煉鐵廠的原料倉在球團(tuán)的整個(gè)生產(chǎn)經(jīng)營過程中,從配成品,除塵,到儲(chǔ)存以及原料運(yùn)輸?shù)恼麄€(gè)生產(chǎn)過程,都會(huì)直接涉及使用到煉鐵料倉,因此準(zhǔn)確的的測(cè)量煉鐵料倉里物料的位置,對(duì)于球團(tuán)生產(chǎn)尤為重要。然而,由于生產(chǎn)工作環(huán)境條件差,高溫,濕度大和粉塵多,球團(tuán)礦石在生產(chǎn)上的顆粒料位精確測(cè)量已經(jīng)成了一個(gè)重大難題。隨著工業(yè)自動(dòng)化測(cè)量技術(shù)的不斷進(jìn)步和技術(shù)更新,原始的測(cè)量方法逐漸發(fā)展演變而成為利用儀器自動(dòng)檢測(cè)和利用計(jì)算機(jī)圖像顯示?，F(xiàn)在,越來越多的原材料位自動(dòng)測(cè)量方法變得可用。長期以來,宣鋼球團(tuán)礦生產(chǎn)車間一直在努力尋找一種使用壽命長、性能可靠、維護(hù)方便、成本低且測(cè)量校準(zhǔn)精度高的zui佳解決辦法。但是由于被檢測(cè)介質(zhì)的不同,比重和粒度的不同,許多復(fù)雜測(cè)量裝置都會(huì)受到料倉內(nèi)部復(fù)雜結(jié)構(gòu)的限制,傳統(tǒng)測(cè)量方法的各種進(jìn)料處理方式也就會(huì)有所不同,如采用皮帶板式進(jìn)料提升機(jī),刮刀進(jìn)板機(jī),斗式進(jìn)料提升機(jī)等等,很多解決方案都不理想。經(jīng)過大量技術(shù)改進(jìn),我們發(fā)現(xiàn)雷達(dá)料位計(jì)可以在對(duì)工作條件有嚴(yán)格要求的情況下實(shí)現(xiàn)這種物料料位測(cè)量。

我廠煉鐵原料球團(tuán)礦加工生產(chǎn)車間,料倉配料管理系統(tǒng)中,回轉(zhuǎn)窯一鏈篦機(jī)入口和成品礦料倉料位管理,只安裝了幾臺(tái)監(jiān)視器。由于現(xiàn)場操作工況差,監(jiān)視器經(jīng)常難以達(dá)到預(yù)期工作狀態(tài)和效果,于是料倉加料改造過程我們只能靠**操作技術(shù)人員的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和多次性現(xiàn)場進(jìn)行查看資料確認(rèn)這不僅不能及時(shí)準(zhǔn)確的的反映料倉料位置的情況,同時(shí)也將使得現(xiàn)場工作人員非常的艱辛。因此,經(jīng)常都會(huì)發(fā)生虧料滿料等不穩(wěn)定事項(xiàng),影響了球團(tuán)礦系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性和工作連續(xù)性。經(jīng)過多次的現(xiàn)場檢測(cè)試驗(yàn)和不斷改進(jìn),我們zui終研究發(fā)現(xiàn)針對(duì)目前我廠這些產(chǎn)品原料和成品的特性采用這種雷達(dá)式料位計(jì)算法是非?？尚械?。于是我們?cè)谇驁F(tuán)礦石回轉(zhuǎn)窯一鏈?zhǔn)綘t篦機(jī)入口和球團(tuán)礦成品窯料倉安裝了各種導(dǎo)波型、本安型雷達(dá)料位計(jì)。

1.雷達(dá)料位計(jì)的測(cè)量原理

雷達(dá)料位計(jì)發(fā)射天線可以發(fā)射窄系列微波脈沖,該系列微波發(fā)射脈沖直接通過發(fā)射天線向下一層發(fā)射,這個(gè)微波脈沖以毫秒光速在一個(gè)空間層內(nèi)傳播,遇到介質(zhì)的物體表面,其部分發(fā)射能量被天線反射吸收回來,被同**線主動(dòng)接收。該系列天線雷達(dá)發(fā)射料位計(jì),采用特殊的天線相關(guān)信號(hào)解調(diào)控制技術(shù),可以準(zhǔn)確性地識(shí)別主動(dòng)發(fā)射天線脈沖與被動(dòng)接收介質(zhì)脈沖之間的間隔時(shí)間距離間隔,從而進(jìn)一步準(zhǔn)確計(jì)算和得出發(fā)射天線與被動(dòng)檢測(cè)發(fā)射介質(zhì)物體表面之間的間隔距離。

