設(shè)為首頁
加入收藏
聯(lián)系我們| 分 類 |
雷達(dá)物位計是一種新型智能的物位計，通過天線系統(tǒng)發(fā)射和接受能量很低的微波脈沖，準(zhǔn)確測定物位。雷達(dá)波以光速運(yùn)行， 運(yùn)行時間可以通過電子部件被轉(zhuǎn)換成物位信號， 并通過一種特殊的方法以確保極短時間內(nèi)穩(wěn)定和的測量。即使在工況比較復(fù)雜的情況下，存在虛假回波， 用的微處理技術(shù)和調(diào)試軟件也可以準(zhǔn)確分析出物位的回波， 因此雷達(dá)物位計較適應(yīng)在氣固流化床中用來測量料位。
以國電寧夏太陽能有限公司２．５ｋｔ／ａ多晶硅裝置為研究背景。在多晶硅生產(chǎn)中，用到氣固流化床反應(yīng)器的工藝主要有兩種，分別為 ＳｉＨＣｌ３合成反應(yīng)器和冷氫化反應(yīng)器。這兩種反應(yīng)器外觀類似，底部為錐體， 中部及上部為圓柱體， 反應(yīng)器外部使用夾套 ，夾套內(nèi)為熱水， 用來調(diào)節(jié)反應(yīng)器內(nèi)溫度，反應(yīng)器內(nèi)溫度約為３００～５００℃ ，壓力為 ３～５ＭＰａ 。該類氣固流化床反應(yīng)器內(nèi)物料構(gòu)成主要有硅粉（６０～８０目），Ｈ２，ＨＣｌ，ＳｉＨＣｌ３，ＳｉＣｌ４等，除硅粉為固體小顆粒外， 其他均為氣態(tài)。
反應(yīng)器內(nèi)形成穩(wěn)定流化狀態(tài)后， 流化床層高度的測量是一個難點 ，高速流動的硅粉非常鋒利，對測量探頭的磨損較嚴(yán)重， 而且細(xì)微的硅粉彌漫在反應(yīng)器頂部， 甚至包覆在探頭外部形成硅粉層， 造成普通物位計故障或失效， 而在多晶硅廠氣固流化床反應(yīng)器上安裝雷達(dá)物位計則可有效避免此類問題。
１ 雷達(dá)物位計
１． １ 工作原理及適用范圍
雷達(dá)物位計是采用發(fā)射—反射—接收的工作模式。雷達(dá)物位計的天線發(fā)射出的電磁波，經(jīng)被測對象表面反射后，再被天線接收，電磁波從發(fā)射到接收的時間與到固（液）面的距離成正比， 關(guān)系式如下：
Ｄ＝ｃｔ／２
式中： Ｄ — — —雷達(dá)物位計到液面的距離；
ｃ — — —光速；
ｔ — — —電磁波運(yùn)行時間。
雷達(dá)物位計記錄脈沖波經(jīng)歷的時間， 而電磁波的傳輸速度為常數(shù)， 則可算出液面到雷達(dá)天線的距離， 從而知道料位高度。常見的雷達(dá)物位計有兩種技術(shù)模式， 分別為調(diào)頻連續(xù)波式和脈沖波式?；谡{(diào)頻連續(xù)波技術(shù)的雷達(dá)物位計， 須采用四線制， 而且功耗大， 電子電路復(fù)雜。而基于雷達(dá)脈沖波技術(shù)的物位計， 可用二線制的 ２４Ｖ（ＤＣ）供電，功 耗低， 輸 出信號 為 ４～２ ０ｍＡ ， 使用過程更加安全， 且度高， 適用范圍更大。雷達(dá)物位計可以測量液體、 固體介質(zhì)， 如原油、 漿料、 粉體及其他固體顆粒等。
１． ２ 特 點
１ ）可以在真空中測量所有介電常數(shù)大于１． ８的介質(zhì)、 介電常數(shù)大于１． ５的非導(dǎo)電介質(zhì)（空氣的介電常數(shù)為１．０） ，也能夠保證足夠的反射波， 介電常數(shù)越大， 反射信號越強(qiáng)［ ７ ］ 。在實際應(yīng)用中， 幾乎所有的介質(zhì)都能反射足夠的反射波， 而且測量范圍可達(dá)３ ５ｍ ， 分辨率可達(dá)１ｍｍ 。
２ ）供電和輸出信號通過１根兩芯線纜（ 回路電路） ， 采用 ４～２ ０ｍＡ 輸出或數(shù)字信號輸出。
３ ）非接觸式測量， 安裝方便， 采用一體化設(shè)計， 無可動部件， 不存在機(jī)械磨損， 使用壽命長； 天線等關(guān)鍵部件采用高質(zhì)量的材料， 抗腐蝕能力強(qiáng)，能適應(yīng)腐蝕性很強(qiáng)的環(huán)境。
４ ）幾乎能用于所有液體的液位測量。電磁波在液位表面反射時， 信號會衰減。當(dāng)信號衰減過小時， 會導(dǎo)致雷達(dá)物位計無法測到足夠的電磁波信號。導(dǎo)電介質(zhì)能很好地反射電磁波， 對 Ｖ Ｅ ＧＡ Ｐ Ｕ Ｌ Ｓ雷達(dá)物位計， 甚至微導(dǎo)電的物質(zhì)也能夠反射足夠的電磁波。
５ ）既不受噪聲、 蒸汽、 粉塵、 真空等工況影響，也不受介質(zhì)密度和溫度變化的影響， 過程壓力可達(dá)４． ０ＭＰ ａ 。
６ ）有頂部安裝、 側(cè)面安裝、 旁通管安裝、 導(dǎo)波管安裝等方式。
