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目前,氧化鋁工藝越來越先進,自動化投入要求很高,雖然原有的差壓式、靜壓式、浮球式、超聲波等常用的液位測量儀表都有各自的優(yōu)點,但同時因生產(chǎn)現(xiàn)場條件的影響也有各自的缺點。然而作為非接觸式雷達(dá)物位計能很好適應(yīng)氧化鋁特殊的生產(chǎn)工況,不受各種介質(zhì)、高溫、蒸汽、粉塵、泡沫等影響,以山西兆豐鋁業(yè)有限責(zé)任公司為例,原料、溶出、沉降、分解、焙燒、蒸發(fā)六大主要生產(chǎn)車間95%的槽罐介質(zhì)測量都在采用雷達(dá)物位計。但在測量的過程中有時也會產(chǎn)生虛假回波,顯示假液面。為避免虛假回波的產(chǎn)生,將從以下幾方面進行探討。
1、雷達(dá)物位計的測量原理
能量很低的微波脈沖通過天線系統(tǒng)發(fā)出,經(jīng)被測介質(zhì)表面反射后,再被天線接收,經(jīng)歷的時間通過電子部件處理得出介質(zhì)與探頭之間的距離,送DCS控制系統(tǒng)進行顯示、報警。微波從被發(fā)射
-反射-接受的時間與探頭到介質(zhì)表面的距離成正比,關(guān)系如下:
D=CT/2
式中:微波的傳輸速度C為常數(shù),測出雷達(dá)物位計記錄微波經(jīng)歷的時間T,可得出液面到雷達(dá)天線的距離D。
空罐槽的高度E減去雷達(dá)天線測距離D就可以得出實際液位的高度。如圖1所示:
L=E-D
式中:
L表示槽罐實際液位;E表示槽罐自身高度;
D表示雷達(dá)測量距離。
2、雷達(dá)物位計的特點
1)測量高度可以靈活更改,適宜多種不同高度槽罐測量。例如VEGAPULS65測量范圍在30m、VEGAPULS66測量范圍在35m內(nèi)可以任意設(shè)置。測量范圍與雷達(dá)物位計的選型即天線有關(guān)。
2)應(yīng)用場合比較廣,可連續(xù)準(zhǔn)確地測量。雷達(dá)物位計作為非接觸式液位測量儀器,采用一體化設(shè)計,主要有金屬外殼、電子部件、天線系統(tǒng)組成,使用中不存在機械磨損。天線等關(guān)鍵部件采用高質(zhì)量的材料,抗腐蝕能力強。雷達(dá)物位計采用的是發(fā)射、接收電磁波,在氧化鋁生產(chǎn)應(yīng)用中,VEGAPULS型雷達(dá)物位計發(fā)射出的微波脈沖無論各種被測介質(zhì)都能夠反射,并且雷達(dá)物位計有棒式、多種喇叭式、纜式能夠應(yīng)用在更復(fù)雜的工礦條件,不受高溫、泡沫、粉塵、蒸汽等的影響。故雷達(dá)物位計在惡劣條件下功效顯著,無論是有毒介質(zhì),還是腐蝕性介質(zhì),也無論是液體還是漿狀、固體介質(zhì),它都可以連續(xù)準(zhǔn)確地測量。
3)安裝、維護方便,操作簡單。雷達(dá)物位計質(zhì)量輕,通過螺紋或法蘭連接安裝在槽罐的上面,可采用二線制的24VDC供電,功耗低、用電安全,一名維護人員就可操作、維護,并且能通過PLIC-SCOM模塊顯示報警故障。根據(jù)模塊提示的錯誤代碼,維護人員能及時分析故障,予以排除,例如:雷達(dá)物位計,錯誤代碼E013表示傳感器找不到反射波,沒有測量值??赡苁抢走_(dá)物位計安裝或參數(shù)設(shè)置有問題,需要逐項排查。
E041表示硬件故障,電子部件故障,需更換儀表或退回修理,或者為降低成本也可以尋找?guī)讉€壞的雷達(dá)物位計,將里面的電子部件重新拼湊組裝。
參數(shù)設(shè)定方便,如雷達(dá)物位計可通過顯示模塊PLICSCOM調(diào)試設(shè)定,也可用HART協(xié)議的手操器或裝有PACTware軟件和
