一種雷達式料位計在燒結料倉的研究與應用

胡亞帥 河鋼股份有限公司邯鄲分公司自動化部

一、應用現場情況簡介

河鋼集團邯鋼公司邯寶煉鐵廠燒結破碎倉負責360平燒結機配料工作，四個漏斗型料倉頂部裝有VEGAPULS68雷達式料位計測量物料高度，通過料位計測量保證了各項物料數據準確，確保燒結機配料比例達標，滿足生產要求。

二、VEGAPULS68雷達式料位計

（一）雷達式料位計簡介

雷達式料位計是一種根據時間行程原理計算料位的測量儀器，由于發出的雷達波的運行速度可看作光速，運行的時間通過內部元件轉化成料位信號。由料位計射出的高頻脈沖信號，當信號傳到測量介質表面將反射回被探頭收發器接收，此時接收的距離信號可以被轉換介質料位的信號。

VEGAPULS68雷達式料位計包括以下幾個部分：外殼罩蓋（可選帶PLICSCOM）；外殼及電子部件；萬向節和法蘭；喇叭口天線。

（二）測量原理

雷達波作為特殊的一種電磁波，雷達式料位計通過電磁波的獨特性質從而對物料料位實施檢測。電磁波與可見光的物理性質較像，傳播速度可近似光速，頻率在300MHz-3000GHz范圍內，在含有水蒸汽、粉末灰塵等干擾因素的環境里也可以穿透。一旦遇到物料容易反射回來，被檢測的物料導電性能、介電常數于反射的信號成正比。雷達波的射出的角度愈小，發射頻率愈高，在單位面積上獲得能量會愈多，信號減損愈少，實際效果就會測量的愈好。

信號射出，回波反射，再次接收，這是雷達式料位計的基本測量原理。料位計的天線通過波束方式射出最小為5.8GHz的電磁波，然后天線也接收回波信號。電磁波信號從射出到返回的時間與料位計距離物料面實際的距離為比例關系。

用公式表示：h= H-vt/2

其中h表示物位；H表示倉高；v表示電磁波速度；t表示信號從射出到返回的時間。

VEGAPULS68采用K-頻段，用于連續測量固體料位，料位計的螺紋或者法蘭的密封面作為其檢測基準，距離天線末端的最小400mm，測量范圍最大70m，能夠進行空倉測試，測量條件-20℃至+70℃。

該料位計4-20mA/HART 兩線制供電電壓和電流信號共用一根兩芯線纜，電壓采用20-36V DC。（見圖1）

三、安裝注意事項

第一，檢測的物料為液態，物料面和料位計的中軸是垂直關系；檢測物料為固體，因為物料存在堆放的角度，料位計需要偏出相應的角度。

第二，在發射范圍內不能存在障礙物。尤其在距離天線近端的三分之一錐形發射范圍內不能有障礙物，因為會有虛假的反射信號影響。如果無法消除，可以通過折射板將反射的干擾信號過濾。

第三，盡量把物料的投料口閃開，消除不真實的干擾信號。

第四，如果料倉為拱形罐狀，料位計安裝位置不能在其中心位置或者在四周比較近的地方，合適安裝在罐半徑的二分之一的位置。

四、參數設置

調整顯示模塊 PLICSCOM 以用來顯示測量值、儀表調試和診斷，拆卸和安裝過程不必斷電。

（一）量程設定

參數調整是通過“Basic Adjustment”（基本調整）的以下參數開始：選擇菜單“Basic Adjustment”（基本調整），用[OK]鍵確認，這時會顯示 Min-Adjustment（最小調整）。通過[OK]鍵準備編輯百分數值，通過[-＞]鍵選擇需要的菜單，通過[+]鍵設定%數值，通過[OK]鍵確認。這時下面的距離值會出現一閃一閃。輸入空倉時距離值5m，通過OK 鍵存儲，用[-＞]鍵進入到最大調整。輸入滿倉時距離值1m（保留1m空間）

（二）介質選擇

該料倉為固體料倉，在“Medium”中選擇“Solid”。

（三）容器形狀該容器選擇料倉或料斗

該料倉為筒倉，在“Vessel form”中選擇“Silo”。

五、常見故障處理

因為現場環境復雜，長期使用料位計常見故障如下：

1.沒有數據顯示，測量輸出4-20mA 信號，不顯示，需要測量電壓并檢查接線情況；

圖1

2.測量數據來回波動，測量輸出4-20mA 信號，不能正常顯示，首先需要檢查電纜線路是否有破損，如沒有，需要重新調試參數或通過PACTware 軟件重新計算設置積分時間數據；

3.測量電流信號大于 22mA或低于4mA，原因是電子部件損壞，應技術更換儀表或進行修理；

4.天線結疤問題可使用壓縮空氣進行吹掃（或清水沖洗）。還可以使用酸性清洗液對堿性結疤進行清洗，清洗過程中不能進行物料料位測量。

此外，可通過PLICSCOM模塊顯示的代碼來進行故障判斷：E013表示預熱狀態或沒有回波，需重新安裝或重置參數；E017表示最大與最小調整間差值太小，需再次進行調整增大差值；E036表示軟件無法正常運行，需軟件升級或儀表修理；E041表示硬件、電子部件故障，需更換儀表或退回修理。

六、總結語

綜上所述，了解了VEGAPULS68雷達式料位計的測量原理、安裝注意事項、基本參數設置和常見故障處理方法。由于該料位計操作簡單、調試方便而且可靠性強，在工業領域得到廣泛應用。