物位計(jì)在電力工業(yè)生產(chǎn)過程中主要測(cè)量固體和液體的物位，種類繁多，有塊料、粉料、顆粒料，有酸液、堿液等。這些物質(zhì)的介電常數(shù)、容重、溫度、壓力等各不相同，過去主要采用接觸測(cè)量，如導(dǎo)波纜、音叉、阻旋、重錘、浮球及電容等。在使用中由于被檢測(cè)介質(zhì)的物理狀態(tài)及化學(xué)成分的變化出現(xiàn)各種問題，如頻繁的虛假料位、斷纜、堵料及突變等，且維護(hù)量、維護(hù)費(fèi)用大。  
 
　　石灰石濕法煙氣脫硫系統(tǒng)的維護(hù)正向日?；捅O(jiān)控組織的系統(tǒng)化邁進(jìn)，脫硫檢測(cè)的各個(gè)環(huán)節(jié)會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)檢測(cè)失真狀態(tài)，直接影響到系統(tǒng)運(yùn)行，加大了維護(hù)的頻率?，F(xiàn)場(chǎng)情況   

　　我廠脫硫腐蝕性液位測(cè)量和石灰石料位的測(cè)量工況是:鍋爐燃燒后產(chǎn)生的煙氣通過吸收塔時(shí)，由石灰石漿液泵將混合的石灰石漿液打人吸收塔內(nèi)噴淋，將煙氣中的酸性二氧化硫中和，再將過濾后的煙氣排出。從工藝上看，煙氣在進(jìn)人吸收塔前的溫度是相對(duì)比較高的。一般情況下，出口處的溫度在120℃左右，其中還含有一定數(shù)量的粉煤灰。通過噴淋將煙氣二氧化硫中和凈化，在吸收塔的底部經(jīng)過攪拌后通過排出泵排出。吸收塔中的液位測(cè)量是控制漿液泵定時(shí)工作的主要依據(jù)。對(duì)該漿液池液位儀表的檢測(cè)溫度有一定要求，過程檢測(cè)溫度應(yīng)該在80℃左右，儀表要具有一定的抗?jié)穸确雷o(hù)功能，反應(yīng)速度快，抗干擾能力強(qiáng)。 
  
　　另外，我廠石灰石倉雷達(dá)物位計(jì)采用導(dǎo)波雷達(dá)鋼纜形式，鋼纜作為天線伸人料倉直到倉底。導(dǎo)波天線伸人容器中并和粉料接觸，屬于接觸式測(cè)量，導(dǎo)波纜繩容易磨損甚至被拉斷，在上下料、負(fù)壓風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，導(dǎo)波纜繩擺動(dòng)，經(jīng)常出現(xiàn)虛假料位問題。如果導(dǎo)波纜繩掉進(jìn)倉內(nèi)，會(huì)直接影響設(shè)備的運(yùn)行，對(duì)正常生產(chǎn)和測(cè)量造成不利影響。下面介紹非接觸測(cè)量雷達(dá)物位計(jì)—脈沖雷達(dá)物位計(jì)在脫硫生產(chǎn)工藝中的應(yīng)用。
 