VEGA的DTM文件的計算機進行設(shè)定。3雷達(dá)物位計的安裝、使用雷達(dá)物位計發(fā)射的電磁波由反射體(被測液面)反射,同時也會受到其他反射體的干擾,如容器壁、料面波動、攪拌等影響產(chǎn)生虛假回波,造成錯誤液位,因此雷達(dá)物位計的安裝十分重要。
1)天線和介質(zhì)表面距離需要保持一定的距離。是為了防止被測介質(zhì)接觸天線,在天線上會造成粘附,從而影響測量。如VEGAPULIS61、62、63的天線與介質(zhì)表面要保持50mm,VEG-APULIS65、66的天線與介質(zhì)表面要保持100mm。
如果在使用過程是天線上出現(xiàn)粘附,粘附對微波會造成強烈的反射,產(chǎn)生虛假回波,顯示滿液位,需要及時清理,以免長期出現(xiàn)假液位。
2)設(shè)計安裝在有容器接管的槽罐上時,要保證天線下端末端伸出容器管至少10mm。是為了防止容器接管對測量產(chǎn)生干擾。
3)雷達(dá)物位計要安裝在易于安裝接線、工人調(diào)試、拆卸、清理的位置。
4)在球形或拱形罐頂上安裝雷達(dá)物位計時,應(yīng)該盡量將雷達(dá)物位計安裝在罐頂半徑的1/2處。如果安裝在罐頂中央會產(chǎn)生多重虛假回波。
5)要保證雷達(dá)物位計與容器壁的距離。例如VEGAPUL62型物位計離容器壁位置要大于200mm,VEGAPUL66型物位計離容器壁位置要大于500mm。如果保證不了與容器壁位置,容器壁上粘附的介質(zhì)將會導(dǎo)致產(chǎn)生虛假回波,出現(xiàn)假液位。
6)雷達(dá)物位計的安裝應(yīng)避開料流或料流上面。例如我單位原料車間泵池上的雷達(dá)物位計,因沒有無法避開料流,虛假回波很多,測量結(jié)果不準(zhǔn)確,經(jīng)過多次變更安裝位置,都無法規(guī)避虛假回
波。zui后只能選用安裝靜壓液位計,通過壓力測算距離。
7)雷達(dá)物位計要垂直對準(zhǔn)被測介質(zhì)表面,物位計的安裝位置必須選擇一個沒有其它裝置阻擋雷達(dá)信號的地方。如果計劃安裝物位計的容器內(nèi)有限位開關(guān)、工字鋼支架、梯子、加熱管等物體,它
們都會反射很強的電磁波,產(chǎn)生的虛假回波信號強度會超過真實回波的信號強度,出現(xiàn)假液位。
所以在設(shè)計的時候,必須確認(rèn)在傳感器和被測介質(zhì)之間沒有凸出物或支撐物等遮擋物。如果容器內(nèi)的遮擋物造成虛假回波,可以通過采取有效措施來規(guī)避,比如可以在這些遮擋物上安裝斜的折射板,將雷達(dá)信號折射走,使其反射不到物位計上,避免造成虛假回波。
8)由于氧化鋁工藝中槽罐多,基本處于露天狀態(tài),為了防止雷達(dá)物位計的電子部件防潮進水必須使電纜入口前面的連接電纜向下,并且電子部件要做好防水處理。
9)在使用雷達(dá)物位計測量的過程中,主要的維護操作是進行虛假回波存儲。
首先在空倉的時候進行干擾存儲,可以防止其他因素造成的虛假反射。
如果容器內(nèi)有攪拌器,一旦攪拌器被啟動,會產(chǎn)生多個虛假信號,需要對每個虛假回波進行存儲。對于攪拌器容器,維護人員要保證來自攪拌器各個方向產(chǎn)生的虛假回波都被存儲。
如果是使用過程中有錯誤液位顯示,可以采用繩子測量方法確定其真實液位,然后通過調(diào)試模塊或者電腦根據(jù)回波曲線圖,單獨存儲這一段的虛假回波。
為保證雷達(dá)物位計在氧化鋁生產(chǎn)中測量各種介質(zhì)液位的準(zhǔn)確性,一定要注意在安裝上和使用中采用存儲虛假回波設(shè)置。雷達(dá)物位計在液位測量中使用方便,維護簡單,不受企業(yè)工況環(huán)境
影響測量精度高,隨著性價比的提高,在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用將更廣泛。