一種雷達(dá)式料位計(jì)在燒結(jié)料倉(cāng)的研究與應(yīng)用

胡亞帥 河鋼股份有限公司邯鄲分公司自動(dòng)化部

一、應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)情況簡(jiǎn)介

河鋼集團(tuán)邯鋼公司邯寶煉鐵廠燒結(jié)破碎倉(cāng)負(fù)責(zé)360平燒結(jié)機(jī)配料工作，四個(gè)漏斗型料倉(cāng)頂部裝有VEGAPULS68雷達(dá)式料位計(jì)測(cè)量物料高度，通過(guò)料位計(jì)測(cè)量保證了各項(xiàng)物料數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，確保燒結(jié)機(jī)配料比例達(dá)標(biāo)，滿足生產(chǎn)要求。

二、VEGAPULS68雷達(dá)式料位計(jì)

（一）雷達(dá)式料位計(jì)簡(jiǎn)介

雷達(dá)式料位計(jì)是一種根據(jù)時(shí)間行程原理計(jì)算料位的測(cè)量?jī)x器，由于發(fā)出的雷達(dá)波的運(yùn)行速度可看作光速，運(yùn)行的時(shí)間通過(guò)內(nèi)部元件轉(zhuǎn)化成料位信號(hào)。由料位計(jì)射出的高頻脈沖信號(hào)，當(dāng)信號(hào)傳到測(cè)量介質(zhì)表面將反射回被探頭收發(fā)器接收，此時(shí)接收的距離信號(hào)可以被轉(zhuǎn)換介質(zhì)料位的信號(hào)。

VEGAPULS68雷達(dá)式料位計(jì)包括以下幾個(gè)部分：外殼罩蓋（可選帶PLICSCOM）；外殼及電子部件；萬(wàn)向節(jié)和法蘭；喇叭口天線。

（二）測(cè)量原理

雷達(dá)波作為特殊的一種電磁波，雷達(dá)式料位計(jì)通過(guò)電磁波的獨(dú)特性質(zhì)從而對(duì)物料料位實(shí)施檢測(cè)。電磁波與可見(jiàn)光的物理性質(zhì)較像，傳播速度可近似光速，頻率在300MHz-3000GHz范圍內(nèi)，在含有水蒸汽、粉末灰塵等干擾因素的環(huán)境里也可以穿透。一旦遇到物料容易反射回來(lái)，被檢測(cè)的物料導(dǎo)電性能、介電常數(shù)于反射的信號(hào)成正比。雷達(dá)波的射出的角度愈小，發(fā)射頻率愈高，在單位面積上獲得能量會(huì)愈多，信號(hào)減損愈少，實(shí)際效果就會(huì)測(cè)量的愈好。

信號(hào)射出，回波反射，再次接收，這是雷達(dá)式料位計(jì)的基本測(cè)量原理。料位計(jì)的天線通過(guò)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(hào)。電磁波信號(hào)從射出到返回的時(shí)間與料位計(jì)距離物料面實(shí)際的距離為比例關(guān)系。

用公式表示：h= H-vt/2

其中h表示物位；H表示倉(cāng)高；v表示電磁波速度；t表示信號(hào)從射出到返回的時(shí)間。

VEGAPULS68采用K-頻段，用于連續(xù)測(cè)量固體料位，料位計(jì)的螺紋或者法蘭的密封面作為其檢測(cè)基準(zhǔn)，距離天線末端的最小400mm，測(cè)量范圍最大70m，能夠進(jìn)行空倉(cāng)測(cè)試，測(cè)量條件-20℃至+70℃。

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

三、安裝注意事項(xiàng)

第一，檢測(cè)的物料為液態(tài)，物料面和料位計(jì)的中軸是垂直關(guān)系；檢測(cè)物料為固體，因?yàn)槲锪洗嬖诙逊诺慕嵌龋衔挥?jì)需要偏出相應(yīng)的角度。

