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重錘料位計在水泥行業的應用

作者: 來源: 發表時間:2015-12-15 22:17:55 查看:

     

工業自動化生產過程中料位是主要測量參數之一,隨著工藝要求的提高,重錘式料位計料位作為一個重要的過程參數日益引起大家的關注。水泥生產中的原料、半成品、成品均為粒塊狀或粉狀固體物料,重錘式料位計對其進行料位測量的場合很多如石灰石庫、粘土庫、鐵粉庫、煤粉庫、生料均化庫、熟料庫、混合材庫、石膏庫、水泥庫等工藝環節都有應用,均為固體粉狀、塊狀物料。隨著水泥生產自動化水平和控制系統可靠性要求的提高,重錘式料位計料位測量控制的作用日益突出。


     料位測量的方法很多,通常分為接觸式測量儀表(重錘導波雷達射頻導納電容音叉阻旋等)和非接觸式測量儀表(γ射線、超聲波、雷達等)。按生產工藝要求,料位測量裝置有兩類,一是極限料位檢測,料位開關,一般有上、下限2個檢測點。二是連續料位測量,重錘式料位計有定時測定和需要時進行測定2種工作方式,用于較精確掌握料面高
度的場合。以下簡要介紹各類儀表的原理。


1、傳統重錘式料位計:料位探測過程由控制器發出的信號來控制,當傳感器接到探測命令時,電機正轉,使鋼絲繩下放,帶動重錘由倉頂下降,當重錘降至料面被測面托起而失重,鋼絲繩松弛,檢測單元發出信號,控制器得到該信號即發出電機反轉命令,重錘上升返回,,重錘回到倉頂原位置完成一次探測過程。此過程中控制器計算出鋼纜放出長度,得出重錘從倉頂到料面的距離。測量不受介質密度、顆粒大小的影響。

2導波式雷達料位計:通常采用脈沖波方式工作,而是通過1根(或2根)從倉頂伸入、直達倉底的導波體傳播。導波體可以是金屬硬桿或柔性金屬纜繩,微波脈沖沿桿或纜的外側向下傳播,在被測物料表面被反射,回波被天線接收,由發射與回波脈沖的時間差即可計算出傳播距離。

3射頻導納和電容式料位計:原理是插入料倉的電極與料倉壁之間構成電容器,當倉內物料料位變化引起電容量的變化,通過轉換電路得到相應的料位。要求被測介質穩定。

4阻旋式料位計:基本原理是同步微電動機,帶動檢測葉片旋轉,當被測物料的料位上升使葉片轉動受阻,檢測機構便圍繞主軸產生旋轉位移。該位移首先使一個微動開關動作,發出有料位信號。隨后另一個微動開關動作,切斷電動機電源使其停轉。當料位下降至葉片失去阻擋時,檢測機構便依靠彈簧拉力使其恢復原始狀態,一個微動開關先動作,接通電動機電源使其旋轉,隨后另一個微動開關動作發出無料信號。

5γ射線料位計工作原理是在料庫一側設置同位素源,另一側設置探測器,同位素源向探測器定向發射γ射線,若庫內料面低于它,探測器檢測料空信號;若料面高于它,則物料遮擋、吸收γ射線,得出料滿信號。

6超聲波料位計:主要利用回波測距原理,通過測量換能器發射和接收到聲波的時間,計算出換能器到物料表面距離。高溫、蒸汽、大量粉塵等環境不可用。

7雷達料位計:利用回波測距原理,其喇叭狀或桿式天線向被測物料面發射微波,微波傳播到不同相對介電率的物料表面時被反射,并被天線接收。發射波和接收波的時間差與物料面和天線的間距成正比,測出傳播時間即可得知距離。

三、水泥行業的物料特點
1、顆粒狀物料:在水泥廠原料大多是顆粒狀物料,少數是塊料,如石灰石、原煤、頁巖等,其半成品熟料也是顆粒狀物料,儲存在庫或倉里。

2、粉狀物料 :在水泥廠和粉磨站里水泥庫、生料均化庫和粉煤灰庫等,這些物料全是粉料,粉料表面非常疏松。

3、測量范圍較寬,從幾米至幾十米都有;測量環境惡劣,倉內粉塵極大、并伴有生產過程中產生的高溫、水汽等,大量的粉塵會粘付在傳感器上,影響測量。

四、水泥物料對常用連續量物位儀表的影響
1、傳統重錘式料位計:較早應用的物位儀表,測量不受介質密度、顆粒大小、粉塵干擾等的影響。 缺點:機械內部易落灰塵影響測量效果;機械磨損較嚴重,需經常維護;重錘易發生被物料埋住現象,發生掉錘頭、斷帶故障。

2導波雷達料位計:同介質的介電常數有關,要注介電常數大于1.5以上。 缺點:介質會在纜繩周圍結塊,影響測量;埋在物料中的纜繩由于物料重力會產生較大的下拉力,造成纜繩被拉斷等故障。

3超聲波料位計:缺點:超聲波屬于機械波,常常以空氣作為傳播介質,而空氣的溫度、濕度等變化會影響超聲波傳播速度,故在一些有溫度、壓力、蒸汽等場合,該料位計不能正常工作;料庫空氣中的粉塵也衰減超聲波信號,影響測量效果;由于粉倉料位表面在下料時非常疏松,對超聲波信號有較強衰減,故對粉倉料位的測量效果較差。
4γ射線料位計:缺點:放射源污染環境;放射源衰減使料位控制不可靠。

5、射頻導納和電容料位計:缺點:埋在物料中的纜繩由于物料重力會產生較大的下拉力,造成纜繩被拉斷等故障。另外被測介質如果發生變化,也會影響測量結果。

6.調頻連續波雷達料位計:由于電磁波不受溫度、蒸汽、粉塵干擾,雷達料位計能適應水泥粉倉環境。但對粉塵在雷達探頭上結垢問題,比較難處理,一般要求現場加吹掃裝置,增加了儀表的不可靠性。雷達采用回波測距原理,對返回波的有效捕捉是非常重要的,要求根據現場實際進料情況調整探頭角度,但由于料位變華較大,很難找到最合適的角度。另外,雷達調試時,需要專業工程師依靠專門分析軟件,根據雷達波在現場實際反射波形,來分析倉內情況,排除干擾。對使用者的技術要求較高。

五、有對水泥行業合適的物位儀表嗎?重錘式料位計
重錘式料位計因為現場條件惡劣,各類儀表都有相應的缺點,那么那種物位儀表更適合水泥行業呢?答案是:新式重錘料位計
傳統重錘料位計做為很早應用的物位儀表,在水泥行業應用多年,探頭部分無任何光學電子原件,不受現場的高溫、粉塵、結垢等影響,整體結構簡單、堅固。重錘式料位計在應用過程中也發生一些故障:
1、檢測單元采用微動開關,使用一段時間后,開關的靈敏性下降,導致埋錘事故發生。

2、當發生埋錘時,無法判斷,電機繼續工作,導致斷線事故。

3、采用交流電機加減速箱方式控制錘頭上升或下降,粉塵對機械部件磨損嚴重,影響使用壽命。以上這些問題,隨著儀表科技的發展,都有相應的解決辦法了。當傳統的重錘料位計加入了新的技術,他又煥發了青春,再次回到了水泥行業,這也是眾多水泥廠用過了很多先進技術的儀表后,重新選擇重錘式料位計的原因。

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