料位開關在氧化鋁廠的應用及常見問題

摘 要：在工業生產中，料位開關作為基本的儀表得到了廣泛的使用，但在使用過程中經常會出現異常情況，例如產品工作異常，料位開關無法正常使用，嚴重影響到了企業的生產工作，經排查很多都是對產品使用不當或是安裝不當所造成的。本文通過對料位開關使用過程中常見問題進行闡述，結合筆者實際工作經驗，提出料位開關使用改進措施。

關鍵詞：氧化鋁廠；料位開關；常見問題

中圖分類號：TQ172.8 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）14-0220-02

前 言

在我廠，核儀表主要應用于氧化鋁廠測量料位、料位開關、密度，分布在原料車間，溶出車間，蒸發車間，分解車間，還有焙燒平盤，其中溶出車間占了很大一部分，主要用于溶出緩沖罐的限位測量，閃蒸槽的連續料位測量，其他車間的核儀表都是用于密度測量。核儀表主要由γ射源和Gammapilot M兩部分組成，但不同的應用有不同的工作原理。筆者的主要工作是密度計調校，關閉射源、打開射源。由于核儀表有輻射，而Gamma射線是一種很強的電磁波。我們人體在自然界中都受到各種各樣的輻射，不過都很小，通過比較我們了解到電離輻射對人體傷害的重要性。其中最重要的一個就是人的輻射劑量的限制，被輻射的劑量在人體內是一個積累的量，一個人一生輻射的照射量不能超過400msv，普通人的輻射劑量標準是6msv/a，我國控制在5msv/a，工作人員不能超過20msv/a。所以在我們工作的過程中，能盡量避免照射的就盡量去避免，輻射的防護主要有3個基本措施：①屏蔽，屏蔽是一個重要的環節，做到有效的屏蔽才能保證自己與別人都不受到無必要的傷害；②時間，減少在輻射范圍內逗留的時間，可以縮短所受到的輻射傷害；③距離，一般來說，距離越遠所受到的傷害就會越小，在我們廠的核儀表中，射源都屬于4類源，在屏蔽所允許的范圍內是1m。

1 料位開關的類型

1.1 射頻導納式物位控制器

射頻導納式物位控制器的工作原理為：基于高頻技術，通過電子線路在探頭上產生一個小功率射頻信號，敏感元件為探頭，電子線路接收來自物位介電常數引起的信號變化，及時做出相應的反應。因為這些反應包括電導量的變化和電容量的變化，所以電子線路處理的是阻抗和容抗的綜合變化信號，處理完成后就轉化為開關信號進行信號的輸出處理。射頻導納式物位控制器在電容測量的基礎上發展起來的，測量結果更為精準，防掛料性能更佳，工作更加可靠。一般情況下，射頻導納料位開關可以用于斗提底部、各種存儲庫和篦冷機灰斗等部位。

1.2 音叉式料位開關

音叉式料位開關被廣泛的應用于工業現場，它具有靈敏度高、不怕掛料和不怕沖擊的特點。音叉式料位開關的工作原理為：基于安裝在音叉基座上的一對壓電晶體，促使音叉在一定共振頻率下振動。在被測介質和音叉相互接觸時，音叉的振幅和頻率就會改變，智能電路會檢測、處理這些細微的變化，并且將其轉換為一個開關信號。一般而言，音叉式物位開關采取側裝的方法進行安裝，如若兩級之間堆積了大量的大顆粒物料，就會引起誤動，所以這個料位開關比較適合小顆粒物料和粉料的測定。

1.3 電容式料位開關

電容式料位開關一般用于液態、粉末狀、顆粒狀和塊狀物料的測量。電容式料位開關的工作原理為：把無線電頻率施加在探頭上面，連續分析周圍的環境，因為所有介質的導電性和介電常數都異于空氣，所以在探頭接觸到介質時，就會引起微小電容量的變化，這個變化會被電路檢測到，并被轉換成為開關信號進行輸出。

2 限位開關的工作原理

2.1 物位限位探測原理

γ射源和Gammapilot M分別安裝在容器相對的兩側，其安裝高度就是期望的限位高度。Gammapilot M將接受到的輻射強度轉換為一個百分數。0%代表射線通路完全暢通，即物位低于限位值。100%代表射線通路完全被覆蓋，即物位高于限位值。

2.2 信號計算

物位限位探測輸出信號是在零和滿刻度之間（如4...20mA）的線性信號，并可進入控制系統計算。如果需要繼電器輸出，E+H的過程變送器可以提供：RTA421：用于非防爆場合，不帶WHG和SIL認證；RMA421：用于防爆場合，帶WHG和SIL認證。

左：物位限位探測中輸出信號是在零和滿刻度之間的線性信號；右：如果需要繼電器輸出，E+H的過程變送器RMA422（或RTA421）可以提供。

在與RMA422連接時的防爆認證中，需要遵守以下安全指南：①XA303F：Gammapilot M的ATEX II2G認證；②XA304F：Gammapilot M的ATEXII2D認證；③XA003R：RMA422的ATEX II（1）GD認證。

