雷達、超聲波料面測示儀在水泥工業的應用

雷達、超聲波料面測示儀在水泥工業的應用

在水泥生產過程中，需處置大量的物料和氣流，為使產品優質高產，須對工藝流程裝置中的物料和氣流進行流量、溫度、重量和成分分析，以及對料面高度進行連續測示。而這些裝置內的物料受溫度和粉塵濃度污染環境的影響，使測試人員難于靠近，測示儀器易受磨蝕損壞，只能進行不直接與物料接觸的測示。在物料料面測示中，使用較多的是超聲波和雷達，德國西門子（Siemens）公司近期開發的產品，各裝備的功能及工藝性能不一，不同裝備所使用的料面測示儀的品種及其型號也不一致，大致情況如下：

1 一次破碎機

一次破碎機主要將礦山上運來的大塊礦石破碎成小一些的礦石，工作環境較為危險。為避免在生產過程中，工人接觸裝備，在破碎機上面安裝了一臺超聲波料面測示儀，通過所測示情況，告知自動卸料車的司機，按料面狀況進入車間卸料，保證連續生產。此外在石灰石倉的下部也安裝了一臺超聲波測示儀，以檢測倉內物料狀況，當倉內物料堵塞，則料面過高，發出警告，以便及時處置。

2 二次破碎機

二次破碎機破碎的石灰石塊較小，且易出現細塊，石灰石飛出機器，易損壞儀器。在破碎機上部不易被飛出的石灰石撞擊的位置設置超聲波測示儀，通過信號反映破碎機上料面狀況，以保持正常運行（圖1）。

3 預均化堆場

預均化堆場內料堆面積較大，環境條件較差，氣候變化較大，很難設置儀表測示料堆的層數和高度。通常在運行的堆取料機上設置儀表，但堆取料機在運行過程中振動較大，安裝接觸式儀表易損壞，而安裝與物料不接觸的超聲波測示儀則可通過反饋的信號來調節料面高度，以達到預先確定的料層層數和料面高度，從而保持入磨物料成分的穩定。

4 輔助物料庫

水泥生產輔助原料（如砂巖、鐵礦石、粉煤灰、石膏、助磨劑以及潤滑油等）通常在庫內儲存。這些庫內粉塵濃度高，以往采用繩索和重物測量料面，誤差大且勞動強度高。后改用超聲波裝置，其精度因粉塵濃度過高，影響較大。之后改為不受空氣粉塵影響的電磁波雷達測示儀。

開始使用的雷達測示儀的波長為25GHz，但此波長因角度陡而發散，精度也受影響，后改為波長為78GHz的LR560雷達測示儀，安裝在庫頂，取得成功。

5 生料均化庫

生料均化庫內的生料通過氣流均化。庫內氣流中粉塵濃度高，人工和一般測示儀器難于工作，只能安裝雷達測示裝置，早期使用的型號為CM400，現已優化為LM560（78GHz），能夠準確地反映庫內物料料面高度。

6 窯燃料庫

窯系統生產為連續生產，燃料庫內燃料必須保持一定數量，因而料面測示尤為重要。

使用液體代用燃料的油庫，內部安裝攪拌葉片，以減少液體溢出。為測定料面高度，安裝一臺LF200（25GHz）雷達測示裝置，并配置智能控制軟件，效果較好。

7 窯袋收塵器

窯系統含塵熱煙氣經袋收塵器收下粉塵，其熱量還可利用。粉塵重新入窯，易在袋收塵器下部結皮堵塞，造成價格昂貴的收塵袋損壞，而且袋內物料阻塞過多，煙氣難于流通會造成停窯事故。為此設置雷達測示裝置對袋內粉塵料面進行測示，并設置警報信號。當粉塵料面達某一位置時，發出警報信號，以便及時清理和更換收塵袋。

圖1 石灰倉下部的超聲波測試儀

8 熟料冷卻機料層高度控制

熟料冷卻機料層下部設置壓力計，以確定料層厚度，但受熟料顆粒級配及堆積情況的影響，準確度較差，采用雷達測示（LR560安裝在一個1m長可近伸的管道內），則可測出準確數據且費用較低。

9 熟料庫

熟料庫內的熟料雖經冷卻機冷卻，但仍有一定溫度，且粉塵濃度較高，一般測示儀器無法使用。以前使用超聲波測示儀測定料面，精確度差，現改為LM560雷達測示庫內熟料料面，效果較好。

10 水泥庫

水泥庫內氣流中粉塵濃度高，一些儀器無法使用，即使設置超聲波裝置對料面進行測試，其精度也受影響，只有用雷達測示裝置才可準確測其數據，目前LM560已開始使用（圖2）。

圖2 水泥庫頂設置雷達測料儀

11 結語

水泥生產過程中的各工藝裝備在處置物料時，物料的種類和性能均不一致，但都面臨量大、氣體內粉塵含量高的問題。此外，為保持連續生產，必須準確地控制裝置內物料料面的高度。因而須對料面進行測示，而常規的接觸測示儀器難于適應此工藝，只能采用非接觸測示儀器。

非接觸測示儀器主要有超聲波裝置和雷達測示裝置，前者一般適用于敞開式、氣流內粉塵濃度不高且溫度較低的裝置，如一次、二次破碎機。而雷達料面測示裝置可滿足密閉、氣流內粉塵濃度大且溫度高的工況，不僅可測示固體，而且可測示液體，同時還可以設置在角度稍陡的位置，以保持測示的穩定性。

早期雷達測示儀所使用的波長為28GHz，難于滿足測示需求，2011年公司開發出LR560（78GHz）的雷達測示儀，可滿足大型水泥生產線上各項裝備的工況，在使用中效果良好，已有較多的企業應用。

陳友德編譯自

No.5/2015World Cement