雷達(dá)探尺在高爐料面監(jiān)測(cè)系統(tǒng)上的應(yīng)用

魯繼利

（山鋼集團(tuán)萊蕪分公司煉鐵廠，山東 萊蕪 271104）

雷達(dá)探尺在高爐料面監(jiān)測(cè)系統(tǒng)上的應(yīng)用

魯繼利

（山鋼集團(tuán)萊蕪分公司煉鐵廠，山東 萊蕪 271104）

為提高料面探測(cè)水平，減少因上料引起的休、慢風(fēng)率，利用6#高爐檢修機(jī)會(huì)，為高爐增加了一套雷達(dá)探尺系統(tǒng)，更好的為高爐的穩(wěn)定生產(chǎn)提供服務(wù)。

雷達(dá)探尺；高爐；監(jiān)測(cè)

高爐主要是以機(jī)械接觸式探尺作為高爐料面的監(jiān)測(cè)手段，機(jī)械接觸式探尺由爐內(nèi)的鋼絲繩、重錘和爐外的卷?yè)P(yáng)電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)以及監(jiān)測(cè)所用的編碼器和主令控制器兩部分組成。此種設(shè)備應(yīng)用較為普遍，是較傳統(tǒng)的一種監(jiān)測(cè)手段。

雖然此種設(shè)備技術(shù)成熟，設(shè)備結(jié)構(gòu)能夠適應(yīng)高爐爐內(nèi)惡劣復(fù)雜的環(huán)境，但是該設(shè)備存在以下缺點(diǎn)：（1）組成部件多，漏油點(diǎn)多。（2）在長(zhǎng)期磨損及爐內(nèi)高溫高壓的作用下，卷筒箱軸封容易損壞漏煤氣，甚至因泄漏嚴(yán)重造成高爐休風(fēng)。（3）在使用一段時(shí)間后，鋼絲繩和鐵鏈會(huì)伸長(zhǎng)，造成零位不準(zhǔn)，直接影響探測(cè)結(jié)果，需經(jīng)常校對(duì)，工作量大增。（4）因爐內(nèi)高溫高壓的作用使下降管球閥失效，不能切斷爐內(nèi)煤氣，使非休風(fēng)狀態(tài)下的設(shè)備檢修不能實(shí)現(xiàn)。（5）電機(jī)變頻器或抱閘出現(xiàn)故障時(shí)，容易出現(xiàn)不放尺、不跟尺、不提尺或“拉鋸”現(xiàn)象。爐況不順如崩料時(shí)，容易出現(xiàn)埋尺，輕者使鋼絲繩和鐵鏈拉長(zhǎng)，重者掉砣或斷鋼絲繩，使探尺退出正常使用。

高爐料線監(jiān)測(cè)裝置除此之外，還有一種測(cè)量范圍大、精度高、系統(tǒng)組成簡(jiǎn)單、安裝維護(hù)便利、可實(shí)現(xiàn)連續(xù)測(cè)量的裝置——雷達(dá)探尺。為提高料面探測(cè)水平，減少因上料引起的休、慢風(fēng)率，利用6#高爐檢修機(jī)會(huì)，為高爐增加了一套雷達(dá)探尺系統(tǒng)，更好的為高爐的穩(wěn)定生產(chǎn)提供服務(wù)。

1 雷達(dá)探尺構(gòu)成和性能

1.1 系統(tǒng)應(yīng)用原則

高爐加料時(shí)需要一個(gè)連續(xù)穩(wěn)定的料面監(jiān)測(cè)反饋，為高爐操作提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，所以采用此種非接觸式全程自動(dòng)化控制的系統(tǒng)。

1.2 系統(tǒng)構(gòu)成及工作原理

該系統(tǒng)是由雷達(dá)、天線、導(dǎo)波管、吹掃裝置、微波控制器、訊號(hào)處理器等組成，外加控制箱（內(nèi)裝220V AC/24V DC穩(wěn)壓電源和數(shù)字顯示儀表等）和壓力大于0.2MPa氮?dú)庠矗ù祾哂茫?/p>

該料位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基本原理是發(fā)射—反射—接收，由雷達(dá)發(fā)射一束脈沖電磁波，經(jīng)探頭天線至被測(cè)介質(zhì)，反射回來(lái)后被天線接收，再經(jīng)訊號(hào)處理器濾波和數(shù)據(jù)處理轉(zhuǎn)換成4～20mA信號(hào)，輸入PLC變成并在線顯示數(shù)據(jù)。雷達(dá)探頭到介質(zhì)表面的距離計(jì)算式為：