第二，在發(fā)射范圍內(nèi)不能存在障礙物。尤其在距離天線近端的三分之一錐形發(fā)射范圍內(nèi)不能有障礙物，因?yàn)闀?huì)有虛假的反射信號(hào)影響。如果無(wú)法消除，可以通過(guò)折射板將反射的干擾信號(hào)過(guò)濾。

第三，盡量把物料的投料口閃開(kāi)，消除不真實(shí)的干擾信號(hào)。

第四，如果料倉(cāng)為拱形罐狀，料位計(jì)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(shù)設(shè)置

調(diào)整顯示模塊 PLICSCOM 以用來(lái)顯示測(cè)量值、儀表調(diào)試和診斷，拆卸和安裝過(guò)程不必?cái)嚯姟?/p>

（一）量程設(shè)定

參數(shù)調(diào)整是通過(guò)“Basic Adjustment”（基本調(diào)整）的以下參數(shù)開(kāi)始：選擇菜單“Basic Adjustment”（基本調(diào)整），用[OK]鍵確認(rèn)，這時(shí)會(huì)顯示 Min-Adjustment（最小調(diào)整）。通過(guò)[OK]鍵準(zhǔn)備編輯百分?jǐn)?shù)值，通過(guò)[-＞]鍵選擇需要的菜單，通過(guò)[+]鍵設(shè)定%數(shù)值，通過(guò)[OK]鍵確認(rèn)。這時(shí)下面的距離值會(huì)出現(xiàn)一閃一閃。輸入空倉(cāng)時(shí)距離值5m，通過(guò)OK 鍵存儲(chǔ)，用[-＞]鍵進(jìn)入到最大調(diào)整。輸入滿倉(cāng)時(shí)距離值1m（保留1m空間）

（二）介質(zhì)選擇

該料倉(cāng)為固體料倉(cāng)，在“Medium”中選擇“Solid”。

（三）容器形狀該容器選擇料倉(cāng)或料斗

該料倉(cāng)為筒倉(cāng)，在“Vessel form”中選擇“Silo”。

五、常見(jiàn)故障處理

因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜，長(zhǎng)期使用料位計(jì)常見(jiàn)故障如下：

1.沒(méi)有數(shù)據(jù)顯示，測(cè)量輸出4-20mA 信號(hào)，不顯示，需要測(cè)量電壓并檢查接線情況；

圖1

2.測(cè)量數(shù)據(jù)來(lái)回波動(dòng)，測(cè)量輸出4-20mA 信號(hào)，不能正常顯示，首先需要檢查電纜線路是否有破損，如沒(méi)有，需要重新調(diào)試參數(shù)或通過(guò)PACTware 軟件重新計(jì)算設(shè)置積分時(shí)間數(shù)據(jù)；

3.測(cè)量電流信號(hào)大于 22mA或低于4mA，原因是電子部件損壞，應(yīng)技術(shù)更換儀表或進(jìn)行修理；

4.天線結(jié)疤問(wèn)題可使用壓縮空氣進(jìn)行吹掃（或清水沖洗）。還可以使用酸性清洗液對(duì)堿性結(jié)疤進(jìn)行清洗，清洗過(guò)程中不能進(jìn)行物料料位測(cè)量。

此外，可通過(guò)PLICSCOM模塊顯示的代碼來(lái)進(jìn)行故障判斷：E013表示預(yù)熱狀態(tài)或沒(méi)有回波，需重新安裝或重置參數(shù)；E017表示最大與最小調(diào)整間差值太小，需再次進(jìn)行調(diào)整增大差值；E036表示軟件無(wú)法正常運(yùn)行，需軟件升級(jí)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(jié)語(yǔ)

綜上所述，了解了VEGAPULS68雷達(dá)式料位計(jì)的測(cè)量原理、安裝注意事項(xiàng)、基本參數(shù)設(shè)置和常見(jiàn)故障處理方法。由于該料位計(jì)操作簡(jiǎn)單、調(diào)試方便而且可靠性強(qiáng)，在工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。