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    詳述雷達物位計在石灰石倉位物位測量中的應用

    發表時間:2019-04-16   點擊次數:514 技術支撑:1560-1403-222
       物位計在電力工業生產過程中主要測量固體和液體的物位,種類繁多,有塊料、粉料、顆粒料,有酸液、堿液等。這些物質的介電常數、容重、溫度、壓力等各不相同,過去主要选拔接觸測量,如導波纜、音叉、阻旋、重錘、浮球及電容等。在利用中由于被檢測介質的物理狀態及化學成分的變化出現各種問題,如頻繁的虛假料位、斷纜、堵料及突變等,且維護量、維護費用大。

    石灰石濕法煙氣脫硫系統的維護日常化和監控組織的系統化邁進,脫硫檢測的各個環節會出現數據檢測失真狀態,直接影響到系統運行,加大了維護的頻率。現場情況

    我廠脫硫腐蝕性液位測量和石灰石料位的測量工況是:鍋爐燃燒后產生的煙氣通過吸收塔時,由石灰石漿液泵混合的石灰石漿液打人吸收塔內噴淋,煙氣中的酸性二氧化硫中和,過濾后的煙氣排出。從工藝上看,煙氣在進人吸收塔前的溫度是比較高的。一般情況下,出口處的溫度在120℃旁边,此中還含有數量的粉煤灰。通過噴淋煙氣二氧化硫中和凈化,在吸收塔的底部經過攪拌后通過排出泵排出。吸收塔中的液位測量是控制漿液泵定時工作的主要依據。對該漿液池液位儀表的檢測溫度有必定要求,過程檢測溫度應該在80℃当中,儀表要具有势必的抗濕度防護功能,反應速率快,抗干擾本事強。

    另外,我廠石灰石倉雷達物位計采用導波雷達鋼纜形式,鋼纜作為天線伸人料倉直到倉底。導波天線伸人容器中并和粉料接觸,屬于接觸式測量,導波纜繩容易磨損甚至被拉斷,在上下料、負壓風機運行時,導波纜繩擺動,經常出現虛假料位問題。如果導波纜繩掉進倉內,會直接影響設備的運行,對正常生產和測量造成不利影響。下面介紹非接觸測量雷達物位計—脈沖雷達物位計在脫硫生產工藝中的應用。

    2雷達物位計儀表測量與一般儀器測量差别的特點
    2.1雷達儀表的測量原理
    隨著傳感器及軟件技術的發展,20世紀九十年代末,工業測控開始逐漸使用雷達測距技術。它抗干擾能力強,測量準確。雷達的微波技術早應用于軍工,隨著微波技術的不斷發展,雷達技術在通信及工業測控中廣泛應用。通過對差异微波頻率段的查究,在工業生產中变成一套灵验的雷達測距技術的解決方案。微波叫電磁波,頻率范圍為300 MHz300 GHz,傳播速率為3 x lOBm/s,其穿透力強,傳播速率不受粉塵、蒸汽影響,衰減也很小,物料的溫度、壓力、密度幾乎不影響其測量的準確性。工業雷達使用微波的吸收和反射原理,根據被測量介質的介電常數來界定雷達的运用地势,分為分别微波頻率段的微波雷達儀表,个中有300 MHz一1.5 GHz的導波纜式雷達「接觸式」、6 GHz的非接觸式雷達及26GHz小角度的高頻非接觸雷達。我們在利用時是根據被測介質的物理狀態「比方蒸汽、粉塵、吸附、溫度、壓力、酸堿性」來確定哪種形势的雷達儀表測量灵验準確和免維護。
    雷達是可以穿透被測介質的,空氣的介電常數。=1,水的。=4一88 ,  100 0C時水。=55. 1,水蒸氣。=1. 007 85 ,碳酸鈣。= 6. 1-9. 1,煤「粉末、精細」。=2一4。因此,微波對被檢測介質是有要求的。运用哪種頻率段的微波和利用哪種地势測量成绩是我們必要探索的,同時要袪除由于現場實際安裝情況給雷達帶來不穩定的身分。
    雷達儀表是靠檢測被測介質反射回波從而檢測出液位的高度的。被檢測介質水的介電常數。為50 } 80,微波難被吸收,所以檢測的成果是明顯的。微波的傳輸速率為光速,因此壓力和溫度對微波穿射速率的影響出格小,不妨,它是一種梦想的檢測工具。2.2與一般儀器測量差别的特點
    在吸收塔、己二酸池中,水流湍急,方便酿成接觸式儀表在利用中因为磨損而發生故障。被測介質有酸性或堿性,浸泡在這種液體中,金屬的氧化速率會加快,于是,接觸式儀表不適用,應選擇非接觸儀表。非接觸的液位儀表有超聲波式液位和雷達式液位兩種。超聲波式液位儀表的檢測液位高度是靠變送器前面的換能器發出聲納波反射測量的,影響該聲納速度的外界條件许多,上傳的數據不穩定。儀表對聲納波的接收是不便当識別的,所以它不適應。
    6 GHz雷達液位儀表的優越性比較突出。雷達的天線原料有PP, PVDF, PTFE多種材質,不妨滿足分别介質、酸堿液體的帶壓測量。因为水的反射性好,是以安裝時簡單。水蒸氣自己是水,在蒸汽較大時水蒸氣會把微波反射回去,會出現檢測不到液面等情況。于是,在選擇雷達液位儀表時這點必須謹慎。若是出現類似的液位測量,應該根據微波的特性選擇分别頻率段的雷達儀表來進行檢測。應選擇低頻、波長長的雷達儀表,比方6 GHz的微波頻率。雷達液位儀表的反應時間,抗干擾能力強,缺點是測量數據方便突變。
    為了避免出現數值的突變與跳動,安裝時應回避出人水口,池、槽中間有攪拌和抽水泵時應選擇水流平穩的工作區。

