譚戈　張豪

摘 要：本文概述介紹幾種目前在測(cè)量料倉(cāng)料位中，應(yīng)用較為廣泛的料位計(jì)，通過(guò)分析和比較，選擇雷達(dá)料位計(jì)作為測(cè)量冶金行業(yè)煤倉(cāng)料位的核心設(shè)備，并簡(jiǎn)要說(shuō)明雷達(dá)料位計(jì)的日常使用和維護(hù)方法，基本故障判斷處理思路，為設(shè)備準(zhǔn)確檢測(cè)打下基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：煤倉(cāng)；料位；雷達(dá)料位計(jì)；維護(hù)

中圖分類號(hào)：TD529 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）23-0072-02

0 前言

冶金企業(yè)日常生產(chǎn)過(guò)程中，為各個(gè)生產(chǎn)工序提供原煤，是綜合料場(chǎng)尤為重要的工作。當(dāng)原煤進(jìn)入料場(chǎng)后，需要通過(guò)料倉(cāng)存儲(chǔ)并轉(zhuǎn)運(yùn)。倉(cāng)內(nèi)料位的高低，將會(huì)直接影響到運(yùn)輸作業(yè)效率，甚至是整個(gè)企業(yè)生產(chǎn)的平穩(wěn)順行。因此，如何實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的檢查煤倉(cāng)的存料情況，在高效率的生產(chǎn)中變得越來(lái)越重要。

1 料位計(jì)概述

現(xiàn)階段，煤倉(cāng)料位測(cè)量有多種原理和方式，冶金行業(yè)中常用的有：核輻射、稱重、重錘、雷達(dá)幾種料位計(jì)，都各有特點(diǎn)，但在綜合比較之后，選擇了雷達(dá)料位計(jì)計(jì)作為測(cè)量煤倉(cāng)料位的測(cè)量設(shè)備。

（1）核輻射計(jì)。主要有輻射源、檢測(cè)接收器、二次表組成，一般采用Co-60和Cs-137發(fā)射的伽馬射線，能夠穿透料倉(cāng)和原煤，在倉(cāng)底裝有伽馬射線的檢測(cè)接收器。當(dāng)煤倉(cāng)進(jìn)過(guò)輸煤、儲(chǔ)煤后，料位會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化，伽馬射線穿過(guò)原煤后也會(huì)有所不同，檢測(cè)接收器測(cè)出此時(shí)的伽馬射線，即能通過(guò)計(jì)算公式測(cè)出原煤堆積厚度，并在二次表中進(jìn)行顯示。

該檢測(cè)設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)在與維護(hù)量低、可靠性高、維護(hù)簡(jiǎn)單方便，在煤礦行業(yè)占有相當(dāng)高的份額，但其自身的輻射特性，也為其帶來(lái)不利影響：1）審批手續(xù)復(fù)雜；2）防護(hù)等級(jí)要求高；3）巡檢和防丟失力度大，都會(huì)帶來(lái)維護(hù)和管理成本劇增，而且對(duì)于設(shè)備停止使用后的輻射源回收，更是紛繁復(fù)雜的過(guò)程。[1]

（2）稱重料位計(jì)。由電阻應(yīng)變式傳感器和二次表組成，不與原煤發(fā)生直接接觸，在料倉(cāng)的鋼結(jié)構(gòu)支撐上安裝應(yīng)變式傳感器，當(dāng)倉(cāng)內(nèi)原煤量發(fā)生變化時(shí)，在電阻應(yīng)變式傳感器上的作用力也會(huì)發(fā)生相應(yīng)改變。雖然變化幅度很小，但是還是能夠準(zhǔn)確的測(cè)量，阻值會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化，二次表向應(yīng)變式傳感器供電，通過(guò)輸出的毫伏級(jí)電壓信號(hào)，即可轉(zhuǎn)換為料位高度信號(hào)，在中控室上位機(jī)監(jiān)控畫面中顯示。