式中：L為探頭到介質(zhì)表面的距離（m）；V為雷達(dá)波在爐內(nèi)的速度（3×106km/s）;t為雷達(dá)波從反射到裝置接收到返回信號(hào)的時(shí)間（ms）。

1.3 系統(tǒng)性能特點(diǎn)

與傳統(tǒng)的機(jī)械探尺相比，雷達(dá)探尺具有以下特點(diǎn)：

（1）連續(xù)測(cè)量。由于雷達(dá)探尺采取的是非接觸式的測(cè)量方式，不需要像機(jī)械探尺在布料開(kāi)始前進(jìn)行提尺，在布料結(jié)束后進(jìn)行放尺的操作，所以可以實(shí)施的監(jiān)測(cè)料面，及時(shí)反饋料面情況。

（2）測(cè)量范圍大，精度較高。可實(shí)現(xiàn)0～30m的深度測(cè)量，即使是在料面較深處，也可以跟蹤料面，準(zhǔn)確提供料面信息。

（3）系統(tǒng)組成簡(jiǎn)單，便于安裝及維護(hù)。傳統(tǒng)的機(jī)械探尺因構(gòu)成結(jié)構(gòu)繁多，體積較大，維護(hù)方面多；而雷達(dá)探尺體積小，顯示及控制程序完全實(shí)現(xiàn)PLC控制。日常維護(hù)也僅需在高爐休風(fēng)時(shí)將傳感器卸下進(jìn)行清灰處理即可，大大的簡(jiǎn)化了維護(hù)程序，提高了工作效率。

2 雷達(dá)探尺現(xiàn)場(chǎng)安裝

在6#高爐的實(shí)際安裝過(guò)程中，安裝位置采取如下圖中2點(diǎn)位置，離罐壁水平距離為罐直徑1/6處（如圖中1點(diǎn)），最小距離為200mm；如果在安裝過(guò)程中不能保持儀表與罐壁的距離，罐壁上的介質(zhì)會(huì)黏附造成虛假回波，在調(diào)試儀表的時(shí)候應(yīng)該進(jìn)行虛假回波存儲(chǔ)。注意：⑴不能安裝在入料口的上方（如下圖中4點(diǎn)）；⑵不能安裝在中心位置（如下圖中3點(diǎn)），如果安裝在中央，會(huì)產(chǎn)生多重虛假回波，干擾回波會(huì)導(dǎo)致信號(hào)丟失，影響雷達(dá)探尺的正常使用。

圖1 雷達(dá)探尺示意圖

利用6#高爐檢修機(jī)會(huì)，我們組織施工單位在符合要求的爐壁上新開(kāi)一個(gè)安裝孔，并焊接法蘭盤及球閥，現(xiàn)場(chǎng)組裝雷達(dá)探尺各部件后實(shí)施密閉安裝，確保設(shè)備使用時(shí)不會(huì)造成爐缸泄露。因爐內(nèi)環(huán)境比較復(fù)雜，氣體呈上升狀態(tài)，易造成爐內(nèi)粉塵、顆粒等黏著物堵塞探尺表面。因此，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)有條件，另加裝了探尺的氮?dú)獯祾呦到y(tǒng)，以確保探尺能夠在高爐運(yùn)行過(guò)程中提供可靠準(zhǔn)確的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

3 雷達(dá)探尺應(yīng)用情況

雷達(dá)探尺安裝后，使用效果較好。

（1）雷達(dá)探尺能夠在整個(gè)布料過(guò)程中實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)料線跟蹤，爐長(zhǎng)可以隨時(shí)掌握高爐料線深度和布料情況，即使在布料過(guò)程中出現(xiàn)滑尺等現(xiàn)象，也能及時(shí)發(fā)現(xiàn)。

（2）由于雷達(dá)探尺實(shí)時(shí)料線跟蹤的性質(zhì)，在不同檔位角度布料時(shí)料線變化情況為料批的調(diào)整提供一定的參考。

（3）雷達(dá)探尺實(shí)時(shí)料線跟蹤可以通過(guò)布料過(guò)程中料線變化情況，及時(shí)判斷料罐下料是否正常。

（4）作為探尺備用系統(tǒng)。機(jī)械探尺故障或不準(zhǔn)確時(shí)， 可以用雷達(dá)探尺為標(biāo)準(zhǔn)布料或作比較。

[1]邵云飛.雷達(dá)探尺在太鋼高爐上的應(yīng)用[J].山西冶金，2012（05）:21-23.

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10.13612/j.cnki.cntp.2014.04.108