冶金料場煤倉料位計的應用與分析

譚戈　張豪

摘 要：本文概述介紹幾種目前在測量料倉料位中，應用較為廣泛的料位計，通過分析和比較，選擇雷達料位計作為測量冶金行業(yè)煤倉料位的核心設備，并簡要說明雷達料位計的日常使用和維護方法，基本故障判斷處理思路，為設備準確檢測打下基礎。

關(guān)鍵詞：煤倉；料位；雷達料位計；維護

中圖分類號：TD529 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）23-0072-02

0 前言

冶金企業(yè)日常生產(chǎn)過程中，為各個生產(chǎn)工序提供原煤，是綜合料場尤為重要的工作。當原煤進入料場后，需要通過料倉存儲并轉(zhuǎn)運。倉內(nèi)料位的高低，將會直接影響到運輸作業(yè)效率，甚至是整個企業(yè)生產(chǎn)的平穩(wěn)順行。因此，如何實時準確的檢查煤倉的存料情況，在高效率的生產(chǎn)中變得越來越重要。

1 料位計概述

現(xiàn)階段，煤倉料位測量有多種原理和方式，冶金行業(yè)中常用的有：核輻射、稱重、重錘、雷達幾種料位計，都各有特點，但在綜合比較之后，選擇了雷達料位計計作為測量煤倉料位的測量設備。

（1）核輻射計。主要有輻射源、檢測接收器、二次表組成，一般采用Co-60和Cs-137發(fā)射的伽馬射線，能夠穿透料倉和原煤，在倉底裝有伽馬射線的檢測接收器。當煤倉進過輸煤、儲煤后，料位會發(fā)生相應變化，伽馬射線穿過原煤后也會有所不同，檢測接收器測出此時的伽馬射線，即能通過計算公式測出原煤堆積厚度，并在二次表中進行顯示。

該檢測設備的優(yōu)點在與維護量低、可靠性高、維護簡單方便，在煤礦行業(yè)占有相當高的份額，但其自身的輻射特性，也為其帶來不利影響：1）審批手續(xù)復雜；2）防護等級要求高；3）巡檢和防丟失力度大，都會帶來維護和管理成本劇增，而且對于設備停止使用后的輻射源回收，更是紛繁復雜的過程。[1]

（2）稱重料位計。由電阻應變式傳感器和二次表組成，不與原煤發(fā)生直接接觸，在料倉的鋼結(jié)構(gòu)支撐上安裝應變式傳感器，當倉內(nèi)原煤量發(fā)生變化時，在電阻應變式傳感器上的作用力也會發(fā)生相應改變。雖然變化幅度很小，但是還是能夠準確的測量，阻值會發(fā)生相應變化，二次表向應變式傳感器供電，通過輸出的毫伏級電壓信號，即可轉(zhuǎn)換為料位高度信號，在中控室上位機監(jiān)控畫面中顯示。

該設備不受高溫、粉塵及原煤質(zhì)量的影響，檢測準確，但是在日常巡檢中，需要注意倉壁不能與框架結(jié)構(gòu)發(fā)生接觸或擦靠，從而影響電阻應變式傳感器的準確性，由于框架結(jié)構(gòu)原因，要發(fā)現(xiàn)接觸或擦靠十分困難，也為日常維護帶來一定困難，在巡檢過程中也發(fā)現(xiàn)過損壞情況，為焊工的地線搭接到倉壁，通過金屬導電性，導致電阻應變式傳感器內(nèi)部接線燒毀，針對此種現(xiàn)象，在加強操作人員的教育工作同時，也一定要在完成安裝工作后，進行上下限位器的連接，及等電位線安裝調(diào)試，避免損壞情況的發(fā)生。[2]

（3）重錘料位計。重錘料位計的使用范圍相當廣泛，粉狀、顆粒狀、塊狀物料都能適用。由可逆電機、鋼纜、重錘頭、限位保護裝置構(gòu)成，在設定的固定時間或者中控室給出測量電接點信號發(fā)出后，料位計內(nèi)部電機開始工作，錘頭帶動鋼纜下探，當?shù)竭_原煤料層后，重錘受到下降阻力，控制電腦檢測到該阻力后，立即停止下探動作，并發(fā)出收回命令，電機回轉(zhuǎn)，鋼纜收回。鋼纜下探的距離即為料倉所剩空間高度，料位計電腦自行計算出煤倉高度減去空間高度，及得到原煤在料倉中的存儲高度。