在與RMA422連接時的SIL認證時，需要遵守：①依據IEC61508標準Gammapilot M符合SIL2；②依據IEC61511標準RMA422符合SIL2。

2.3 測量范圍

物位限位檢測：物位限位探測測量范圍近似為點探測。它由閃爍棒的厚度來確定（約為40mm）。

2.4 安裝條件

限位檢測的安裝條件：①在限位檢測中，Gammapilot M應在希望的限位點高度上水平安裝；②源盒的放射角必須精確地對準Gammapilot M的測量范圍。遵守Gammapilot M的測量范圍標記；③射源保護器和Gammapilot M與容器之間應盡可能的接近。任何進入放射角范圍內的通路都必須阻斷以防止人或身體的任何部分（手、手臂、頭）進入放射區；④為了延長使用壽命，Gammapilot M應該避免被日光直接照射，如需要應安裝遮陽罩。

2.5 操作條件

限位檢測推薦使用發射角為α=5°的QG020/100型源盒，如果使用大的發射角（20°或40°），應確保射線水平。為此QG020/100采用小孔水平定位安裝。

3 限位開關標定方法

3.1 背景標定

限定開關標定時，滿足以下情況：放射源關閉。盡可能完全覆蓋輻射路徑。為了記錄在Gammapilot M安裝位置的自然背景輻射，需要進行背景標定。將會從所有測量脈沖率中自動減去背景輻射脈沖率，也就是說：只計算和顯示從應用放射源發出的脈沖率。與應用放射源的輻射不同，背景輻射在整個測量過程中幾乎保持不變。因此，不服從Gammapilot M的自動衰減補償。

3.2 覆蓋標定

滿足以下情況：放射源開啟；盡可能完全覆蓋輻射路徑；在標定過程中，如果不能完全覆蓋輻射路徑，還可以關閉放射源再進行覆蓋標定，這是模擬完全覆蓋的一種方法。這種情況下，覆蓋標定與背景標定一樣。因為背景輻射的脈沖率自動的被扣除，顯示的脈沖率應該為0cps。

3.3 空置標定

滿足以下情況：放射源開啟，盡可能排空罐內料漿。限位開關在我廠主要應用于料位報警，其裝置安裝于溶出工段緩沖器上，實現料位的低報、高報、高高報的報警。

4 料位開關常見問題

在工作過程中易遇到以下幾種狀況，現列舉出來，以供交流。

（1）電源供電不正常，表現為指示燈不亮，料位開關不工作。應檢查線路連接通斷情況、電源開關是否合上，恢復電源正常供電。

（2）料位報警，用r輻射輻射儀檢測是否誤報。如是誤報檢查料位轉換開關，料位一體化變送器，信號隔離器，進行調校或復位。如果不是誤報，則配合工藝人員對緩沖罐的進行排汽（低料位）、壓氣（高料位）處理，消除報警。

（3）連鎖設備不能啟動，主要存在于停汽檢修進行作業恢復信號時，信號線接錯（低料位轉換開關為有料斷開，沒料閉合。高料位轉換為有料閉合，沒料斷開。高高料位轉換為有料閉合，沒料斷開），使高低報警信號連接錯誤，造成連鎖設備不能啟動。

（4）連鎖設備啟動后迅速跳停，主要存在于停汽檢修進行作業恢復信號時，高高報、高報、低報料位信號線交叉接錯時，表現為投入流程使用時，連鎖設備迅速跳停。

（5）緩沖罐高低料位出現交叉頻繁報警，其表現有：正常報警，表現為生產控制不當，引起液位波動過大；高低料位的脈沖率相似，需重新標定；緩沖罐內部結疤。

在筆者工作的核儀表組內，曾經遇到過“頻繁出現低料位報警，后又出現高料位報警”的故障。去到現場，查看限位開關顯示屏時發現高低料位信號的橫杠高度相似（故障狀態如圖5），初步判定限位開關出現此故障報警可能是由于工藝方控制不當，引起液面波動太大，發生了高低料位交叉報警。于是，我們與工藝方聯系，請他們調節控制手段使緩沖罐的液位平穩，后發現故障排除。這充分說明了此情況非我們放射性液位開關誤報，屬正常報警的典型。

5 結 語

總而言之，在企業的生產實踐活動中，料位開關具有非常重要的作用。料位的正常工作對促進企業生產效率提升意義重大，上文通過對料位開關的工作原理進行闡述，并且對料位開關使用過程中的常見問題，以期提升料位開關的使用價值。

參考文獻

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[2]李小強，賈德強.核料位開關在密閉容器物位測量中的應用[J].機械研究與應用，2011，24（06）：115～116.

收稿日期：2018-4-11

作者簡介：龍秀菊（1982-），女，助理工程師，大專，主要從事核儀表調試維護等方面工作。