　　2雷達(dá)物位計(jì)儀表測(cè)量與一般儀器測(cè)量不同的特點(diǎn)
　　2.1雷達(dá)儀表的測(cè)量原理  
　　 隨著傳感器及軟件技術(shù)的發(fā)展，20世紀(jì)90年代末，工業(yè)測(cè)控開始逐漸使用雷達(dá)測(cè)距技術(shù)。它抗干擾能力強(qiáng)，測(cè)量準(zhǔn)確。雷達(dá)的微波技術(shù)早應(yīng)用于軍工，隨著微波技術(shù)的不斷發(fā)展，雷達(dá)技術(shù)已在通信及工業(yè)測(cè)控中廣泛應(yīng)用。通過對(duì)不同微波頻率段的研究，在工業(yè)生產(chǎn)中形成一套有效的雷達(dá)測(cè)距技術(shù)的解決方案。微波又叫電磁波，頻率范圍為300 MHz300 GHz，傳播速度為3 x lOBm/s，其穿透力強(qiáng)，傳播速度不受粉塵、蒸汽影響，衰減也很小，物料的溫度、壓力、密度幾乎不影響其測(cè)量的準(zhǔn)確性。工業(yè)雷達(dá)利用微波的吸收和反射原理，根據(jù)被測(cè)量介質(zhì)的介電常數(shù)來界定雷達(dá)的使用形式，分為不同微波頻率段的微波雷達(dá)儀表，其中有300 MHz一1.5 GHz的導(dǎo)波纜式雷達(dá)(接觸式)、6 GHz的非接觸式雷達(dá)及26GHz小角度的高頻非接觸雷達(dá)。我們?cè)谑褂脮r(shí)是根據(jù)被測(cè)介質(zhì)的物理狀態(tài)(比如蒸汽、粉塵、吸附、溫度、壓力、酸堿性)來確定哪種形式的雷達(dá)儀表測(cè)量有效準(zhǔn)確和免維護(hù)。  
　　 雷達(dá)是可以穿透被測(cè)介質(zhì)的，空氣的介電常數(shù)。=1，水的。=4一88 ,  100 0C時(shí)水。=55. 1，水蒸氣。=1. 007 85 ,碳酸鈣。= 6. 1-9. 1，煤(粉末、精細(xì))。=2一4。因此，微波對(duì)被檢測(cè)介質(zhì)是有一定要求的。使用哪種頻率段的微波和使用哪種形式測(cè)量效果更好是我們需要探索的，同時(shí)要消除由于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際安裝情況給雷達(dá)帶來不穩(wěn)定的因素。
　　雷達(dá)儀表是靠檢測(cè)被測(cè)介質(zhì)反射回波從而檢測(cè)出液位的高度的。被檢測(cè)介質(zhì)水的介電常數(shù)。為50 } 80，微波很難被吸收，因此檢測(cè)的效果是很明顯的。微波的傳輸速度為光速，因此壓力和溫度對(duì)微波穿射速度的影響非常小，可以忽略，它是一種很理想的檢測(cè)工具。2.2與一般儀器測(cè)量不同的特點(diǎn)   
　　在吸收塔、己二酸池中，水流比較湍急，容易造成接觸式儀表在長(zhǎng)期使用中由于磨損而發(fā)生故障。被測(cè)介質(zhì)有一定酸性或堿性，長(zhǎng)期浸泡在這種液體中，金屬的氧化速度會(huì)加快，因此，接觸式儀表不適用，應(yīng)選擇非接觸儀表。非接觸的液位儀表有超聲波式液位和雷達(dá)式液位兩種。超聲波式液位儀表的檢測(cè)液位高度是靠變送器前面的換能器發(fā)出聲納波反射測(cè)量的，影響該聲納速度的外界條件很多，上傳的數(shù)據(jù)不穩(wěn)定。儀表對(duì)聲納波的接收是不容易識(shí)別的，因此它不太適應(yīng)。   
　　6 GHz雷達(dá)液位儀表的優(yōu)越性比較突出。雷達(dá)的天線材料有PP, PVDF, PTFE多種材質(zhì)，可以滿足不同介質(zhì)、酸堿液體的帶壓測(cè)量。由于水的反射性太好，因此安裝時(shí)也比較簡(jiǎn)單。水蒸氣本身是水，在蒸汽較大時(shí)水蒸氣會(huì)把微波反射回去，會(huì)出現(xiàn)檢測(cè)不到液面等情況。因此，在選擇雷達(dá)液位儀表時(shí)這點(diǎn)必須謹(jǐn)慎。如果出現(xiàn)類似的液位測(cè)量，應(yīng)該根據(jù)微波的特性選擇不同頻率段的雷達(dá)儀表來進(jìn)行檢測(cè)。應(yīng)選擇低頻、波長(zhǎng)較長(zhǎng)的雷達(dá)儀表，比如6 GHz的微波頻率。雷達(dá)液位儀表的反應(yīng)時(shí)間很快，抗干擾能力強(qiáng)，缺點(diǎn)是測(cè)量數(shù)據(jù)容易突變。   
　　為了避免出現(xiàn)數(shù)值的突變與跳動(dòng)，安裝時(shí)應(yīng)回避出人水口，池、槽中間有攪拌和抽水泵時(shí)應(yīng)選擇水流相對(duì)平穩(wěn)的工作區(qū)。