重錘料位計的日常維護量較大、故障點較多（鋼纜、電機），安裝位置要求較高，最好是在煤倉的中心位置，但此處多為輸送原煤的入料口；該煤倉較高，達到55米，對于鋼纜的質(zhì)量要求高；為非連續(xù)測量設備，對于料位的實時掌控性較差。

（4）雷達料位計。雷達料位計由發(fā)射接收裝置、信號處理器、操作面板幾部分組成，其測量原理是利用能量很低的極短的微波脈沖通過天線系統(tǒng)發(fā)射并接收，該微波脈沖的物理特性與光相似，傳播速度近似光速，其頻率為300MHz-3000GHz，可以輕易穿透蒸汽、粉塵等干擾源，遇到障礙物即反射，產(chǎn)生回波信號，運行時間可以通過電子部件被轉(zhuǎn)換成料位信號，如果被測物料導電性好，則回波信號越強，更易于接收。[3]

雷達料位計的優(yōu)勢在于：1）發(fā)射接收頻率高，不易干擾；2）操作簡單，調(diào)試方便；3）易于維護、可靠性高；4）可在惡劣環(huán)境下連續(xù)準確的使用。

2 雷達料位計在煤倉的應用

在煤倉儲運原煤的過程中，使用的是雷達料位計作為料位信號的檢測設備，型號為：德國VEGA PULS68型雷達料位計，規(guī)格為兩線制，輸出信號4-20mA，PROFIBUS PA協(xié)議，調(diào)整顯示模塊PLICSCOM顯示，最大測量范圍75米，螺紋A，過程溫度-200∽400℃，測量偏差±2mm，見圖1。

現(xiàn)場安裝完成后，通過配電隔離器，為該雷達料位計提供24VDC電源，并將料位計測量后輸出的對應料位高度的4-20mA信號送至PLC模擬量模板，最終在上位機監(jiān)控畫面中顯示，達到實時監(jiān)控測量數(shù)據(jù)的目的。

日常使用中，需要經(jīng)過以下幾個步驟：

（1）擰開外殼罩蓋，向左轉(zhuǎn)動取出調(diào)整/顯示模塊PLICSC- OM，取下電纜入口密封蓋，將電纜從密封口穿入。

（2）完成24VDC電源接線，并安裝好調(diào)試面板，會有幾分鐘的自檢：電子部件的內(nèi)部檢驗→顯示儀表類型、軟件版本號、傳感器出廠編號→輸出電流信號并顯示，如有故障則跳轉(zhuǎn)至故障編號。

（3）參數(shù)設定：1）最小調(diào)整。將測量值顯示更換至主菜單，按鍵[OK]；選擇菜單“Basic Adjustment”（基本調(diào)整），按鍵[OK]確認，出現(xiàn)Min-Adjustment（最小調(diào)整）；輸入空倉時料位計至底部的距離值，對應0.0%，按鍵[OK]，完成最小調(diào)整設定，下一步進入最大調(diào)整。2）最大調(diào)整。按照最小設定，設定最大調(diào)整值，即是滿倉時的距離值，只需要設定發(fā)射筒長度，一般為0.5m，即可，對應100%，按鍵[OK]，完成設定。3）介質(zhì)選擇。每種介質(zhì)都有自己對應的反射特性，液體的干擾主要來自介質(zhì)表面波動和泡沫，固定主要來自于粉塵和堆料角度。煤倉里的原煤，應選擇“Solid”里的“切片或碎石”選項，保證傳感器與被測介質(zhì)的反射特性相匹配，測量更加準確。4）容器形狀。容器形狀也會影響測量，固體里的容器形狀多為料倉或料斗。5）阻尼。主要作用是減少測量值顯示的波動，數(shù)值設置得越大，積分時間越長，傳感器對于測量值變化的反應會延遲，一般設定在5-7s。6）線性化曲線。容器內(nèi)的物位變化大多不呈線性上升趨勢，即需要進行線性化處理，通過啟動一個合適的曲線，能夠正確顯示容器內(nèi)的料位高低。7）虛假回波存儲。如果容器內(nèi)有固定的安裝物或附著物，都會造成虛假反射，從而影響測量效果。可以通過該項設定，在空倉時進行干擾源存儲，有效的防止虛假反射。