該設(shè)備不受高溫、粉塵及原煤質(zhì)量的影響，檢測(cè)準(zhǔn)確，但是在日常巡檢中，需要注意倉(cāng)壁不能與框架結(jié)構(gòu)發(fā)生接觸或擦靠，從而影響電阻應(yīng)變式傳感器的準(zhǔn)確性，由于框架結(jié)構(gòu)原因，要發(fā)現(xiàn)接觸或擦靠十分困難，也為日常維護(hù)帶來(lái)一定困難，在巡檢過(guò)程中也發(fā)現(xiàn)過(guò)損壞情況，為焊工的地線搭接到倉(cāng)壁，通過(guò)金屬導(dǎo)電性，導(dǎo)致電阻應(yīng)變式傳感器內(nèi)部接線燒毀，針對(duì)此種現(xiàn)象，在加強(qiáng)操作人員的教育工作同時(shí)，也一定要在完成安裝工作后，進(jìn)行上下限位器的連接，及等電位線安裝調(diào)試，避免損壞情況的發(fā)生。[2]

（3）重錘料位計(jì)。重錘料位計(jì)的使用范圍相當(dāng)廣泛，粉狀、顆粒狀、塊狀物料都能適用。由可逆電機(jī)、鋼纜、重錘頭、限位保護(hù)裝置構(gòu)成，在設(shè)定的固定時(shí)間或者中控室給出測(cè)量電接點(diǎn)信號(hào)發(fā)出后，料位計(jì)內(nèi)部電機(jī)開始工作，錘頭帶動(dòng)鋼纜下探，當(dāng)?shù)竭_(dá)原煤料層后，重錘受到下降阻力，控制電腦檢測(cè)到該阻力后，立即停止下探動(dòng)作，并發(fā)出收回命令，電機(jī)回轉(zhuǎn)，鋼纜收回。鋼纜下探的距離即為料倉(cāng)所?？臻g高度，料位計(jì)電腦自行計(jì)算出煤倉(cāng)高度減去空間高度，及得到原煤在料倉(cāng)中的存儲(chǔ)高度。

重錘料位計(jì)的日常維護(hù)量較大、故障點(diǎn)較多（鋼纜、電機(jī)），安裝位置要求較高，最好是在煤倉(cāng)的中心位置，但此處多為輸送原煤的入料口；該煤倉(cāng)較高，達(dá)到55米，對(duì)于鋼纜的質(zhì)量要求高；為非連續(xù)測(cè)量設(shè)備，對(duì)于料位的實(shí)時(shí)掌控性較差。

（4）雷達(dá)料位計(jì)。雷達(dá)料位計(jì)由發(fā)射接收裝置、信號(hào)處理器、操作面板幾部分組成，其測(cè)量原理是利用能量很低的極短的微波脈沖通過(guò)天線系統(tǒng)發(fā)射并接收，該微波脈沖的物理特性與光相似，傳播速度近似光速，其頻率為300MHz-3000GHz，可以輕易穿透蒸汽、粉塵等干擾源，遇到障礙物即反射，產(chǎn)生回波信號(hào)，運(yùn)行時(shí)間可以通過(guò)電子部件被轉(zhuǎn)換成料位信號(hào)，如果被測(cè)物料導(dǎo)電性好，則回波信號(hào)越強(qiáng)，更易于接收。[3]

雷達(dá)料位計(jì)的優(yōu)勢(shì)在于：1）發(fā)射接收頻率高，不易干擾；2）操作簡(jiǎn)單，調(diào)試方便；3）易于維護(hù)、可靠性高；4）可在惡劣環(huán)境下連續(xù)準(zhǔn)確的使用。

2 雷達(dá)料位計(jì)在煤倉(cāng)的應(yīng)用

在煤倉(cāng)儲(chǔ)運(yùn)原煤的過(guò)程中，使用的是雷達(dá)料位計(jì)作為料位信號(hào)的檢測(cè)設(shè)備，型號(hào)為：德國(guó)VEGA PULS68型雷達(dá)料位計(jì)，規(guī)格為兩線制，輸出信號(hào)4-20mA，PROFIBUS PA協(xié)議，調(diào)整顯示模塊PLICSCOM顯示，最大測(cè)量范圍75米，螺紋A，過(guò)程溫度-200∽400℃，測(cè)量偏差±2mm，見圖1。

