煉鐵廠的原料倉在球團的整個生產(chǎn)經(jīng)營過程中,從配成品,除塵,到儲存以及原料運輸?shù)恼麄€生產(chǎn)過程,都會直接涉及使用到煉鐵料倉,因此準確的的測量煉鐵料倉里物料的位置,對于球團生產(chǎn)尤為重要。然而,由于生產(chǎn)工作環(huán)境條件差,高溫,濕度大和粉塵多,球團礦石在生產(chǎn)上的顆粒料位精確測量已經(jīng)成了一個重大難題。隨著工業(yè)自動化測量技術的不斷進步和技術更新,原始的測量方法逐漸發(fā)展演變而成為利用儀器自動檢測和利用計算機圖像顯示。現(xiàn)在,越來越多的原材料位自動測量方法變得可用。長期以來,宣鋼球團礦生產(chǎn)車間一直在努力尋找一種使用壽命長、性能可靠、維護方便、成本低且測量校準精度高的zui佳解決辦法。但是由于被檢測介質的不同,比重和粒度的不同,許多復雜測量裝置都會受到料倉內部復雜結構的限制,傳統(tǒng)測量方法的各種進料處理方式也就會有所不同,如采用皮帶板式進料提升機,刮刀進板機,斗式進料提升機等等,很多解決方案都不理想。經(jīng)過大量技術改進,我們發(fā)現(xiàn)雷達料位計可以在對工作條件有嚴格要求的情況下實現(xiàn)這種物料料位測量。

我廠煉鐵原料球團礦加工生產(chǎn)車間,料倉配料管理系統(tǒng)中,回轉窯一鏈篦機入口和成品礦料倉料位管理,只安裝了幾臺監(jiān)視器。由于現(xiàn)場操作工況差,監(jiān)視器經(jīng)常難以達到預期工作狀態(tài)和效果,于是料倉加料改造過程我們只能靠**操作技術人員的實踐經(jīng)驗和多次性現(xiàn)場進行查看資料確認這不僅不能及時準確的的反映料倉料位置的情況,同時也將使得現(xiàn)場工作人員非常的艱辛。因此,經(jīng)常都會發(fā)生虧料滿料等不穩(wěn)定事項,影響了球團礦系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性、準確性和工作連續(xù)性。經(jīng)過多次的現(xiàn)場檢測試驗和不斷改進,我們zui終研究發(fā)現(xiàn)針對目前我廠這些產(chǎn)品原料和成品的特性采用這種雷達式料位計算法是非常可行的。于是我們在球團礦石回轉窯一鏈式爐篦機入口和球團礦成品窯料倉安裝了各種導波型、本安型雷達料位計。

1.雷達料位計的測量原理

雷達料位計發(fā)射天線可以發(fā)射窄系列微波脈沖,該系列微波發(fā)射脈沖直接通過發(fā)射天線向下一層發(fā)射,這個微波脈沖以毫秒光速在一個空間層內傳播,遇到介質的物體表面,其部分發(fā)射能量被天線反射吸收回來,被同**線主動接收。該系列天線雷達發(fā)射料位計,采用特殊的天線相關信號解調控制技術,可以準確性地識別主動發(fā)射天線脈沖與被動接收介質脈沖之間的間隔時間距離間隔,從而進一步準確計算和得出發(fā)射天線與被動檢測發(fā)射介質物體表面之間的間隔距離。

雷達料位計主要包括雷達發(fā)射器和信號接收器,信號處理器,天線,操作系統(tǒng)面板,顯示器,故障表和報警器等部分。發(fā)射,反射和無線接收原理是自動雷達雷射料位計的三個基本原理。雷達天線料位計系統(tǒng)利用天線電磁波的特殊檢測性能可用來準確檢測各種物料的準確料位,天線接收系統(tǒng)則可以發(fā)送和自動接收各種電磁波。反射天線信號仍被發(fā)射天線信號接收。雷達微波以光速移動運行,根據(jù)連續(xù)自動調頻高速微波的基本工作運動原理,經(jīng)過信號處理集成電路,將高速電磁波調頻信號轉變成,與輸入料位關系成一定比例運動關系的高頻標準高壓電信號,再通過輸入料位plc,在上位計算機上自動顯示正確料位和自動報警。

