秦久蓮，鄭 芳

（唐鋼微爾自動化有限公司 河北 唐山 063000）

1 料倉料位測量裝置的產(chǎn)生背景

料倉是為了提高生產(chǎn)效率，提前將需要使用的物料進行配比的容器，是鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)的重要組成部分。料倉料位計是對容器中物料高度的變化進行實施檢測的儀表，又稱為料位變送器、料位控制器、料位儀、物位計等等，直接為鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)提供實時的操作依據(jù)。目前普遍使用的料倉料位測量儀器包括雷達物位計、超聲波料位計、投入式重錘料位計、電容料位計等種類，但是由于鋼鐵產(chǎn)業(yè)實際生產(chǎn)的環(huán)境比較復(fù)雜惡劣、探測介質(zhì)的易于損壞等原因，經(jīng)常造成這些常規(guī)儀表不能正常工作，從而導(dǎo)致料倉料位不能正常檢測，影響生產(chǎn)的正常順利運行。迫切需要一種新的料倉料位計來解決上述問題，以降低生產(chǎn)故障率，減少人工維護成本，達到提高生產(chǎn)效率和準確率的目的。

2 料倉料位測量裝置的應(yīng)用現(xiàn)狀

在鋼鐵生產(chǎn)中，煤粉倉作為高爐噴煤系統(tǒng)的原料庫，料倉料位是直接影響噴煤操作的重要參數(shù)，數(shù)據(jù)準確程度直接決定制粉系統(tǒng)是否能正常進行，從而影響整個煉鐵過程是否能政策進行。某煉鐵廠3200㎡高爐煤粉倉高25米，直徑8米，煤粉倉上部需要隨時輸入煤粉，下部隨時輸出煤粉，有時還需要從煤粉倉下部操作充入氮氣進行返粉用來防止料倉內(nèi)煤粉結(jié)塊而影響使用，由于料倉內(nèi)懸浮物煤粉很多，從投產(chǎn)開始，先后采用了幾種料位計——雷達物位計、超聲波料位計、重錘料位計、電容料位計，用以解決料位數(shù)據(jù)實時性和準確性的問題，但是上述幾種料位計都不能滿足測量操作的要求，對鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)造成了影響。

雷達料位計是基于時間行程原理的測量儀表，雷達波以光速運行，運行時間通過電子部件被轉(zhuǎn)換成物位信號，探頭發(fā)出高頻脈沖信號并沿纜繩傳播，當脈沖信號遇到物料表面時反射回來被儀表內(nèi)的接收器接收，并將距離信號轉(zhuǎn)化為物位信號。由于物料波動和隨機噪聲等因素的影響，檢測信號中會混有大量噪音，所以對物料準確性有很大影響；而且還會伴有探頭結(jié)疤和頻繁故障等多種情況，都會對料位的準確性造成影響，從而影響鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)。

超聲波料位計在物位測量過程中，超聲波信號由超聲波探頭發(fā)出，經(jīng)液體或固體物料表面反射后折回，由同一個探頭接收，測量超聲波的整個運行時間，由超聲波發(fā)射至接收所經(jīng)歷的整個運行時間乘以聲速就可以計算出料位高度，從而得出物位的測量結(jié)果。但是由于空氣溫度高低會影響聲波的傳播速度，因此還需要測量空氣溫度以修正聲速；而且由于料倉內(nèi)的粉塵影響、凹凸面影響以及噪音等非接觸式影響等因素，都會造成測量數(shù)據(jù)不準確，不適用于鋼鐵加工生產(chǎn)的復(fù)雜惡劣環(huán)境。

重錘料位計直接測量料倉內(nèi)頂部無料空間距離，間接測量料倉內(nèi)的物料高度。重錘料位計分為手動重錘料位計和自動重錘料位計。手動的重錘料位計由于傳統(tǒng)的攬式重錘容易發(fā)生斷錘、埋錘、亂繩，而且需要手動控制，并且料倉內(nèi)物料液面不平，會造成數(shù)據(jù)影響，從而影響生產(chǎn)的順利進行。自動重錘料位計由伺服電機、懸有重錘的鋼絲繩、料位發(fā)信裝置以及帶有PLC的顯示儀表所組成。啟動后，PLC發(fā)出降錘信號，伺服電機轉(zhuǎn)動放下重錘，當重錘碰到料面后，發(fā)信裝置發(fā)出信號給PLC，重錘停止下降并且發(fā)出升錘信號，伺服電機反轉(zhuǎn)，重錘上升，并且發(fā)出料位信號值到顯示儀表上。自動重錘料位計克服了傳統(tǒng)手動重錘料位計的容易發(fā)生斷錘、埋錘、亂繩以及不需手動控制的缺點，但是沒有解決數(shù)據(jù)不準確性的問題，所以也同樣不適用于鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)的復(fù)雜惡劣環(huán)境。