現(xiàn)場(chǎng)安裝完成后，通過(guò)配電隔離器，為該雷達(dá)料位計(jì)提供24VDC電源，并將料位計(jì)測(cè)量后輸出的對(duì)應(yīng)料位高度的4-20mA信號(hào)送至PLC模擬量模板，最終在上位機(jī)監(jiān)控畫面中顯示，達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)控測(cè)量數(shù)據(jù)的目的。

日常使用中，需要經(jīng)過(guò)以下幾個(gè)步驟：

（1）擰開外殼罩蓋，向左轉(zhuǎn)動(dòng)取出調(diào)整/顯示模塊PLICSC- OM，取下電纜入口密封蓋，將電纜從密封口穿入。

（2）完成24VDC電源接線，并安裝好調(diào)試面板，會(huì)有幾分鐘的自檢：電子部件的內(nèi)部檢驗(yàn)→顯示儀表類型、軟件版本號(hào)、傳感器出廠編號(hào)→輸出電流信號(hào)并顯示，如有故障則跳轉(zhuǎn)至故障編號(hào)。

（3）參數(shù)設(shè)定：1）最小調(diào)整。將測(cè)量值顯示更換至主菜單，按鍵[OK]；選擇菜單“Basic Adjustment”（基本調(diào)整），按鍵[OK]確認(rèn)，出現(xiàn)Min-Adjustment（最小調(diào)整）；輸入空倉(cāng)時(shí)料位計(jì)至底部的距離值，對(duì)應(yīng)0.0%，按鍵[OK]，完成最小調(diào)整設(shè)定，下一步進(jìn)入最大調(diào)整。2）最大調(diào)整。按照最小設(shè)定，設(shè)定最大調(diào)整值，即是滿倉(cāng)時(shí)的距離值，只需要設(shè)定發(fā)射筒長(zhǎng)度，一般為0.5m，即可，對(duì)應(yīng)100%，按鍵[OK]，完成設(shè)定。3）介質(zhì)選擇。每種介質(zhì)都有自己對(duì)應(yīng)的反射特性，液體的干擾主要來(lái)自介質(zhì)表面波動(dòng)和泡沫，固定主要來(lái)自于粉塵和堆料角度。煤倉(cāng)里的原煤，應(yīng)選擇“Solid”里的“切片或碎石”選項(xiàng)，保證傳感器與被測(cè)介質(zhì)的反射特性相匹配，測(cè)量更加準(zhǔn)確。4）容器形狀。容器形狀也會(huì)影響測(cè)量，固體里的容器形狀多為料倉(cāng)或料斗。5）阻尼。主要作用是減少測(cè)量值顯示的波動(dòng)，數(shù)值設(shè)置得越大，積分時(shí)間越長(zhǎng)，傳感器對(duì)于測(cè)量值變化的反應(yīng)會(huì)延遲，一般設(shè)定在5-7s。6）線性化曲線。容器內(nèi)的物位變化大多不呈線性上升趨勢(shì)，即需要進(jìn)行線性化處理，通過(guò)啟動(dòng)一個(gè)合適的曲線，能夠正確顯示容器內(nèi)的料位高低。7）虛假回波存儲(chǔ)。如果容器內(nèi)有固定的安裝物或附著物，都會(huì)造成虛假反射，從而影響測(cè)量效果?？梢酝ㄟ^(guò)該項(xiàng)設(shè)定，在空倉(cāng)時(shí)進(jìn)行干擾源存儲(chǔ)，有效的防止虛假反射。