其安裝位置如圖1所示。


下面以我廠己二酸池液位測(cè)量?jī)x—古大GDRD51脈沖雷達(dá)物位計(jì)為例，介紹雷達(dá)液位儀表的使用方法。   
　　該儀表特別適用于腐蝕性液體場(chǎng)合。它通過天線發(fā)射極窄的微波脈沖，以光速在空間傳播，碰到被測(cè)介質(zhì)表面其部分能量被反射回來，被同一天線接收。發(fā)射脈沖與接收脈沖的時(shí)間間隔與天線到被測(cè)介質(zhì)表面的距離成正比。由于電磁波的傳播速度極高，存在測(cè)量盲區(qū)，但可以通過調(diào)整安裝法蘭高度有效避開盲區(qū)問題。盲區(qū)示意圖如圖2所示。


圖2中，測(cè)量的基準(zhǔn)面是螺紋或法蘭的密封面。使用雷達(dá)液位計(jì)時(shí)，務(wù)必保證高料稠不能進(jìn)人測(cè)量盲區(qū)。
 
　　3雷達(dá)儀表的測(cè)量方法
　　3.1液體料位的測(cè)量   
　　GDRDS X系列產(chǎn)品采用特殊的解調(diào)技術(shù)，可以準(zhǔn)確識(shí)別發(fā)射脈沖與接收脈沖的時(shí)間間隔，從而計(jì)算出天線到被測(cè)介質(zhì)表面的距離。由于采用了先進(jìn)的微處理器和獨(dú)特的CHODIS-COVERY回波處理技術(shù)，其可以應(yīng)用于各種復(fù)雜工況。它在多個(gè)虛假回波的工況下可以正確確認(rèn)真實(shí)回波，獲得準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果。其多種過程連接方式和天線型式適用于各種復(fù)雜工況，如高溫、高壓、小介電常數(shù)介質(zhì)的測(cè)量。它采用脈沖工作方式，發(fā)射功率極低，適用于各種金屬、非金屬容器，對(duì)人體和環(huán)境均無傷害。全鋁外殼質(zhì)量輕，硅橡膠密封可以全部浸泡于液體中。天線材料選用PTFE材料，嚴(yán)密防腐。全中文菜單使調(diào)整輕松簡(jiǎn)單。兩線、四線接線方式，具有更廣泛的選擇。調(diào)整模擬量4一20 mA時(shí)可通過現(xiàn)場(chǎng)顯示調(diào)整模塊對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的低位、高位進(jìn)行設(shè)定，同時(shí)與系統(tǒng)的距離相對(duì)應(yīng)，保證輸出線性的穩(wěn)定。它可針對(duì)不同被測(cè)介質(zhì)的表面狀態(tài)(是否有波動(dòng)、有泡沫)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，對(duì)很不平穩(wěn)的攪拌液體、表面有雜物的液體進(jìn)行檢測(cè)(使用導(dǎo)波管測(cè)量)。在測(cè)量時(shí)會(huì)出現(xiàn)儀表量程的4一20 mA小于被測(cè)液體的實(shí)際量程，因此就需要擴(kuò)大儀表的檢測(cè)范圍。儀表所有的調(diào)試步驟均有中文菜單提示操作，簡(jiǎn)單方便。對(duì)傳感器的工作狀態(tài)，儀表現(xiàn)場(chǎng)的顯示形式有空高值、料高值、百分比、電流輸出等。倉內(nèi)或槽內(nèi)的物料狀態(tài)可通過現(xiàn)場(chǎng)曲線回波進(jìn)行觀察。

