雷達探尺在高爐料面監測系統上的應用

魯繼利

（山鋼集團萊蕪分公司煉鐵廠，山東 萊蕪 271104）

雷達探尺在高爐料面監測系統上的應用

魯繼利

（山鋼集團萊蕪分公司煉鐵廠，山東 萊蕪 271104）

為提高料面探測水平，減少因上料引起的休、慢風率，利用6#高爐檢修機會，為高爐增加了一套雷達探尺系統，更好的為高爐的穩定生產提供服務。

雷達探尺；高爐；監測

高爐主要是以機械接觸式探尺作為高爐料面的監測手段，機械接觸式探尺由爐內的鋼絲繩、重錘和爐外的卷揚電動機、減速機以及監測所用的編碼器和主令控制器兩部分組成。此種設備應用較為普遍，是較傳統的一種監測手段。

雖然此種設備技術成熟，設備結構能夠適應高爐爐內惡劣復雜的環境，但是該設備存在以下缺點：（1）組成部件多，漏油點多。（2）在長期磨損及爐內高溫高壓的作用下，卷筒箱軸封容易損壞漏煤氣，甚至因泄漏嚴重造成高爐休風。（3）在使用一段時間后，鋼絲繩和鐵鏈會伸長，造成零位不準，直接影響探測結果，需經常校對，工作量大增。（4）因爐內高溫高壓的作用使下降管球閥失效，不能切斷爐內煤氣，使非休風狀態下的設備檢修不能實現。（5）電機變頻器或抱閘出現故障時，容易出現不放尺、不跟尺、不提尺或“拉鋸”現象。爐況不順如崩料時，容易出現埋尺，輕者使鋼絲繩和鐵鏈拉長，重者掉砣或斷鋼絲繩，使探尺退出正常使用。

高爐料線監測裝置除此之外，還有一種測量范圍大、精度高、系統組成簡單、安裝維護便利、可實現連續測量的裝置——雷達探尺。為提高料面探測水平，減少因上料引起的休、慢風率，利用6#高爐檢修機會，為高爐增加了一套雷達探尺系統，更好的為高爐的穩定生產提供服務。

1 雷達探尺構成和性能

1.1 系統應用原則

高爐加料時需要一個連續穩定的料面監測反饋，為高爐操作提供準確數據，所以采用此種非接觸式全程自動化控制的系統。

1.2 系統構成及工作原理

該系統是由雷達、天線、導波管、吹掃裝置、微波控制器、訊號處理器等組成，外加控制箱（內裝220V AC/24V DC穩壓電源和數字顯示儀表等）和壓力大于0.2MPa氮氣源（吹掃用）。

該料位監測系統基本原理是發射—反射—接收，由雷達發射一束脈沖電磁波，經探頭天線至被測介質，反射回來后被天線接收，再經訊號處理器濾波和數據處理轉換成4～20mA信號，輸入PLC變成并在線顯示數據。雷達探頭到介質表面的距離計算式為：

式中：L為探頭到介質表面的距離（m）；V為雷達波在爐內的速度（3×106km/s）;t為雷達波從反射到裝置接收到返回信號的時間（ms）。

1.3 系統性能特點

與傳統的機械探尺相比，雷達探尺具有以下特點：

（1）連續測量。由于雷達探尺采取的是非接觸式的測量方式，不需要像機械探尺在布料開始前進行提尺，在布料結束后進行放尺的操作，所以可以實施的監測料面，及時反饋料面情況。

（2）測量范圍大，精度較高。可實現0～30m的深度測量，即使是在料面較深處，也可以跟蹤料面，準確提供料面信息。

（3）系統組成簡單，便于安裝及維護。傳統的機械探尺因構成結構繁多，體積較大，維護方面多；而雷達探尺體積小，顯示及控制程序完全實現PLC控制。日常維護也僅需在高爐休風時將傳感器卸下進行清灰處理即可，大大的簡化了維護程序，提高了工作效率。

2 雷達探尺現場安裝

在6#高爐的實際安裝過程中，安裝位置采取如下圖中2點位置，離罐壁水平距離為罐直徑1/6處（如圖中1點），最小距離為200mm；如果在安裝過程中不能保持儀表與罐壁的距離，罐壁上的介質會黏附造成虛假回波，在調試儀表的時候應該進行虛假回波存儲。注意：⑴不能安裝在入料口的上方（如下圖中4點）；⑵不能安裝在中心位置（如下圖中3點），如果安裝在中央，會產生多重虛假回波，干擾回波會導致信號丟失，影響雷達探尺的正常使用。

圖1 雷達探尺示意圖

利用6#高爐檢修機會，我們組織施工單位在符合要求的爐壁上新開一個安裝孔，并焊接法蘭盤及球閥，現場組裝雷達探尺各部件后實施密閉安裝，確保設備使用時不會造成爐缸泄露。因爐內環境比較復雜，氣體呈上升狀態，易造成爐內粉塵、顆粒等黏著物堵塞探尺表面。因此，根據現場現有條件，另加裝了探尺的氮氣吹掃系統，以確保探尺能夠在高爐運行過程中提供可靠準確的實時數據。

3 雷達探尺應用情況

雷達探尺安裝后，使用效果較好。

（1）雷達探尺能夠在整個布料過程中實現實時料線跟蹤，爐長可以隨時掌握高爐料線深度和布料情況，即使在布料過程中出現滑尺等現象，也能及時發現。

（2）由于雷達探尺實時料線跟蹤的性質，在不同檔位角度布料時料線變化情況為料批的調整提供一定的參考。

（3）雷達探尺實時料線跟蹤可以通過布料過程中料線變化情況，及時判斷料罐下料是否正常。

（4）作為探尺備用系統。機械探尺故障或不準確時， 可以用雷達探尺為標準布料或作比較。

[1]邵云飛.雷達探尺在太鋼高爐上的應用[J].山西冶金，2012（05）:21-23.

TN954

A

10.13612/j.cnki.cntp.2014.04.108