1、大型粉粒料筒倉測(cè)量的難點(diǎn)
測(cè)量難點(diǎn)一:筒倉倉體細(xì)長(zhǎng),空間狹窄,如果采用非接觸的高頻雷達(dá)或超聲波料位計(jì)測(cè)量,測(cè)量信號(hào)很容易打在倉壁上,如果倉壁有圈梁等障礙物,或者由于料有濕度在倉壁上掛料,將導(dǎo)致虛假信號(hào)產(chǎn)生,對(duì)測(cè)量造成嚴(yán)重影響。同時(shí)由于空間狹窄,測(cè)量信號(hào)也無法避開料流,也會(huì)造成信號(hào)的大幅衰減。
測(cè)量難點(diǎn)二:粉塵大,對(duì)高頻于雷達(dá)物位計(jì)、超聲波料位計(jì)的信號(hào)會(huì)造成極大的損耗,導(dǎo)致料位信號(hào)大幅降低,甚至回收不到任何信號(hào)。
測(cè)量難點(diǎn)三:對(duì)儀表天線的粘附。對(duì)于濕料來說,粉料容易在雷達(dá)物位計(jì)天線上形成嚴(yán)重粘附;對(duì)于干料來說,由于微粒之間的碰撞和摩擦,粉料容易產(chǎn)生靜電,這樣會(huì)加速粉料在天線上的吸附,也會(huì)造成嚴(yán)重的粘附問題。
測(cè)量難點(diǎn)四:一般的粉料介電常數(shù)都很低,比如電廠的飛灰,石灰粉、粉煤;石化廠的塑料粉末,塑料顆粒,催化劑微粒;此外還有氧化鋁粉、氧化硅粉、水泥、木屑等等,介電常數(shù)都很低,對(duì)于雷達(dá)儀表來說,會(huì)造成料位信號(hào)的不穩(wěn)定,甚至無法收到料位信號(hào)。
2、主要測(cè)量?jī)x表和測(cè)量方案的比較
2.1 電容式物位計(jì)
電容式物位計(jì)利用物位變化導(dǎo)致的電容值變化對(duì)物位進(jìn)行測(cè)量。電容物位計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是不受罐內(nèi)障礙物的影響,對(duì)粉塵、料流也不敏感,缺點(diǎn)是受介質(zhì)的介電常數(shù)影響。粉料的介電常數(shù)是不穩(wěn)定的,如果是濕料,粉料中含水量的多少,就會(huì)導(dǎo)致介電常數(shù)的變化。如果是干料,物料堆積的緊密度,也會(huì)導(dǎo)致介質(zhì)介電常數(shù)的變化。物料堆積越緊密,那么物料中的空隙就越小,介質(zhì)的介電常數(shù)就越高。因此通過電容物位計(jì)測(cè)量粉料筒倉,只能大致判斷物位的高度,而難以實(shí)現(xiàn)精確的測(cè)量。
此外,電容式物位計(jì)必須帶料調(diào)試,對(duì)于大型的筒倉,帶料調(diào)試是一件非常耗時(shí)耗力的工作。
2.2 超聲波物位計(jì)
超聲波物位計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量不受介質(zhì)介電常數(shù)的影響。但由于超聲波是一種機(jī)械波,需要通過空氣進(jìn)行傳播,因此它對(duì)粉塵、氣流非常敏感。粉料筒倉粉塵很強(qiáng),并有料流干擾。此外,粉料倉一般都是風(fēng)送料,罐上同時(shí)有排風(fēng)管和除塵器,罐內(nèi)會(huì)形成很強(qiáng)的氣流。因此,超聲波物位計(jì)在該工況測(cè)量會(huì)產(chǎn)生很大的誤差,甚至根本無法正常工作。
2.3 導(dǎo)波雷達(dá)物位計(jì)
導(dǎo)波雷達(dá)物位計(jì)抗粉塵能力較強(qiáng),而且由于信號(hào)范圍較窄,可以避開倉壁圈梁、掛料,而直接測(cè)到料位。導(dǎo)波雷達(dá)物位計(jì)的信號(hào)范圍是以測(cè)量纜或棒為圓心,半徑500mm的圓面。它不像非接觸的高頻雷達(dá)物位計(jì),測(cè)量范圍不會(huì)因?yàn)閭鞑ゾ嚯x加大而變大。
導(dǎo)波雷達(dá)物位計(jì)的缺點(diǎn)是由于它是一種接觸式測(cè)量,纜很容易被料流磨蝕,在放料時(shí),纜也容易被拉斷。當(dāng)粉料是干料時(shí),容易產(chǎn)生靜電,靜電不但容易導(dǎo)致粉塵在纜上的粘附,而且當(dāng)靜電足夠強(qiáng)時(shí),電流會(huì)順著纜導(dǎo)入電子部件,燒壞電子部件中的元器件,這種情況在塑料顆粒測(cè)量時(shí)容易發(fā)生。
2.4 高頻雷達(dá)物位計(jì)
高頻雷達(dá)物位計(jì)由于抗粉塵能力強(qiáng),而且是非接觸測(cè)量,安裝、維護(hù)都很簡(jiǎn)單,因此一直是粉料筒倉物位測(cè)量的首選。但是對(duì)于量程很大,筒體細(xì)長(zhǎng),同時(shí)介質(zhì)的介電常數(shù)很低的極端工況,雷達(dá)物位計(jì)的測(cè)量也存在一定的問題。
首先由于空間狹窄,雷達(dá)信號(hào)很難避開料流。在進(jìn)料時(shí),料位信號(hào)會(huì)變?nèi)?,甚至根本找不到料位信?hào),這時(shí)測(cè)量值就會(huì)發(fā)生跳變,或出現(xiàn)死機(jī),測(cè)量值停留在一個(gè)位置不動(dòng)。當(dāng)停止進(jìn)料時(shí),測(cè)量值又能恢復(fù)到正常料位上。