2.雷達料位計的特點和安裝要求

2.1雷達料位計的特點

雷達料位計采用了高達26GH的放射頻率,因而具有以下特征:

(1)發(fā)射波束角小、能量大和分布集中、具有較高的相對抗干擾能力、大大提高了雷達料位計的測量準確性精度；

(2)安裝專用充電天線,由于其尺寸小、便于**施工人員安裝,同時需要加裝充防塵罩等,配備專用的安全衛(wèi)生防護裝置；

(3)測量盲區(qū)更小,對于小罐測量也會起到良好的作用；

(4)波長更短對于小顆粒狀物質的料位測量更合適。

采用了**的高頻微處理器和獨特的高頻回波信號處理控制技術,因此這種雷達式的料位計數(shù)儀可以**應用于各種類型復雜工況。采用高頻脈沖管式工作驅動方式,雷達儀的料位計聲波放射功率極低,可直接安裝于各種有色金屬、非金屬塑料容器內,對工作人員及周圍環(huán)境均安全無重大傷害。

2.2雷達料位計的安裝要求

雷達料位計的天線可以發(fā)射一定頻率角度的微波脈沖從微波天線的下層邊緣發(fā)射到被測量的介質物體表面的個輻射束所產(chǎn)生輻射的每個區(qū)域都應無障礙物。因此,在施工安裝過程中,應盡可能多的避免接觸危險設施,例如:梯子限位器的開關、加熱器設備、支架等。如有必要,必須及時進行"虛假回波學習"。安裝雷達料位計時還應該特別注意料位的高度不進入雷達料位計設計時的規(guī)定盲區(qū),并且儀器的安裝必須與料倉壁保持一定量的距離。儀器的整體安裝位置應保證一起發(fā)生的波束完全垂直于被測物料的表面。防爆區(qū)域內安裝的檢測儀器必須完全符合國家關于防爆區(qū)域的關于危險生產(chǎn)區(qū)域的儀器安裝技術規(guī)定。防爆儀器的整體外殼結構采用優(yōu)質壓鑄鋁。防爆檢測儀器如果可以保證其可靠接地,可以被安裝在有防爆要求的場合。安裝時,特別關注雷達料位計安裝位置至少和料倉壁保持200mm的安全連接距離。對于需要采用帶有錐形大型料倉,雷達料位計贏安裝在料倉頂部的中間位置,這樣就可以有效的保證波束到達圓錐形料倉的zui底部位置。喇叭天線應盡可能地垂直于被測介質的表面。如果料倉內被測介質的表面不平整且傾斜和堆疊的角度較大,則必須同時地使用方向法蘭以更好地確保一喇叭天線發(fā)出的波束垂直于料倉中被測物料的表面。對于經(jīng)常使用或安裝在室外或潮濕室內,為了有效防止潮濕,必須及時地擰緊安裝在儀表電纜上的密封套而且儀表電纜進線和容器出口連接處擰緊。

3.我廠雷達料位計的應用

3.1導波雷達料位計

纜式探頭得名是因為它米用一個巨大的微波介電脈沖沿著一根鋼纜放射能量然后傳送出去,接觸到介電常數(shù)不同的介質后,一部分的微波脈沖能量被反射吸收回來。導波雷達料位計工作頻率低,測量結果的穩(wěn)定性不受鈣灰和鎂灰檢測介質的顆粒密度、溫度的穩(wěn)定性變化及鈣灰和空氣中粉塵的擴散堆積等不穩(wěn)定性因素的直接影響。導波雷達料位主要采用**的PMR編程器進行其相關參數(shù)設置,HART通信協(xié)議,兩線制。探頭的通信頻率:1.5GHz,量程:35m,高精度:0.1%。回轉窯一鏈篦機入口位置安裝了導波雷達探頭的料位計,由于選用的回轉窯鈣灰、鎂灰料倉在室外,采用了玻璃防護罩,遮陽擋風防雨。探頭安裝時通過試驗可以很明顯地發(fā)現(xiàn)探頭安裝位置盡量選擇一個遠離探頭加料及無障礙物出現(xiàn)的料口。導波雷達料位計的探頭安裝在回轉一鏈篦機鎂灰料倉的入口直徑1/6-1/4處,在整個導波雷物位計量程長度范圍內不會與倉壁發(fā)生碰壁。對于大型的金屬罐選用的導波雷達探頭物位計量程的長度一般為7.5m。導波雷達探頭纜繩安裝時在物位計量程內確保探頭加料及纜繩安裝離開內部障物至少300mm。

