拋物面式天線雷達料位計在料位測量中的應用

張彥峰

在水泥生產過程中，從礦山開采破碎直至成品水泥的存儲分裝，料位監測和料位報警控制都有著重要的作用。料位監測可以有效判斷各種物料存量，提高生產調配效率；自動化的料位測量可以有效減少人工測量頻次，減輕巡檢工作量；另外，料位監測和料位報警控制還可以有效防止“冒倉”事故發生。

水泥廠的料位測量多在粉塵特別大的工況下進行，特別是一些氣動進料的料倉，涉及的物料種類多，物料顆粒大小不一，介電常數也不一樣，如破碎的石灰石、生料、熟料、粉煤灰、煤粉、成品水泥等，對這些料倉的料位進行精確測量非常難，特別是低介電常數的粉煤灰倉。

在實際工作中，我們了解和應用過的接觸式料位計有重錘式料位計和導波雷達料位計，非接觸式的料位計有射線式料位計、激光料位計、高能超聲波料位計和脈沖雷達料位計。在各種料位監測設備中，筆者更推薦非接觸式的脈沖雷達料位計，特別是抗粉塵粘附的拋物面式天線雷達料位計。

非接觸式雷達料位計的安裝和維護工作量遠少于接觸式料位計（如重錘式料位計），非接觸式雷達料位計，可以規避料堆突然塌料造成的“埋錘”現象等。在雷達的有效測量量程內，脈沖雷達料位計量程可以根據工況隨意調節。雷達廠家往往會根據常用的量程配置一些不同測量范圍的雷達，若考慮備件通用，則需按量程最大的料倉進行選型。

若水泥廠料倉儀表安裝孔具備開口到DN200以上的條件，建議使用抗粘附性能更好的拋物面式天線雷達，可有效延長工作人員的清理維護周期，在一些粘附性輕微的料倉場合基本可實現免維護。在硫磺等強粘附物料工況中，國外雷達選型資料也首推拋物面式天線雷達（見圖1），這種拋物面式天線雷達比早期喇叭形天線雷達更易清理。圖2為加固設計的拋物面天線，從圖2可見，目前我廠使用的國產升級的拋物面天線已做了加固設計，比早期的拋物面式天線更加堅固耐用。

圖1 強粘附工況中的拋物面式天線雷達

圖2 加固設計的拋物面式天線

在水泥生產中，料位測量遇到的另一個難點是強粉塵干擾，特別是氣動輸送粉料的料倉，加料時粉塵飛揚，能見度低，激光料位計和高能超聲波料位計無法進行測量，盡管雷達料位計此時能收到部分料面回波，但回波信號也被削弱。另外，由于料面不平造成的雷達回波被折射，也會導致雷達存在收不到回波的情況；此外，還有一些從底部給料倉充氣的工況，使料面松動，料位測量更加困難。

在強粉塵工況下，一方面可選用發射能量較高的雷達，另一方面可選擇有失波等待連續測量算法的測量軟件。當雷達遇到強粉塵時，即使短時間雷達失波，也不會導致測量結果誤判。在進入連續測量算法狀態后，若在設定的等待時間內能識別出真實料面反射波，即可得到正確的料面測量值。以前該功能只有個別國外雷達具有，目前國內也有雷達具備這項功能，且實際應用效果較好。

另外，在水泥廠中有的料倉非常高，如50m的均化庫，登上高料倉去調試雷達耗時耗力，建議選用在中控室能遠程調試的Hart手持操作器。在中控室即可完成量程等基本參數的設置，觀察雷達的回波波形，并能通過波形進行遠程診斷和調試，大大減輕工作人員的現場工作強度，規避登高操作的風險。目前我們使用的智能雷達料位計還有一種類似“行車記錄儀”的功能，即當現場發生料面突變時，能抓拍下當時的雷達回波波形，這對于調試復雜工況的料倉非常有用。

除應用雷達料位計對料倉料位進行有效監測外，水泥廠也可在有效料位監控的基礎上再加一道高位料位的報警保險，對一些重點防止“冒倉”的料倉加裝高位料位開關，進行報警和進料緊急控制。推薦帶防塵軸封的進口電機阻旋開關，并加裝防砸的配件，根據物料安息角做好延長定制計算。■