其次,高頻雷達(dá)物位計(jì)信號(hào)雖然抗粉塵能力強(qiáng),但當(dāng)粉塵濃度很強(qiáng)時(shí),雷達(dá)信號(hào)還是會(huì)衰減。當(dāng)料位較高時(shí),雷達(dá)信號(hào)還能穿透粉塵測(cè)到料位,但料位較低時(shí),雷達(dá)信號(hào)可能在上空范圍內(nèi)就被高濃度粉塵消耗掉了,而無法到達(dá)料面。
最后,介質(zhì)的介電常數(shù)對(duì)雷達(dá)物位計(jì)有著非常大的影響。粉料的介電常數(shù)可能會(huì)非常低,特別是對(duì)于塑料粉末或塑料顆粒,當(dāng)介質(zhì)密度很低或堆積很松的情況下,介質(zhì)的介電常數(shù)很可能低于1.5,給測(cè)量帶來很大的困難。
![雷達(dá)物位計(jì) 雷達(dá)物位計(jì)](/upload/201704/20/201704201527166126.jpg)
針對(duì)大型粉料筒倉測(cè)量的特點(diǎn)和復(fù)雜性,VEGA公司推出了新一代雷達(dá)物位計(jì)PULS69,其量程可達(dá)120m,由于其高聚焦、強(qiáng)信號(hào)、高抗粉塵能力等特點(diǎn),可以很好地解決上述測(cè)量難點(diǎn),而達(dá)到穩(wěn)定精確的測(cè)量。
VEGA PULS69的發(fā)射角僅為3o(目前國產(chǎn)雷達(dá)物位計(jì)發(fā)射角一般為3o-12o),因此雷達(dá)信號(hào)范圍很集中,可以很好地避開長(zhǎng)筒型倉的倉壁以及料流,信號(hào)直達(dá)料面。由于采用高頻技術(shù)和高靈敏度的電子部件,雷達(dá)信號(hào)得到極大的增強(qiáng),量程可達(dá)到120m,這樣即使有強(qiáng)粉塵,或者介質(zhì)介電常數(shù)很低,仍能得到很強(qiáng)的料位信號(hào),實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定而準(zhǔn)確的測(cè)量。
應(yīng)用案例1:高頻雷達(dá)物位計(jì)高密度聚乙烯粉料筒倉的測(cè)量
高密度聚乙烯粉料倉是一種細(xì)長(zhǎng)型的筒倉,倉高達(dá)18.5m,直徑為5m。倉內(nèi)粉塵極大,而且由于粉料中有一定濕度,很容易形成嚴(yán)重的掛壁。原來使用稱重測(cè)量系統(tǒng),由于稱重系統(tǒng)的傳感器和料倉的安裝問題,造成稱重測(cè)量極不穩(wěn)定,經(jīng)常出現(xiàn)跳變和死機(jī)的情況。采用VEGAPULS69以后,測(cè)量效果非常穩(wěn)定準(zhǔn)確。
![粉料倉雷達(dá)物位計(jì)的回波曲線 粉料倉雷達(dá)物位計(jì)的回波曲線](/upload/201704/20/201704201515098782.png)
圖1 粉料倉雷達(dá)物位計(jì)的回波曲線
如上圖所示,PULS69幾乎沒有虛假信號(hào),說明其雷達(dá)信號(hào)有效地避開了倉壁和料流,并穿透強(qiáng)粉塵,得到了很強(qiáng)的料位信號(hào)。 并且此款雷達(dá)可采用氣體吹掃,保證雷達(dá)天線不掛料。
應(yīng)用案例2:高密度聚乙烯粒料筒倉的測(cè)量
高密度聚乙烯粒料倉的高度為31.5m,直徑為7m,介質(zhì)的介電常數(shù)低且夾帶粉料,但PULS69仍能得到非常強(qiáng)的料位信號(hào),實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的測(cè)量,如下圖:
![粒料倉雷達(dá)物位計(jì)的回波曲線 粒料倉雷達(dá)物位計(jì)的回波曲線](/upload/201704/20/201704201516321907.png)
圖2 粒料倉雷達(dá)物位計(jì)的回波曲線
3、綜述
粉粒料筒倉是固體料位測(cè)量中采用連續(xù)料位測(cè)量比較難的一種應(yīng)用,特別是對(duì)于大型的、細(xì)長(zhǎng)型的粉粒料筒倉,對(duì)測(cè)量?jī)x表提出了更大的挑戰(zhàn)。目前在市場(chǎng)上,主要有電容、超聲波物位計(jì)、導(dǎo)波雷達(dá)物位計(jì)和高頻雷達(dá)物位計(jì)可以用來對(duì)粉粒料筒倉進(jìn)行測(cè)量。各種測(cè)量方式各有優(yōu)劣,但綜合起來,導(dǎo)波雷達(dá)物位計(jì)和高頻雷達(dá)物位計(jì)是應(yīng)用最為成功,也最為廣泛的。特別是小發(fā)射角度的高頻雷達(dá)物位計(jì),得益于高頻雷達(dá)技術(shù)的突飛猛進(jìn),已經(jīng)不斷克服諸如大量程、窄空間、高粉塵,低介電常數(shù)等過去難以逾越的障礙,在高密度聚乙烯粉粒料筒倉的連續(xù)料位測(cè)量應(yīng)用中取得了極大的成功。
文章作者:中沙(天津)石化有限公司 邵維偉