雷達(dá)料位計(jì)主要包括雷達(dá)發(fā)射器和信號(hào)接收器,信號(hào)處理器,天線,操作系統(tǒng)面板,顯示器,故障表和報(bào)警器等部分。發(fā)射,反射和無線接收原理是自動(dòng)雷達(dá)雷射料位計(jì)的三個(gè)基本原理。雷達(dá)天線料位計(jì)系統(tǒng)利用天線電磁波的特殊檢測(cè)性能可用來準(zhǔn)確檢測(cè)各種物料的準(zhǔn)確料位,天線接收系統(tǒng)則可以發(fā)送和自動(dòng)接收各種電磁波。反射天線信號(hào)仍被發(fā)射天線信號(hào)接收。雷達(dá)微波以光速移動(dòng)運(yùn)行,根據(jù)連續(xù)自動(dòng)調(diào)頻高速微波的基本工作運(yùn)動(dòng)原理,經(jīng)過信號(hào)處理集成電路,將高速電磁波調(diào)頻信號(hào)轉(zhuǎn)變成,與輸入料位關(guān)系成一定比例運(yùn)動(dòng)關(guān)系的高頻標(biāo)準(zhǔn)高壓電信號(hào),再通過輸入料位plc,在上位計(jì)算機(jī)上自動(dòng)顯示正確料位和自動(dòng)報(bào)警。

2.雷達(dá)料位計(jì)的特點(diǎn)和安裝要求

2.1雷達(dá)料位計(jì)的特點(diǎn)

雷達(dá)料位計(jì)采用了高達(dá)26GH的放射頻率,因而具有以下特征:

(1)發(fā)射波束角小、能量大和分布集中、具有較高的相對(duì)抗干擾能力、大大提高了雷達(dá)料位計(jì)的測(cè)量準(zhǔn)確性精度；

(2)安裝專用充電天線,由于其尺寸小、便于**施工人員安裝,同時(shí)需要加裝充防塵罩等,配備專用的安全衛(wèi)生防護(hù)裝置；

(3)測(cè)量盲區(qū)更小,對(duì)于小罐測(cè)量也會(huì)起到良好的作用；

(4)波長更短對(duì)于小顆粒狀物質(zhì)的料位測(cè)量更合適。

采用了**的高頻微處理器和獨(dú)特的高頻回波信號(hào)處理控制技術(shù),因此這種雷達(dá)式的料位計(jì)數(shù)儀可以**應(yīng)用于各種類型復(fù)雜工況。采用高頻脈沖管式工作驅(qū)動(dòng)方式,雷達(dá)儀的料位計(jì)聲波放射功率極低,可直接安裝于各種有色金屬、非金屬塑料容器內(nèi),對(duì)工作人員及周圍環(huán)境均安全無重大傷害。