７ ）可選擇多種調(diào)試方式：編程模塊調(diào)試（ 相當(dāng)于一個分析處理儀表） 、Ｓ Ｏ Ｆ Ｔ 軟件調(diào)試、 ＨＡＲ Ｔ手持編程器調(diào)試。
８ ）功能豐富， 具有虛假波的學(xué)習(xí)功能。輸入液面的實際液位， 軟件能自動地標(biāo)識出液面到天線的虛假回波， 排除這些波的干擾 。
２ 安裝
雷達(dá)物位計能否正確測量， 依賴于反射波的信號。在氣固流化床反應(yīng)器中， 如果所選擇安裝的位置不當(dāng)， 硅粉顆粒床層不能將電磁波反射回雷達(dá)天線或在信號波的范圍內(nèi)有干擾物反射干擾波給雷達(dá)物位計， 雷達(dá)物位計不能正確反映實際料位。因此， 合理選擇安裝位置對硅粉料位測量十分重要，在安裝時應(yīng)注意以下幾點：
１ ）雷達(dá)物位計天線的軸線應(yīng)與反應(yīng)器內(nèi)硅粉料位的反射表面垂直。
２ ）反應(yīng)器含有加料口、 排渣口， 如果在雷達(dá)物位計的信號范圍內(nèi)產(chǎn)生干擾的反射波， 就會影響液位測量。在安裝時要選擇合適的安裝位置， 以避免加料口和排渣口的影響。
３ ）喇叭型的雷達(dá)物位計的喇叭口要超過安裝孔的內(nèi)表面一定的距離（ 大于１ ０ｍｍ ） 。棒式物位計的天線要伸出安裝孔， 安裝孔的長度不能超過１ ０ ０ｍｍ 。對于圓型或橢圓型的容器， 應(yīng)裝在離中心為１／ ２ Ｒ （Ｒ 為容器半徑） 距離的位置， 不可裝在圓型或橢圓型容器頂?shù)闹行奶帲?否則雷達(dá)波經(jīng)容器壁的多重反射后， 匯集于容器頂?shù)闹行奶帲?形成很強(qiáng)的干擾波， 影響準(zhǔn)確測量。
４ ）為了檢修方便， 雷達(dá)物位計應(yīng)該安裝在易檢修的位置， 且應(yīng)該安裝２～３個， 避免雷達(dá)物位計故障帶來的影響。
５ ）位于室外的雷達(dá)物位計應(yīng)加裝防曬防雨措施， 以延長使用壽命。
安裝完畢以后， 用裝有 Ｖ Ｅ Ｇ Ａ?。?ｉ ｓ ｕ ａ ｌ ?。?ｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ軟件的 Ｐ Ｃ機(jī)觀察反射波曲線圖， 來判斷物位計安裝是否恰當(dāng)， 如不恰當(dāng)， 則進(jìn)一步調(diào)整安裝位置， 直到滿意為止。
對于有些安裝位置無法避免的干擾波， 還可利用 Ｖ Ｅ Ｇ Ａ Ｐ Ｕ Ｌ Ｓ雷達(dá)物位計識別虛假波， 該物位計能根據(jù)實際液位標(biāo)識出干擾反射波， 并存于雷達(dá)物位計的內(nèi)部數(shù)據(jù)庫， 使雷達(dá)物位計在數(shù)據(jù)處理時能識別這些干擾波， 去除這些干擾反射波的影響。
因此， 安裝時還應(yīng)注意以下問題：天線平行于反應(yīng)器壁， 利于微波的傳播； 安裝位置距槽壁距離應(yīng)大于３ ０ｃ ｍ ， 以免將槽壁上的虛假信號誤做回波信號； 盡量避開下料區(qū)、 排渣區(qū)等干擾源， 使波束范圍內(nèi)無固定物， 提高信號的可信度； 接管直徑應(yīng)小于或等于屏蔽管長度。
３ 雷達(dá)物位計的維護(hù)
雷達(dá)物位計主要由電子元件和天線構(gòu)成， 無可動部件， 在使用中的故障極少。但在多晶硅廠中，氣固流化床反應(yīng)器內(nèi)固體物料主要為硅粉和具有腐蝕性的 ＨＣ ｌ ， Ｓ ｉ ＨＣ ｌ ３ ， Ｓ ｉ Ｃ ｌ ４ ， 物位計主要會受到硅粉的磨損和 ＨＣ ｌ等介質(zhì)的腐蝕， 在選型時必須選擇耐磨損和耐腐蝕的材質(zhì)。
在日常維護(hù)中， 可以用 Ｐ Ｃ 機(jī) （ 裝 有 Ｖ Ｅ ＧＡＶ ｉ ｓ ｕ ａ ｌ Ｏ ｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ 軟件） 遠(yuǎn)程觀察反射波曲線圖， 對于后來新產(chǎn)生的干擾波， 可以利用物位計識別虛假波的功能， 消除這些反射波的干擾， 保證準(zhǔn)確測量。
在多晶硅廠氣固流化床反應(yīng)器中， 采用性能良好、 抗干擾能力強(qiáng)的雷達(dá)物位計實時測量流化床床層高度， 可在極其苛刻的條件下對流化的物料進(jìn)行的非接觸式測量， 避免了反應(yīng)器內(nèi)各種氣體和粉塵的干擾， 物位計模塊內(nèi)嵌軟件程序， 可對虛假測量值進(jìn)行智能分析， 輸出準(zhǔn)確結(jié)果而且故障率低。國電寧夏太陽能有限公司２． ５ｋ ｔ ／ ａ多晶硅裝置具有大型氣固流化床反應(yīng)器 ３個， 使用雷達(dá)物位計３年來基本未出現(xiàn)故障， 使用效果良好。