　　3.2固體料位的測(cè)量   
　　固體料位儀表的使用和選型比較復(fù)雜，因?yàn)楸粰z測(cè)的介質(zhì)是不規(guī)則物理形態(tài)。我廠使用的碳酸鈣屬于強(qiáng)粉塵固體，如果按照常規(guī)的方法選擇料位儀表，導(dǎo)波雷達(dá)測(cè)量不太理想(會(huì)出現(xiàn)粘合吸附問題)。用超聲波測(cè)量，其聲納波是直線傳播的，碰到障礙物會(huì)反射，對(duì)比較平穩(wěn)的液體還可以，如果是凹凸不平的堆料和凹角下料就不可以了。其他可選儀表有雷達(dá)儀表(接觸式與非接觸式)和電容射頻導(dǎo)納式儀表(接觸式)。碳酸鈣為粉灰狀固體，有時(shí)中間會(huì)含有塊料，對(duì)接觸式儀表的電極和導(dǎo)波纜繩的磨損和拉力很大。導(dǎo)納式電容儀表安裝時(shí)，絕緣很重要。在實(shí)際碳酸鈣灰?guī)煜铝线^程中，粉塵會(huì)很大，會(huì)把雷達(dá)的導(dǎo)波纜繩和導(dǎo)納電容儀表的電極粘住，以至于雷達(dá)會(huì)傳出虛假信號(hào)，射頻導(dǎo)納電容的電容量會(huì)突變或不變化。因此，接觸式儀表不太適合強(qiáng)粉塵固態(tài)物料的檢測(cè)。碳酸鈣粉的介電常數(shù)。=7，對(duì)雷達(dá)料位儀表的選型上有一定的要求。低頻導(dǎo)波式雷達(dá)是不適用的，6 GHz的普通非接觸式雷達(dá)也是不可取的。微波頻率低會(huì)影響到天線的發(fā)射角大小。雷達(dá)液位儀表的天線開角為250，適用于水，不可以測(cè)量小介電常數(shù)的強(qiáng)粉塵固體，即使大喇叭天線的發(fā)射開角也僅為140，也不可以。微波天線開角會(huì)增大被檢測(cè)介質(zhì)在倉底的覆蓋面積，能量很分散，干擾回波很凌亂(由倉內(nèi)的固定障礙物和上下料的干擾形成)，無法集中微波的功率，得不到有效的雷達(dá)回波。即使有回波，也會(huì)在屏幕上出現(xiàn)鋸齒狀波形，把有效回波的峰值給分散了，檢測(cè)時(shí)會(huì)很不穩(wěn)定。通過現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際分析，考察相關(guān)強(qiáng)粉塵的雷達(dá)物位儀表的使用效果，終我們選擇使用26 GHz高頻雷達(dá)物位儀表測(cè)量碳酸鈣粉。26 GHz雷達(dá)的微波天線發(fā)射開角是80，可有效檢測(cè)不規(guī)則的料面，同時(shí)可躲避影響測(cè)量效果的障礙物。微波覆蓋面積小，能量集中，可有效穿透粉塵。8“天線開角的正切值為0. 14，在12 m測(cè)量距離的微波倉底覆蓋面積為1.68耐，還是很容易躲避上下料流對(duì)儀表的干擾的。安裝時(shí)，由于天線的尺寸很小，可安裝旋轉(zhuǎn)式萬向節(jié)，可在倉上隨意選擇安裝位置。萬向節(jié)旋轉(zhuǎn)示意圖如圖3所示。安裝應(yīng)回避出人料口，注意密封。如果法蘭安裝密封不好，上料和下料時(shí)的粉塵會(huì)從儀表周圍擴(kuò)散，時(shí)間長(zhǎng)了會(huì)出現(xiàn)堵住天線口的問題。
               