3.2本安型雷達物位計

我廠球團生產(chǎn)的成品礦倉頂進料位計的測量中,由于球團成品礦進料中含有少量的水分,而且現(xiàn)場的空氣溫度高極容易在空氣中生成大量的水霧,給成品礦進料位測量工作的準確性帶來一定困難。為了確保電路部分換能器和料位計電路部分換能器可靠工作,該系列的料位計內部的結構采用了膠封的結構,外部的料位計采用了電鍍涂層塑料的長方形外殼。此類雷達料位計適合直接使用或安裝于粉塵多、溫度高、壓力變化大、物料顆粒狀或球團礦成品球的物料倉。

理論上可以很好地直接達到安全測量天線**的波束大約位置,但是,考慮到天線侵蝕及測量天線**粘附的雙重因素影響,測量的天線**范圍的波束**位置需要達到距離測量天線的**至少50mm。為了更好地實現(xiàn)過溢天線的保護,定義一段安全的測量距離添加在頂部的一個盲區(qū)上當正常的測量過程中天線的范圍超出時,儀表的輸出電流信號為22mA。正常的儀表輸出測量信號范圍為4-20mA。經(jīng)過的試驗不能直接地安裝在倉頂入料口的上方,也不能直接地安裝在探頭位置距離倉頂和物料中心的位置,干擾喇叭天線會直接地導致入料口信號的丟失。雷達喇叭天線探頭不可向進料口的管壁傾斜。干擾喇叭天線必須延伸出進料口安裝短管并將其調整至進料口的垂直。對成品球的料位,雷達物位計可以進行非接觸式連續(xù)穩(wěn)定性的進行準確測量。從法蘭開始,本安型雷達物位計通過天線發(fā)出的微波,脈沖在被料倉物料表面反射并產(chǎn)生了微波脈沖反射,天線通過微處理器反射系統(tǒng)接收得到被天線反射的微波脈沖并將其反射信號轉換為傳輸脈沖信號給微處理器相應的電子線路,微處理器對此微波的脈沖反射信號的識別處理系統(tǒng)進行了數(shù)字化的處理,識別的結果顯示。距離待測料倉物料表面高度行程距離d,與待測微波換能器反射脈沖時間t成正比。

4.經(jīng)濟效益

宣鋼回轉窯一鏈篦機球團礦料倉的料位測量非常特殊,直以來致力于尋找一套簡單經(jīng)濟實用的料位計方案。經(jīng)過多次的測試,雷達料位計在回轉窯爐料倉料位監(jiān)控系統(tǒng)上的設計和應用,有效的解決了長期存在的料位問題,便利了我廠崗位的操作技術人員對回轉窯爐球團礦料位高度的測量和監(jiān)控,大大地減輕了崗位工人的工作壓力和工作量,同時也確保了球團礦產(chǎn)品的穩(wěn)定性。提高了配料系統(tǒng)的準確性和工作連續(xù)性,為保證我廠球團礦長期穩(wěn)定生產(chǎn)運行提供了有力的技術保證。結果,球團礦的生產(chǎn)運行穩(wěn)定,技術指標明顯得到了提高。長期的實踐證明,該料位計測量方法的應用非常成功,取得了明顯的社會經(jīng)濟效益和良好的社會效益。