雷達(dá)料位在長(zhǎng)鋼8號(hào)高爐應(yīng)用實(shí)踐

張建國(guó)，李艷紅，白 強(qiáng)，張建波

（首鋼長(zhǎng)治鋼鐵有限公司煉鐵廠，山西 長(zhǎng)治 046031）

首鋼長(zhǎng)治鋼鐵有限公司（全文簡(jiǎn)稱長(zhǎng)鋼）煉鐵廠高爐是全廠的核心，而首當(dāng)其沖的是高爐的“眼睛”爐膛料位，料位的準(zhǔn)確測(cè)量是生產(chǎn)中的一項(xiàng)重要參數(shù)，由于高爐下料時(shí)粉塵大，生產(chǎn)過(guò)程溫度非常高（平常180℃，高時(shí)可達(dá)400℃），測(cè)量環(huán)境比較惡劣，高爐的料位測(cè)量一直是個(gè)難題，長(zhǎng)期以來(lái)，作為傳統(tǒng)應(yīng)用的機(jī)械探尺常規(guī)使用中比較穩(wěn)定，抗干擾能力強(qiáng)，適合高爐自動(dòng)控制下料，但作為機(jī)械行程的接觸性測(cè)量也有他的劣勢(shì)，當(dāng)碰到空料線，比如高爐的噴涂或大修時(shí)，料線需要下降到20 m以下，機(jī)械探尺就愛(ài)莫能助了，這時(shí)雷達(dá)料位作為料位唯一“眼睛”起到了很大的作用。

1 過(guò)去高爐空料線工藝存在問(wèn)題

2019年11月煉鐵8號(hào)高爐噴涂降料面作業(yè)中，當(dāng)料面下降到5 m左右時(shí)使用中的雷達(dá)料位顯示值不動(dòng)，儀表維修工采取了各種措施，也沒(méi)有效果，最后只能通過(guò)計(jì)算和預(yù)估降了料面，第二天休風(fēng)后拆下，卻發(fā)現(xiàn)雷達(dá)并沒(méi)有損壞，但是由于當(dāng)時(shí)高溫，水蒸汽大，高爐爐殼不規(guī)整，雷達(dá)信號(hào)障礙反射干擾多，當(dāng)料面降下后，有一根鋼帶吊在空中晃動(dòng)，雷達(dá)識(shí)別到最高處信號(hào)回波也較強(qiáng)，該雷達(dá)沒(méi)有很好的排除干擾措施，所以導(dǎo)致該雷達(dá)在關(guān)鍵時(shí)刻無(wú)法正確識(shí)別有效料位信號(hào)，不能發(fā)揮出其應(yīng)有功能，成為了一臺(tái)廢表。

2 安裝上新雷達(dá)料位計(jì)后的效果

出現(xiàn)問(wèn)題后經(jīng)過(guò)分析原雷達(dá)存在的問(wèn)題，多方考察最終選擇了VEGA公司的VEGAPULS 64系列超高頻新型雷達(dá)，該雷達(dá)經(jīng)歷了將近一年多的正常運(yùn)行，特別是在2021年1月10日的噴涂降料面，經(jīng)歷了同樣工況下的考驗(yàn)，當(dāng)高爐加料前爐頂焊接時(shí)短時(shí)出現(xiàn)強(qiáng)干擾后，進(jìn)行了成功的屏蔽，出色的完成了任務(wù)。

3 雷達(dá)料線的選型問(wèn)題及處理

3.1 雷達(dá)探尺料位的選型

雷達(dá)頻率選擇原來(lái)雷達(dá)是26 GHz，其發(fā)射角約達(dá)10°左右，新的80 GHz雷達(dá)發(fā)射角只有3°，新的電子部件使信號(hào)也得到了增強(qiáng)。當(dāng)?shù)竭_(dá)20 m時(shí)，天線面積直徑可達(dá)4 m以上，而選用80 GHz雷達(dá)，其天線面積直徑只有2 m，由于爐內(nèi)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，這樣可以獲得明顯更強(qiáng)的聚焦能力，雷達(dá)波信號(hào)規(guī)避了障礙干擾，測(cè)量變得更加準(zhǔn)確和可靠。