電容料位計是依據(jù)電容感應(yīng)原理，使傳感器與容器組成一個電容器的兩電極，電容值隨容器內(nèi)物料介質(zhì)的物位改變而變化，并轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的物位輸出信號，當被測介質(zhì)浸汲測量電極的高度變化時，引起電容的變化。由于被測量介質(zhì)的不穩(wěn)定會造成誤差，所以不適用于現(xiàn)代生產(chǎn)。

上述幾種類型的料倉料位計均存在不同的缺點，從而導(dǎo)致料倉料位測量的準確性和實時性差，需要一種全新的料倉料位計取代用以提高生產(chǎn)效率。

3 料倉料位測量裝置概述

料倉料位測量裝置，由料位測量部分、料位測量移動部分、測量信號傳輸和控制部分組成，其中料位測量部分包括測量筒、核輻射源、射線接收器和配重塊；料位測量移動部分包括排線輪、減速電機、限位開關(guān)、限位擋板、電位器；測量信號傳輸和控制部分包括電子轉(zhuǎn)換單元、PLC控制器、換向單元、料位轉(zhuǎn)換單元和顯示單元。

測量筒位于料倉內(nèi)部，數(shù)量為兩支，并排平行排列，如果料倉內(nèi)溫度偏高，為避免測量筒及內(nèi)部構(gòu)件損壞，可將測量筒至于料倉外壁。核輻射源和射線接收器分別在兩支測量筒內(nèi)垂直放置，核輻射源的射線發(fā)生位置與射線接收器的射線接收位置相對應(yīng)，分別通過線纜與兩個排線輪相連接，配重塊位于測量筒內(nèi)通過線纜連接在射線接收器下方。

射線接收器的信號輸出端和電子轉(zhuǎn)換單元相連接，電子轉(zhuǎn)換單元與PLC控制器相連接，從而將射線接收器接收到的信號傳送到PLC控制器上，限位開關(guān)的信號輸出端和換向單元的信號輸出端分別與PLC控制器相連接，換向單元的另一端與減速電機相連接。換向單元將PLC控制器的指令傳送到減速電機從而控制減速電機的轉(zhuǎn)速。電位器固定在減速電機軸上，另一端與料位轉(zhuǎn)換單元相連接，限位開關(guān)不起限位作用時，PLC控制器將指令傳輸給換向單元，使減速電機按照PLC控制器指令上下運行，上限位減速電機下行，下限位減速電機上行。限位擋板安裝在排線輪的輪軸上，位于兩個限位開關(guān)之間，當限位開關(guān)起到限位作用時，限位開關(guān)隨著排線輪的轉(zhuǎn)動而移動，接觸限位擋板，從而控制上下限。減速電機的鏈條齒輪與排線輪的鏈條齒輪齒數(shù)相同，模數(shù)相同，電位器與減速電機軸心相同、轉(zhuǎn)數(shù)相同，從而保證了數(shù)據(jù)測量的同步性、準確性。

料位轉(zhuǎn)換單元分別與PLC控制柜和電位器相連接，以達到料位探測的同步性和實時性。顯示單元與PLC控制器相連接，將數(shù)據(jù)實時反應(yīng)在PLC控制器上。

4 料倉料位測量的應(yīng)用效果及前景

現(xiàn)代化鋼鐵生產(chǎn)中，不僅僅是對生產(chǎn)效率，同時對生產(chǎn)精度也有很高的要求。為了節(jié)省人工費用，自動化程度的要求也越來越高。料倉料位裝置由于核輻射源的特殊性，做到了探測源與測量物質(zhì)無接觸，避免了高溫、粉塵等惡劣的工作環(huán)境對探測源的影響。由于減速電機的鏈條齒輪與排線輪的鏈條齒輪模數(shù)相同，齒數(shù)相同，同時電位器與減速電機軸心相同、轉(zhuǎn)數(shù)相同，保證了測量數(shù)據(jù)的實時性、準確性，這種裝置將核輻射儀表與自動化技術(shù)完備結(jié)合，做到了料倉料位測量的穩(wěn)定性以及精準性，對密封式和非密封式料倉，高溫、高壓、毒害性、腐蝕性、密閉性等各種惡劣環(huán)境均能適用，而且自動化技術(shù)的應(yīng)用降低了人工維護等費用，具有高效、便捷，易于維護，使用范圍廣泛的優(yōu)點。

5 結(jié)語

綜合上述內(nèi)容，料倉料位測量裝置克服了傳統(tǒng)料位測量裝置的不穩(wěn)定性以及不準確性等缺點，加之與自動化技術(shù)的完備結(jié)合，具有實時性、高效性、準確性等優(yōu)點，可廣泛應(yīng)用于各種工況復(fù)雜的惡劣生產(chǎn)環(huán)境，應(yīng)積極推廣到鋼鐵生產(chǎn)加工以及其他要求大直徑、大厚度料倉的料位測量領(lǐng)域，以減少現(xiàn)代生產(chǎn)加工的人工成本和維護成本。