2.2雷達(dá)料位計(jì)的安裝要求

雷達(dá)料位計(jì)的天線可以發(fā)射一定頻率角度的微波脈沖從微波天線的下層邊緣發(fā)射到被測(cè)量的介質(zhì)物體表面的個(gè)輻射束所產(chǎn)生輻射的每個(gè)區(qū)域都應(yīng)無障礙物。因此,在施工安裝過程中,應(yīng)盡可能多的避免接觸危險(xiǎn)設(shè)施,例如:梯子限位器的開關(guān)、加熱器設(shè)備、支架等。如有必要,必須及時(shí)進(jìn)行"虛假回波學(xué)習(xí)"。安裝雷達(dá)料位計(jì)時(shí)還應(yīng)該特別注意料位的高度不進(jìn)入雷達(dá)料位計(jì)設(shè)計(jì)時(shí)的規(guī)定盲區(qū),并且儀器的安裝必須與料倉壁保持一定量的距離。儀器的整體安裝位置應(yīng)保證一起發(fā)生的波束完全垂直于被測(cè)物料的表面。防爆區(qū)域內(nèi)安裝的檢測(cè)儀器必須完全符合國家關(guān)于防爆區(qū)域的關(guān)于危險(xiǎn)生產(chǎn)區(qū)域的儀器安裝技術(shù)規(guī)定。防爆儀器的整體外殼結(jié)構(gòu)采用優(yōu)質(zhì)壓鑄鋁。防爆檢測(cè)儀器如果可以保證其可靠接地,可以被安裝在有防爆要求的場合。安裝時(shí),特別關(guān)注雷達(dá)料位計(jì)安裝位置至少和料倉壁保持200mm的安全連接距離。對(duì)于需要采用帶有錐形大型料倉,雷達(dá)料位計(jì)贏安裝在料倉頂部的中間位置,這樣就可以有效的保證波束到達(dá)圓錐形料倉的zui底部位置。喇叭天線應(yīng)盡可能地垂直于被測(cè)介質(zhì)的表面。如果料倉內(nèi)被測(cè)介質(zhì)的表面不平整且傾斜和堆疊的角度較大,則必須同時(shí)地使用方向法蘭以更好地確保一喇叭天線發(fā)出的波束垂直于料倉中被測(cè)物料的表面。對(duì)于經(jīng)常使用或安裝在室外或潮濕室內(nèi),為了有效防止潮濕,必須及時(shí)地?cái)Q緊安裝在儀表電纜上的密封套而且儀表電纜進(jìn)線和容器出口連接處擰緊。

3.我廠雷達(dá)料位計(jì)的應(yīng)用

3.1導(dǎo)波雷達(dá)料位計(jì)

纜式探頭得名是因?yàn)樗子靡粋€(gè)巨大的微波介電脈沖沿著一根鋼纜放射能量然后傳送出去,接觸到介電常數(shù)不同的介質(zhì)后,一部分的微波脈沖能量被反射吸收回來。導(dǎo)波雷達(dá)料位計(jì)工作頻率低,測(cè)量結(jié)果的穩(wěn)定性不受鈣灰和鎂灰檢測(cè)介質(zhì)的顆粒密度、溫度的穩(wěn)定性變化及鈣灰和空氣中粉塵的擴(kuò)散堆積等不穩(wěn)定性因素的直接影響。導(dǎo)波雷達(dá)料位主要采用**的PMR編程器進(jìn)行其相關(guān)參數(shù)設(shè)置,HART通信協(xié)議,兩線制。探頭的通信頻率:1.5GHz,量程:35m,高精度:0.1%?；剞D(zhuǎn)窯一鏈篦機(jī)入口位置安裝了導(dǎo)波雷達(dá)探頭的料位計(jì),由于選用的回轉(zhuǎn)窯鈣灰、鎂灰料倉在室外,采用了玻璃防護(hù)罩,遮陽擋風(fēng)防雨。探頭安裝時(shí)通過試驗(yàn)可以很明顯地發(fā)現(xiàn)探頭安裝位置盡量選擇一個(gè)遠(yuǎn)離探頭加料及無障礙物出現(xiàn)的料口。導(dǎo)波雷達(dá)料位計(jì)的探頭安裝在回轉(zhuǎn)一鏈篦機(jī)鎂灰料倉的入口直徑1/6-1/4處,在整個(gè)導(dǎo)波雷物位計(jì)量程長度范圍內(nèi)不會(huì)與倉壁發(fā)生碰壁。對(duì)于大型的金屬罐選用的導(dǎo)波雷達(dá)探頭物位計(jì)量程的長度一般為7.5m。導(dǎo)波雷達(dá)探頭纜繩安裝時(shí)在物位計(jì)量程內(nèi)確保探頭加料及纜繩安裝離開內(nèi)部障物至少300mm。

3.2本安型雷達(dá)物位計(jì)

