雷達料位在長鋼8號高爐應用實踐

張建國，李艷紅，白 強，張建波

（首鋼長治鋼鐵有限公司煉鐵廠，山西 長治 046031）

首鋼長治鋼鐵有限公司（全文簡稱長鋼）煉鐵廠高爐是全廠的核心，而首當其沖的是高爐的“眼睛”爐膛料位，料位的準確測量是生產中的一項重要參數，由于高爐下料時粉塵大，生產過程溫度非常高（平常180℃，高時可達400℃），測量環境比較惡劣，高爐的料位測量一直是個難題，長期以來，作為傳統應用的機械探尺常規使用中比較穩定，抗干擾能力強，適合高爐自動控制下料，但作為機械行程的接觸性測量也有他的劣勢，當碰到空料線，比如高爐的噴涂或大修時，料線需要下降到20 m以下，機械探尺就愛莫能助了，這時雷達料位作為料位唯一“眼睛”起到了很大的作用。

1 過去高爐空料線工藝存在問題

2019年11月煉鐵8號高爐噴涂降料面作業中，當料面下降到5 m左右時使用中的雷達料位顯示值不動，儀表維修工采取了各種措施，也沒有效果，最后只能通過計算和預估降了料面，第二天休風后拆下，卻發現雷達并沒有損壞，但是由于當時高溫，水蒸汽大，高爐爐殼不規整，雷達信號障礙反射干擾多，當料面降下后，有一根鋼帶吊在空中晃動，雷達識別到最高處信號回波也較強，該雷達沒有很好的排除干擾措施，所以導致該雷達在關鍵時刻無法正確識別有效料位信號，不能發揮出其應有功能，成為了一臺廢表。

2 安裝上新雷達料位計后的效果

出現問題后經過分析原雷達存在的問題，多方考察最終選擇了VEGA公司的VEGAPULS 64系列超高頻新型雷達，該雷達經歷了將近一年多的正常運行，特別是在2021年1月10日的噴涂降料面，經歷了同樣工況下的考驗，當高爐加料前爐頂焊接時短時出現強干擾后，進行了成功的屏蔽，出色的完成了任務。

3 雷達料線的選型問題及處理

3.1 雷達探尺料位的選型

雷達頻率選擇原來雷達是26 GHz，其發射角約達10°左右，新的80 GHz雷達發射角只有3°，新的電子部件使信號也得到了增強。當到達20 m時，天線面積直徑可達4 m以上，而選用80 GHz雷達，其天線面積直徑只有2 m，由于爐內結構復雜，這樣可以獲得明顯更強的聚焦能力，雷達波信號規避了障礙干擾，測量變得更加準確和可靠。

舊雷達天線面積大，爐殼上的1根鋼帶就讓該表擱淺，如果是這種新雷達，這個現象就不會出現，如圖1所示，10°的發射角比3°的大的多。

圖1 雷達波發散面積示意圖

3.2 雷達的降溫措施

結合以往的儀表使用降溫經驗，及多年現場實際應用積累，長鋼采用法蘭型加氮氣吹掃直接測量的方式將雷達裝入高200 mm的圓柱體接管內，雷達頂端與圓接管頂端用法蘭牢牢緊固，底部焊接在爐殼上部，同時在圓柱體上安裝多個壓縮氮氣孔通道，注入氮氣吹掃以降低雷達料位計法蘭處的過程溫度，同時對雷達進行外圍吹掃，形成保護氣流，圓柱體同時也是高爐和雷達的散熱通道，整體效果優良。

3.3 雷達的天線問題

高爐和其上部爐頂料罐之間的均壓過程，可能會引起高爐內部壓力的波動，這樣的波動會引起高爐內部的物料向頂部的濺射，安裝的雷達傳感器的測量天線在常年累月的使用中，爐內熾熱的物料顆粒可能恰好夾在喇叭天線的根部如圖2，導致雷達發波錐的損壞如圖3。

圖2 舊天線帶有發波錐

圖3 損壞的發波錐

原雷達是喇叭型天線設計，發波錐內嵌在喇叭的根部，在使用一段時間后，爐況不好情況下會出現喇叭天線內發波錐被濺射高溫料渣損壞情況，新高頻雷達是透鏡天線設計，是封閉的天線系統，對沉積物和污垢不敏感，抗干擾能力更強，新雷達天線如圖4所示。

圖4 新雷達透鏡天線設計

3.4 雷達的可操作性

新裝雷達探尺具備了與手機APP軟件通過藍牙進行通訊修改參數的功能，可以在VEGA應用程序中存取所有數據：測量值、事件存儲器和傳感器狀態顯示，回波曲線。藍牙通訊遠距離查看信息方便現場操作，可以在儀表25 m范圍內進行操作和診斷，對回波曲線進行分析，對干擾進行屏蔽，方便了在爐頂安全區域操作，不用和其他儀表一樣必須在環境不太好的儀表安裝位置近端操作。

4 結語

長鋼8號高爐雷達探尺料位更換改造后已經穩定運行2 a，并且兩次出色地完成了高爐的降料面以及后來的加料升料面工作，VEGA雷達的耐用性和良好的操作性給長鋼留下了深刻的映象。