舊雷達(dá)天線面積大，爐殼上的1根鋼帶就讓該表擱淺，如果是這種新雷達(dá)，這個(gè)現(xiàn)象就不會(huì)出現(xiàn)，如圖1所示，10°的發(fā)射角比3°的大的多。

圖1 雷達(dá)波發(fā)散面積示意圖

3.2 雷達(dá)的降溫措施

結(jié)合以往的儀表使用降溫經(jīng)驗(yàn)，及多年現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用積累，長(zhǎng)鋼采用法蘭型加氮?dú)獯祾咧苯訙y(cè)量的方式將雷達(dá)裝入高200 mm的圓柱體接管內(nèi)，雷達(dá)頂端與圓接管頂端用法蘭牢牢緊固，底部焊接在爐殼上部，同時(shí)在圓柱體上安裝多個(gè)壓縮氮?dú)饪淄ǖ溃⑷氲獨(dú)獯祾咭越档屠走_(dá)料位計(jì)法蘭處的過(guò)程溫度，同時(shí)對(duì)雷達(dá)進(jìn)行外圍吹掃，形成保護(hù)氣流，圓柱體同時(shí)也是高爐和雷達(dá)的散熱通道，整體效果優(yōu)良。

3.3 雷達(dá)的天線問(wèn)題

高爐和其上部爐頂料罐之間的均壓過(guò)程，可能會(huì)引起高爐內(nèi)部壓力的波動(dòng)，這樣的波動(dòng)會(huì)引起高爐內(nèi)部的物料向頂部的濺射，安裝的雷達(dá)傳感器的測(cè)量天線在常年累月的使用中，爐內(nèi)熾熱的物料顆粒可能恰好夾在喇叭天線的根部如圖2，導(dǎo)致雷達(dá)發(fā)波錐的損壞如圖3。

圖2 舊天線帶有發(fā)波錐

圖3 損壞的發(fā)波錐

原雷達(dá)是喇叭型天線設(shè)計(jì)，發(fā)波錐內(nèi)嵌在喇叭的根部，在使用一段時(shí)間后，爐況不好情況下會(huì)出現(xiàn)喇叭天線內(nèi)發(fā)波錐被濺射高溫料渣損壞情況，新高頻雷達(dá)是透鏡天線設(shè)計(jì)，是封閉的天線系統(tǒng)，對(duì)沉積物和污垢不敏感，抗干擾能力更強(qiáng)，新雷達(dá)天線如圖4所示。

圖4 新雷達(dá)透鏡天線設(shè)計(jì)

3.4 雷達(dá)的可操作性

新裝雷達(dá)探尺具備了與手機(jī)APP軟件通過(guò)藍(lán)牙進(jìn)行通訊修改參數(shù)的功能，可以在VEGA應(yīng)用程序中存取所有數(shù)據(jù)：測(cè)量值、事件存儲(chǔ)器和傳感器狀態(tài)顯示，回波曲線。藍(lán)牙通訊遠(yuǎn)距離查看信息方便現(xiàn)場(chǎng)操作，可以在儀表25 m范圍內(nèi)進(jìn)行操作和診斷，對(duì)回波曲線進(jìn)行分析，對(duì)干擾進(jìn)行屏蔽，方便了在爐頂安全區(qū)域操作，不用和其他儀表一樣必須在環(huán)境不太好的儀表安裝位置近端操作。

4 結(jié)語(yǔ)

長(zhǎng)鋼8號(hào)高爐雷達(dá)探尺料位更換改造后已經(jīng)穩(wěn)定運(yùn)行2 a，并且兩次出色地完成了高爐的降料面以及后來(lái)的加料升料面工作，VEGA雷達(dá)的耐用性和良好的操作性給長(zhǎng)鋼留下了深刻的映象。