    其安裝位置如圖1所示。
    雷達物位計

    下面以我廠己二酸池液位測量儀—古大GDRD51脈沖雷達物位計為例,介紹雷達液位儀表的使用方法。
    該儀表適用于腐蝕性液體場合。它通過天線發射極窄的微波脈沖,以光速在空間傳播,碰到被測介質外表其部门能量被反射回來,被同一天線接收。發射脈沖與接收脈沖的時間間隔與天線到被測介質外貌的距離成正比。因为電磁波的傳播速率高,存在測量盲區,但能够通過調整安裝法蘭高度灵验避開盲區問題。盲區默示圖如圖二所示。
    雷達物位計

    圖2中,測量的基準面是螺紋或法蘭的密封面。使用雷達液位計時,務必保證高料稠不能進人測量盲區。

    3雷達儀表的測量方法
    3.1液體料位的測量
    GDRDS X系列產品拔取出格的解調技術,能够準確識發射脈沖與接收脈沖的時間間隔,從而計算出天線被測介質表面的距離。因为选取了的微處理器和獨特的CHODIS-COVERY回波處理技術,其可能應用于各種復雜工況。它在多個虛假回波的工況下可能正確確認回波,獲得準確的測量結果。其多種過程連接方式和天線型式適用于各種復雜工況,如高溫、高壓、小介電常數介質的測量。它选取脈沖工作方式,發射功率低,適用于各種金屬、非金屬容器,對人體和環境無傷害。全鋁外殼質量輕,硅橡膠密封不妨整个浸泡于液體中。天線原料選用PTFE原料,嚴密防腐。全中文菜單使調整輕松簡單。兩線、四線接線方式,具有更廣泛的選擇。調整模擬量4一20 mA時可通過現場顯示調整模塊對現場的低位、高位進行設定,同時與系統的距離應,保證輸出線性的穩定。它可針對分别被測介質的表面狀態「是否有波動、有泡沫」進行相應調整,對很不服穩的攪拌液體、外观有雜物的液體進行檢測「利用導波管測量」。在測量時會出現儀表量程的4一20 mA小于被測液體的實際量程,以是需要擴大儀表的檢測范圍。儀表所有的調試步驟均有华文菜單提示操作,簡單方便。對傳感器的工作狀態,儀表現場的顯示形势有空高值、料高值、百分比、電流輸出等。倉內或槽內的物料狀態可通過現場曲線回波進行觀察。