簡(jiǎn)單步驟為：按鍵[OK]進(jìn)入主菜單，選擇“Service”（服務(wù)），按鍵[OK]確認(rèn)，顯示“False echo memory”（虛假回波存儲(chǔ)）；按鍵[OK]，進(jìn)入“C熱愛它New”（生成一個(gè)新的），輸入傳感器到虛假反射源的距離，按鍵[OK]；在這個(gè)距離范圍內(nèi)的所有被檢測(cè)到得虛假回波都能存儲(chǔ)，并在數(shù)據(jù)中排除，消除了虛假數(shù)據(jù)的干擾。

通過(guò)以上設(shè)置，在長(zhǎng)期的使用過(guò)程中，證明了該設(shè)備的測(cè)量數(shù)據(jù)非常高效、可靠、安全，達(dá)到了在線測(cè)量的效果。

3 雷達(dá)料位計(jì)的維護(hù)及注意事項(xiàng)

（1）在雷達(dá)料位計(jì)的日常使用過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)各種故障，結(jié)合設(shè)備維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，綜合總結(jié)以下幾類顯示錯(cuò)誤故障，達(dá)到快速處理的目的。1）4-20mA信號(hào)不穩(wěn)定或沒(méi)有。信號(hào)不穩(wěn)定，可能由于進(jìn)料速度導(dǎo)致，可以通過(guò)調(diào)整顯示模塊的積分時(shí)間處理；信號(hào)沒(méi)有，需要檢查正負(fù)極接線、供電電壓低或者負(fù)載阻抗太高。2）各種故障代碼顯示。E013沒(méi)有測(cè)量值：處于起機(jī)階段或者傳感器沒(méi)有找到回波信號(hào)；E017最大調(diào)整與最小調(diào)整差值太?。盒枰匦抡{(diào)整該值；E036當(dāng)前軟件不能運(yùn)行：重新啟動(dòng)或者返廠修理；E041硬件故障：更換內(nèi)部元件或返廠修理；

（2）安裝注意事項(xiàng)。1）安裝位置：選擇安裝在容易進(jìn)行接線、調(diào)試的位置，還要方便以后的拆裝工作，盡量避免受限空間；如果不能安裝在倉(cāng)頂?shù)闹醒?，需要通過(guò)料位計(jì)自帶的萬(wàn)向節(jié)進(jìn)行喇叭口的方向調(diào)節(jié)，對(duì)準(zhǔn)料堆。2）避免潮濕：在電纜進(jìn)入雷達(dá)料位計(jì)的入口處需有一個(gè)向下的滴水彎，這樣就能夠讓露水、雨水自然滴下，不進(jìn)入雷達(dá)料位計(jì)內(nèi)部，損壞電路板；3）測(cè)量范圍：注意雷達(dá)料位計(jì)天線與進(jìn)入料倉(cāng)的測(cè)量介質(zhì)料流處，保持50mm以上距離，喇叭口的末端伸入容器內(nèi)至少10mm。

（3）日常維護(hù)注意事項(xiàng)。1）雷達(dá)的發(fā)射接收裝置及喇叭口，要避免沾染物料或過(guò)多的粉塵，否則會(huì)造成雷達(dá)料位計(jì)處于死機(jī)狀態(tài)，無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)量，需要定期處理清掃或者增加壓縮空氣裝置；2）需要接線柱的注意防水密封；3）在調(diào)試和更該參數(shù)之前，需要用專用調(diào)試模塊，記錄當(dāng)前參數(shù)，謹(jǐn)防數(shù)數(shù)據(jù)丟失；4）注意避免人為損壞雷達(dá)料位計(jì)外觀，尤其是連接電纜；5）避免頻繁的開關(guān)機(jī)，導(dǎo)致的電路板和發(fā)射接收裝置損壞。

4 結(jié)語(yǔ)

在料位計(jì)的使用過(guò)程中，只要做到了定期的維護(hù)保養(yǎng)，就能夠大大提高設(shè)備的可靠運(yùn)行率，同時(shí)將煤倉(cāng)料位信號(hào)與進(jìn)出倉(cāng)皮帶機(jī)進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度控制，即可提升整個(gè)調(diào)度體系的監(jiān)控管理手段、生產(chǎn)能力。

參考文獻(xiàn)

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