在現(xiàn)代煤化工生產(chǎn)過程中，物位是保障系統(tǒng)安全平穩(wěn)運(yùn)行的一項(xiàng)必須監(jiān)控的參數(shù)。通過物位測(cè)量可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)生產(chǎn)運(yùn)行系統(tǒng)原料、輔料、中間產(chǎn)品和成品的監(jiān)測(cè)、控制與計(jì)量。隨著儀表自動(dòng)化水平的不斷提高，加之煤化工生產(chǎn)過程中各類介質(zhì)的復(fù)雜多樣性，對(duì)各類物位監(jiān)測(cè)的需求也進(jìn)入多樣化、精準(zhǔn)化階段。從傳統(tǒng)的磁翻板、浮筒到在的超聲波、音叉等多種形式的物位計(jì)，為現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)提供了更加有針對(duì)性、安全性的選擇空間。目前雷達(dá)物位計(jì)在我國(guó)各個(gè)生產(chǎn)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，尤其在煤化工生產(chǎn)過程中，雷達(dá)物位計(jì)以其適用范圍廣、精度高及非接觸式測(cè)量等優(yōu)勢(shì)在物位測(cè)量領(lǐng)域擔(dān)負(fù)著重要任務(wù)。對(duì)雷達(dá)物位計(jì)在煤化工中的應(yīng)用及維護(hù)進(jìn)行探討，以使雷達(dá)物位計(jì)能更好地為煤化工服務(wù)。
雷達(dá)物位計(jì)的工作原理
雷達(dá)物位計(jì)的發(fā)射端天線發(fā)出可用于測(cè)量距離的窄微波脈沖，發(fā)射脈沖以光速在被測(cè)量空間傳輸，當(dāng)脈沖遇到被測(cè)介質(zhì)時(shí)會(huì)在其表面反射，被反射的脈沖能量由發(fā)射端天線接收。通過脈沖在被測(cè)空間的運(yùn)行時(shí)間即可測(cè)出物位高度。
通過專業(yè)的時(shí)間計(jì)算方法可以保證較短的時(shí)間段里對(duì)物位進(jìn)行可靠準(zhǔn)確的測(cè)量。然而在脈沖到達(dá)被測(cè)介質(zhì)表面反射時(shí)，脈沖部分返回容易造成虛假信號(hào)，因此采用濾波和微處理技術(shù)對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行分析處理，從而得到正確的脈沖信號(hào)，計(jì)算出測(cè)量距離。
測(cè)量?jī)x表與物料之間的距離為D，一個(gè)測(cè)量周期的時(shí)間段為T，D與T成正比關(guān)系:
D=C×T/2
其中，C為光速。由于整個(gè)空罐的高度H已知，則物位L為:
L=H－D
對(duì)儀表內(nèi)部的空罐高度H、滿量程(即滿罐高度)F、被測(cè)介質(zhì)的形式及罐的形狀等參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，然后儀表根據(jù)設(shè)定的參數(shù)進(jìn)行匹配計(jì)算，進(jìn)而適應(yīng)測(cè)量環(huán)境，同時(shí)根據(jù)要求輸出為模擬量信號(hào)。
選型與應(yīng)用
針對(duì)原煤、石灰石等顆粒狀物料或存在安息角等不規(guī)則料堆的測(cè)量時(shí)，應(yīng)選用高頻非接觸式雷達(dá)物位計(jì)。26GHz高頻雷達(dá)測(cè)量精確，而且能準(zhǔn)確、有效處理回波，同時(shí)對(duì)揮發(fā)、結(jié)晶及粉塵等干擾因素都能予以排除。值得注意的是，這些料倉(cāng)中在安裝物位計(jì)時(shí)要確定儀表的安裝位置，應(yīng)避開進(jìn)料口以免造成進(jìn)料虛假信號(hào)。
由于灰倉(cāng)定期進(jìn)料造成上部空倉(cāng)部分粉塵較大極易造成虛假信號(hào)，另外已沉積的積灰表面比較松軟，不易造成信號(hào)反射。所以選擇導(dǎo)波雷達(dá)等接觸型物位計(jì)和水滴形高頻雷達(dá)物位計(jì)可以對(duì)除塵的灰倉(cāng)及一些液體物位實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的測(cè)量。