　　圖3萬向節(jié)旋轉(zhuǎn)示意圖   
　　我廠石灰石倉料位計(jì)采用GDRD58系列26 GHz型，它特別適合強(qiáng)粉塵、易結(jié)晶、結(jié)露場(chǎng)合，其波束角小，能量集中，抗干擾能力強(qiáng)，具有極高的測(cè)量準(zhǔn)確度和可靠性。它天線尺寸小，便于安裝和加裝防塵罩等天線防護(hù)設(shè)施;測(cè)量盲區(qū)更小，對(duì)小罐測(cè)量也能取得良好的效果;波長(zhǎng)更短，對(duì)小顆粒物質(zhì)的料位測(cè)量更加適合。它采用先進(jìn)的微處理器和獨(dú)特的ECHODISCOVERY回波處理技術(shù)，可以應(yīng)用于各種復(fù)雜工況。  
　　 采用脈沖工作方式，發(fā)射功率極低，適用于各種金屬、非金屬容器，對(duì)人體和環(huán)境均無傷害。全鋁外殼質(zhì)量輕，硅橡膠密封可以全部浸泡于液體中。有兩線、四線接線方式可選擇，萬向節(jié)設(shè)計(jì)使測(cè)量應(yīng)對(duì)自如。全中文菜單使調(diào)整輕松簡(jiǎn)單。   
　　物料的性質(zhì)、狀態(tài)可調(diào)整。在回波曲線中如果出現(xiàn)峰值比較高且是空料的情況，可以斷定倉內(nèi)存有固定障礙物或倉內(nèi)有高的堆積料位，認(rèn)定該顯示為虛假料位。這時(shí)把人工實(shí)測(cè)的數(shù)值輸人到虛假數(shù)值中進(jìn)行修改和更新曲線。如果沒有回波或傳感器屏幕上顯示如圖4所示的正常回波波形，則應(yīng)該檢查天線是否給堵住了或有其他干擾情況。強(qiáng)粉塵的工礦儀表應(yīng)密封安裝，避免出現(xiàn)安裝孔出現(xiàn)粉塵堆積現(xiàn)象。

　　圖4正?；夭ㄊ疽鈭D
 
　　4現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用   
　　我廠原料位系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖5所示，為導(dǎo)波纜繩式料位，運(yùn)行一段時(shí)間后缺陷頻繁。鋼纜作為天線伸人料倉倉底，屬于接觸式測(cè)量。介質(zhì)石灰石粉是強(qiáng)粉塵固體，纜繩吸附介質(zhì)，出現(xiàn)不變化料位、在上下料和負(fù)壓風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)擺動(dòng)的假料位。   
　　在實(shí)際下料過程中，由于粉塵很大，常把導(dǎo)波纜繩粘住，以至于傳出滿倉的虛假信號(hào)或信號(hào)不變化。
                 
　　圖5料位系統(tǒng)結(jié)構(gòu)   
　　我們?nèi)∠藢?dǎo)波鋼纜天線，控制板改造為26 GH，高頻雷達(dá)模塊，天線尺寸小，帶有旋轉(zhuǎn)萬向節(jié)，可在倉上隨意選擇安裝位置。微波天線發(fā)射開角定為80，可有效檢測(cè)不規(guī)則料面，躲避影響測(cè)量效果的障礙物。微波能量集中，可有效穿透粉塵。8“天線開角的正切值為0.14，在12 m的測(cè)量距離微波倉底覆蓋面積為1.68 m2，可躲避上下料流對(duì)儀表的干擾。對(duì)于錐形平頂倉，料位計(jì)的安裝位置在頂部中央，可以保證準(zhǔn)確測(cè)量到容器底部。要回避出人料口，做好密封工作。天線伸出方倉頂部出口大于10 mm，保證回波不遇到障礙物。針對(duì)室外安裝特點(diǎn)，為了防潮，擰緊電纜密封套，在電纜進(jìn)線口處使電纜向下彎曲。維護(hù)方面，做好料位法蘭安裝時(shí)的良好密封，并定期檢查。加強(qiáng)接線檢查，做好石灰石倉防水工作，避免塊料堆積。加強(qiáng)人員培訓(xùn)，可通過回波曲線判斷設(shè)備問題。   
　　現(xiàn)場(chǎng)選取相應(yīng)的非接觸式物位計(jì)作為脫硫生產(chǎn)工藝的連續(xù)檢測(cè)、高低位檢測(cè)。結(jié)果證明，改造是可行的，效果理想，降低了石灰石倉料位缺陷，且使脫硫系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。下一步將引人一路壓縮空氣進(jìn)行料位天線自動(dòng)吹掃維護(hù)。