料面突變時，能抓拍下當(dāng)時的雷達(dá)回波波形，這對于調(diào)試復(fù)雜工況的料倉非常有用。

除應(yīng)用雷達(dá)料位計對料倉料位進(jìn)行有效監(jiān)測外，水泥廠也可在有效料位監(jiān)控的基礎(chǔ)上再加一道高位料位的報警保險，對一些重點防止“冒倉”的料倉加裝高位料位開關(guān)，進(jìn)行報警和進(jìn)料緊急控制。推薦帶防塵軸封的進(jìn)口電機(jī)阻旋開關(guān)，并加裝防砸的配件，根據(jù)物料安息角做好延長定制計算?！?/p>