我廠球團(tuán)生產(chǎn)的成品礦倉頂進(jìn)料位計(jì)的測(cè)量中,由于球團(tuán)成品礦進(jìn)料中含有少量的水分,而且現(xiàn)場的空氣溫度高極容易在空氣中生成大量的水霧,給成品礦進(jìn)料位測(cè)量工作的準(zhǔn)確性帶來一定困難。為了確保電路部分換能器和料位計(jì)電路部分換能器可靠工作,該系列的料位計(jì)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)采用了膠封的結(jié)構(gòu),外部的料位計(jì)采用了電鍍涂層塑料的長方形外殼。此類雷達(dá)料位計(jì)適合直接使用或安裝于粉塵多、溫度高、壓力變化大、物料顆粒狀或球團(tuán)礦成品球的物料倉。

理論上可以很好地直接達(dá)到安全測(cè)量天線**的波束大約位置,但是,考慮到天線侵蝕及測(cè)量天線**粘附的雙重因素影響,測(cè)量的天線**范圍的波束**位置需要達(dá)到距離測(cè)量天線的**至少50mm。為了更好地實(shí)現(xiàn)過溢天線的保護(hù),定義一段安全的測(cè)量距離添加在頂部的一個(gè)盲區(qū)上當(dāng)正常的測(cè)量過程中天線的范圍超出時(shí),儀表的輸出電流信號(hào)為22mA。正常的儀表輸出測(cè)量信號(hào)范圍為4-20mA。經(jīng)過的試驗(yàn)不能直接地安裝在倉頂入料口的上方,也不能直接地安裝在探頭位置距離倉頂和物料中心的位置,干擾喇叭天線會(huì)直接地導(dǎo)致入料口信號(hào)的丟失。雷達(dá)喇叭天線探頭不可向進(jìn)料口的管壁傾斜。干擾喇叭天線必須延伸出進(jìn)料口安裝短管并將其調(diào)整至進(jìn)料口的垂直。對(duì)成品球的料位,雷達(dá)物位計(jì)可以進(jìn)行非接觸式連續(xù)穩(wěn)定性的進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量。從法蘭開始,本安型雷達(dá)物位計(jì)通過天線發(fā)出的微波,脈沖在被料倉物料表面反射并產(chǎn)生了微波脈沖反射,天線通過微處理器反射系統(tǒng)接收得到被天線反射的微波脈沖并將其反射信號(hào)轉(zhuǎn)換為傳輸脈沖信號(hào)給微處理器相應(yīng)的電子線路,微處理器對(duì)此微波的脈沖反射信號(hào)的識(shí)別處理系統(tǒng)進(jìn)行了數(shù)字化的處理,識(shí)別的結(jié)果顯示。距離待測(cè)料倉物料表面高度行程距離d,與待測(cè)微波換能器反射脈沖時(shí)間t成正比。

4.經(jīng)濟(jì)效益

宣鋼回轉(zhuǎn)窯一鏈篦機(jī)球團(tuán)礦料倉的料位測(cè)量非常特殊,直以來致力于尋找一套簡單經(jīng)濟(jì)實(shí)用的料位計(jì)方案。經(jīng)過多次的測(cè)試,雷達(dá)料位計(jì)在回轉(zhuǎn)窯爐料倉料位監(jiān)控系統(tǒng)上的設(shè)計(jì)和應(yīng)用,有效的解決了長期存在的料位問題,便利了我廠崗位的操作技術(shù)人員對(duì)回轉(zhuǎn)窯爐球團(tuán)礦料位高度的測(cè)量和監(jiān)控,大大地減輕了崗位工人的工作壓力和工作量,同時(shí)也確保了球團(tuán)礦產(chǎn)品的穩(wěn)定性。提高了配料系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和工作連續(xù)性,為保證我廠球團(tuán)礦長期穩(wěn)定生產(chǎn)運(yùn)行提供了有力的技術(shù)保證。結(jié)果,球團(tuán)礦的生產(chǎn)運(yùn)行穩(wěn)定,技術(shù)指標(biāo)明顯得到了提高。長期的實(shí)踐證明,該料位計(jì)測(cè)量方法的應(yīng)用非常成功,取得了明顯的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益和良好的社會(huì)效益。