簡單步驟為：按鍵[OK]進入主菜單，選擇“Service”（服務），按鍵[OK]確認，顯示“False echo memory”（虛假回波存儲）；按鍵[OK]，進入“C熱愛它New”（生成一個新的），輸入傳感器到虛假反射源的距離，按鍵[OK]；在這個距離范圍內(nèi)的所有被檢測到得虛假回波都能存儲，并在數(shù)據(jù)中排除，消除了虛假數(shù)據(jù)的干擾。

通過以上設置，在長期的使用過程中，證明了該設備的測量數(shù)據(jù)非常高效、可靠、安全，達到了在線測量的效果。

3 雷達料位計的維護及注意事項

（1）在雷達料位計的日常使用過程中，會出現(xiàn)各種故障，結(jié)合設備維護經(jīng)驗，綜合總結(jié)以下幾類顯示錯誤故障，達到快速處理的目的。1）4-20mA信號不穩(wěn)定或沒有。信號不穩(wěn)定，可能由于進料速度導致，可以通過調(diào)整顯示模塊的積分時間處理；信號沒有，需要檢查正負極接線、供電電壓低或者負載阻抗太高。2）各種故障代碼顯示。E013沒有測量值：處于起機階段或者傳感器沒有找到回波信號；E017最大調(diào)整與最小調(diào)整差值太小：需要重新調(diào)整該值；E036當前軟件不能運行：重新啟動或者返廠修理；E041硬件故障：更換內(nèi)部元件或返廠修理；

（2）安裝注意事項。1）安裝位置：選擇安裝在容易進行接線、調(diào)試的位置，還要方便以后的拆裝工作，盡量避免受限空間；如果不能安裝在倉頂?shù)闹醒耄枰ㄟ^料位計自帶的萬向節(jié)進行喇叭口的方向調(diào)節(jié)，對準料堆。2）避免潮濕：在電纜進入雷達料位計的入口處需有一個向下的滴水彎，這樣就能夠讓露水、雨水自然滴下，不進入雷達料位計內(nèi)部，損壞電路板；3）測量范圍：注意雷達料位計天線與進入料倉的測量介質(zhì)料流處，保持50mm以上距離，喇叭口的末端伸入容器內(nèi)至少10mm。

（3）日常維護注意事項。1）雷達的發(fā)射接收裝置及喇叭口，要避免沾染物料或過多的粉塵，否則會造成雷達料位計處于死機狀態(tài)，無法準確測量，需要定期處理清掃或者增加壓縮空氣裝置；2）需要接線柱的注意防水密封；3）在調(diào)試和更該參數(shù)之前，需要用專用調(diào)試模塊，記錄當前參數(shù)，謹防數(shù)數(shù)據(jù)丟失；4）注意避免人為損壞雷達料位計外觀，尤其是連接電纜；5）避免頻繁的開關(guān)機，導致的電路板和發(fā)射接收裝置損壞。

4 結(jié)語

在料位計的使用過程中，只要做到了定期的維護保養(yǎng)，就能夠大大提高設備的可靠運行率，同時將煤倉料位信號與進出倉皮帶機進行統(tǒng)一調(diào)度控制，即可提升整個調(diào)度體系的監(jiān)控管理手段、生產(chǎn)能力。

參考文獻

[1]趙越.煤倉料位自動監(jiān)控系統(tǒng)的研究[J].黑龍江科技信息，2016（7）：20.

[2]呂清峰.煤倉料位檢測方法的最新發(fā)展[J].儀表技術(shù)，2017（6）：19-20，24.

[3]呂潤松.煤倉遠程在線監(jiān)測系統(tǒng)的研究[J].山東煤炭科技，2016（11）：164-166.