煤化工罐區(qū)被測(cè)介質(zhì)的介電常數(shù)是影響雷達(dá)物位計(jì)的主要因素，所以在選型時(shí)應(yīng)充分考慮被測(cè)介質(zhì)的介電常數(shù)需滿足雷達(dá)物位計(jì)對(duì)最小介電常數(shù)的要求。當(dāng)選擇接觸式測(cè)量時(shí)應(yīng)考慮測(cè)量纜(桿)的防腐蝕、防反應(yīng)等因素。非接觸式儀表應(yīng)著重考慮測(cè)量?jī)x表在罐頂?shù)陌惭b位置，避開進(jìn)料口、氮?dú)庋a(bǔ)入口或其他干擾因素，防止對(duì)物位計(jì)正常工作造成干擾。由于一般成品罐體積較大，裝在罐頂?shù)膬x表不容易檢修維護(hù)，因此在選型時(shí)可以考慮分體式儀表。另外，在選擇接觸式物位計(jì)時(shí)，纜(桿)會(huì)隨著液面的波動(dòng)而擺動(dòng)。久而久之，在根部的連接部位會(huì)出現(xiàn)斷裂或測(cè)量信號(hào)中斷等現(xiàn)象，故在儀表選型時(shí)應(yīng)充分考慮此因素。
對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)液位參與聯(lián)鎖控制的監(jiān)測(cè)儀表，兩線制的測(cè)量?jī)x表就可以滿足使用要求，但對(duì)于參與交易或者計(jì)量要求精度高的儀表則建議選擇四線制的儀表，供電與信號(hào)電纜分開使用。在選用分體式儀表時(shí)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況選擇合適的信號(hào)電纜長(zhǎng)度，但如果距離較長(zhǎng)則易造成信號(hào)衰減。目前市場(chǎng)上的產(chǎn)品有24V(DC)、220V(AC)兩種供電形式，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的防爆要求、安裝距離及精度要求等來(lái)選擇使用，其中220V(AC)供電比較適合遠(yuǎn)距離傳輸。
檢修與維護(hù)
現(xiàn)場(chǎng)儀表測(cè)量不準(zhǔn)確，與實(shí)際物位有偏差。首先從儀表的選型分析，認(rèn)真對(duì)照被測(cè)介質(zhì)的介電常數(shù)，看是否與所選儀表相匹配;其次分析儀表的安裝位置，一般情況下不建議儀表安裝在罐(倉(cāng))的正中間部位，這樣會(huì)產(chǎn)生大量由倉(cāng)壁對(duì)探測(cè)波的多重反射而形成的高能虛假回波，從而使儀表無(wú)法準(zhǔn)確分析回波數(shù)據(jù)，導(dǎo)致探測(cè)誤差較大，甚至無(wú)法實(shí)施探測(cè);再次是進(jìn)入菜單模式，檢查設(shè)置的各種基本參數(shù)是否合適，例如正向、反向的測(cè)量會(huì)直接影響儀表的終測(cè)量值等;最后在條件允許的情況下打開連接法蘭檢查測(cè)量元件，看喇叭口是否有凝結(jié)水滴、雷達(dá)天線是否有其他物質(zhì)附著或沉積，若有則用柔軟材料及時(shí)進(jìn)行清理。
儀表測(cè)量數(shù)據(jù)波動(dòng)頻繁，這種現(xiàn)象的出現(xiàn)應(yīng)通信PC機(jī)，及時(shí)獲取儀表的歷史測(cè)量數(shù)據(jù)，增強(qiáng)儀表對(duì)虛假信號(hào)的濾波功能。當(dāng)罐(槽)內(nèi)帶有的攪拌器、隔離擋板等設(shè)施處于雷達(dá)物位計(jì)的信號(hào)范圍內(nèi)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生干擾反射波，直接影響液位測(cè)量的準(zhǔn)確性。
對(duì)于易揮發(fā)、易結(jié)晶的測(cè)量介質(zhì)，應(yīng)增加儀表維護(hù)頻率，及時(shí)查看檢測(cè)元件的工作狀態(tài)。如果現(xiàn)場(chǎng)條件允許，可以考慮在連接法蘭處開孔引入反吹氣，這樣就不會(huì)在天線的部位出現(xiàn)結(jié)晶現(xiàn)象。反吹氣管線同時(shí)配備過濾減壓閥，保證反吹氣壓力略大于被測(cè)量空間壓力，防止結(jié)晶物附著于天線處，造成測(cè)量誤差。