    3.2固體料位的測量
    固體料位儀表的利用比選型復雜,因為被檢測的介質是不規則物理形態。我廠运用的碳酸鈣屬于強粉塵固體,倘若依照常規的办法選擇料位儀表,導波雷達測量不志向「會出現粘合吸附問題」。用超聲波測量,其聲納波是直線傳播的,碰到障礙物會反射,對平穩的液體不妨,假使是凹凸不平的堆料和凹角下料就不可以了。其他可選儀表有雷達儀表「接觸式與非接觸式」和電容射頻導納式儀表「接觸式」。碳酸鈣為粉灰狀固體,有時中間會含有塊料,對接觸式儀表的電極和導波纜繩的磨損和拉力很大。導納式電容儀表安裝時,絕緣重要。在實際碳酸鈣灰庫下料過程中,粉塵會很大,會把雷達的導波纜繩和導納電容儀表的電極粘住,以至于雷達會傳出虛假信號,射頻導納電容的電容量會突變或不變化。因此,接觸式儀表不太適合強粉塵固態物料的檢測。碳酸鈣粉的介電常數。=7,對雷達料位儀表的選型上有的要求。低頻導波式雷達是不適用的,6 GHz的普通非接觸式雷達是不可取的。微波頻率低會影響到天線的發射角巨细。雷達液位儀表的天線開角為250,適用于水,不能够測量小介電常數的強粉塵固體,即使大喇叭天線的發射開角也為140,不可以。微波天線開角會增大被檢測介質在倉底的覆蓋面積,能量很分散,干擾回波很凌亂「由倉內的固定障礙物和上下料的干擾变成」,無法集中微波的功率,得不到灵验的雷達回波。即使有回波,也會在屏幕上出現鋸齒狀波形,把灵验回波的峰值給分散了,檢測時會很不穩定。通過現場的實際解析,查考相關強粉塵的雷達物位儀表的使用成效,我們選擇使用26 GHz高頻雷達物位儀表測量碳酸鈣粉。26 GHz雷達的微波天線發射開角是80,可有效檢測不規則的料面,同時可躲避影響測量成果的障礙物。微波覆蓋面積小,能量集中,可有效穿透粉塵。8“天線開角的正切值為0. 14,在12 m測量距離的微波倉底覆蓋面積為1.68耐,還是很容易躲避上下料流對儀表的干擾的。安裝時,因为天線的尺寸很小,可安裝旋轉式萬向節,可在倉上選擇安裝地点。萬向節旋轉暗指圖如圖三所示。安裝應回避出人料口,注意密封。如果法蘭安裝密封欠好,上料和下料時的粉塵會從儀表周圍擴散,時間長了會出現堵住天線口的問題。
    雷達物位計
    圖3萬向節旋轉示意圖
    我廠石灰石倉料位計选拔GDRD58系列26 GHz型,它適合強粉塵、易結晶、結露場合,其波束角小,能量集中,抗干擾本事強,具有極高的測量準確度和可靠性。它天線尺寸小,便于安裝、加裝防塵罩等天線防護設施;測量盲區小,對小罐測量能赢得良好的效果;波長短,對小顆粒物質的料位測量適合。它选取的微處理器和獨特的ECHODISCOVERY回波處理技術,能够應用于各種復雜工況。
    选取脈沖工作方式,發射功率低,適用于各種金屬、非金屬容器,對人體和環境均無傷害。全鋁外殼質量,硅橡膠密封可以举座浸泡于液體中。有兩線、四線接線方式可選擇,萬向節設計使測量應對自如。全中文菜單使調整輕松簡單。
    物料的性質、狀態可調整。在回波曲線中要是出現峰值高且是空料的情況,不妨斷定倉內存有固定障礙物或倉內有高的堆積料位,認定該顯示為虛假料位。這時把人工實測的數值輸人到虛假數值中進行窜改和曲線。假使沒有回波或傳感器屏幕上顯示如圖四所示的正常回波波形,應該檢查天線是否給堵住了或有其他干擾情況。強粉塵的工礦儀表應密封安裝,避免出現安裝孔出現粉塵堆積現象。
    雷達物位計
    圖4正常回波示意圖

    4現場應用
    我廠质料位系統結構如圖五所示,為導波纜繩式料位,運行一段時間后坏处頻繁。鋼纜作為天線伸人料倉倉底,屬于接觸式測量。介質石灰石粉是強粉塵固體,纜繩吸附介質,出現不變化料位、在上下料和負壓風機運行時擺動的假料位。
    在實際下料過程中,因为粉塵很大,把導波纜繩粘住,以至于傳出滿倉的虛假信號或信號不變化。
    雷達物位計
    圖5料位系統結構
    我們撤退了導波鋼纜天線,控制板改造為26 GH,高頻雷達模塊,天線尺寸小,帶有旋轉萬向節,可在倉上選擇安裝场所。微波天線發射開角定為80,可灵验檢測不規則料面,躲避影響測量成绩的障礙物。微波能量集中,可灵验穿透粉塵。8“天線開角的正切值為0.14,在12 m的測量距離微波倉底覆蓋面積為1.68 m2,可躲避上下料流對儀表的干擾。對于錐形平頂倉,料位計的佳安裝地方在頂部中央,能够保證準確測量到容器底部。要回避出人料口,做好密封工作。天線伸出方倉頂部出口10 mm,保證回波不遇到障礙物。針對室外安裝特點,為了防潮,擰緊電纜密封套,在電纜進線口處使電纜向下彎曲。維護方面,做好料位法蘭安裝時的良好密封,并定期檢查。加強接線檢查,做好石灰石倉防水工作,避免塊料堆積。加強人員培訓,可通過回波曲線判斷設備問題。
    現場選取相應的非接觸式物位計作為脫硫生產工藝的連續檢測、凹凸位檢測。結果證明,改造是可行的,效果理想,降低了石灰石倉料位缺陷,且使脫硫系統穩定運行。下一步將引人一同壓縮空氣進行料位天線吹掃維護。


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