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水泥廠常用料位計(jì)的應(yīng)用比較

2007-09-25 00:00

     工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)過程中料位是主要測(cè)量參數(shù)之一,隨著工藝要求的提高,料位作為一個(gè)重要的過程參數(shù)日益引起大家的關(guān)注。料位測(cè)量的方法很多,通常分為接觸式測(cè)量?jī)x表(重錘式、電容式、音叉式、阻旋式等)和非接觸式測(cè)量?jī)x表(γ射線式、超聲波式、雷達(dá)式等)。由于接觸式測(cè)量?jī)x表受被測(cè)介質(zhì)物理及化學(xué)性質(zhì)的影響很大,且均為定長(zhǎng)產(chǎn)品互換性較差;而非接觸式儀表基本不受被測(cè)介質(zhì)物理及化學(xué)性質(zhì)的影響或影響較小,有逐步取代接觸式測(cè)量?jī)x表的趨勢(shì)。 

   一、接觸式測(cè)量?jī)x表1.重錘式料位計(jì)料位探測(cè)過程由控制器發(fā)出的信號(hào)來控制,當(dāng)傳感器接到探測(cè)命令時(shí),電機(jī)正轉(zhuǎn),經(jīng)蝸輪、蝸桿減速后帶動(dòng)齒輪軸和繞線筒轉(zhuǎn)動(dòng),使鋼絲繩下放,帶動(dòng)重錘由倉(cāng)頂下降,當(dāng)重錘降至料面被測(cè)面托起而失重,鋼絲繩松弛,靈敏杠桿動(dòng)作使微動(dòng)開關(guān)接觸,控制器得到該信號(hào)即發(fā)出電機(jī)反轉(zhuǎn)命令,重錘上升返回,直到碰頂開關(guān)電機(jī)停轉(zhuǎn),重錘回到倉(cāng)頂原位置完成一次探測(cè)過程。此過程中控制器通過檢測(cè)繞線筒的圈數(shù)計(jì)算出重錘從倉(cāng)頂?shù)搅厦娴木嚯x。

   該料位計(jì)適于塊狀、顆粒狀及粉狀的固態(tài)物位測(cè)量。

     優(yōu)點(diǎn):測(cè)量不受介質(zhì)密度、顆粒大小的影響。

     缺點(diǎn):機(jī)械內(nèi)部易落灰塵影響測(cè)量效果;機(jī)械磨損較嚴(yán)重,需經(jīng)常維護(hù),花費(fèi)較大;重錘易發(fā)生被物料埋住現(xiàn)象,發(fā)生掉錘頭、斷帶故障。

     2.電容式料位計(jì)原理是插入料倉(cāng)的電極與料倉(cāng)壁之間構(gòu)成電容器,當(dāng)倉(cāng)內(nèi)物料料位變化引起電容量的變化,通過轉(zhuǎn)換電路得到相應(yīng)的控制信號(hào)。

     該料位計(jì)既可用作連續(xù)式料位測(cè)量,也可用作料位開關(guān)作為報(bào)警或入料、卸料設(shè)備的輸入信號(hào)。若用作連續(xù)料位檢測(cè),測(cè)量精度不高,故通常用作料位開關(guān)。

     優(yōu)點(diǎn):無機(jī)械磨損,安裝維修方便;依據(jù)量程大小和控制方式不同,電極設(shè)計(jì)成桿(棒)式或鋼纜(重型鋼纜)式,可應(yīng)用于各種料倉(cāng);價(jià)格較低。

     缺點(diǎn):若電極(探頭)上或倉(cāng)壁粘有物料,往往會(huì)導(dǎo)致控制器誤動(dòng)作,從而影響測(cè)量效果,應(yīng)定期檢查探頭和料位開關(guān)動(dòng)作情況并校驗(yàn)。

     3.阻旋式料位計(jì)基本原理是同步微電動(dòng)機(jī)減速后,帶動(dòng)檢測(cè)葉片以2.5~5r/min的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn),當(dāng)被測(cè)物料的料位上升使葉片轉(zhuǎn)動(dòng)受阻,檢測(cè)機(jī)構(gòu)便圍繞主軸產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)位移。該位移首先使一個(gè)微動(dòng)開關(guān)動(dòng)作,發(fā)出有料位信號(hào)。隨后另一個(gè)微動(dòng)開關(guān)動(dòng)作,切斷電動(dòng)機(jī)電源使其停轉(zhuǎn)。只要此料位不變,該狀態(tài)便一直保持下去。當(dāng)料位下降至葉片失去阻擋時(shí),檢測(cè)機(jī)構(gòu)便依靠彈簧拉力使其恢復(fù)原始狀態(tài),一個(gè)微動(dòng)開關(guān)先動(dòng)作,接通電動(dòng)機(jī)電源使其旋轉(zhuǎn),隨后另一個(gè)微動(dòng)開關(guān)動(dòng)作發(fā)出無料信號(hào),只要沒有物料阻擋檢測(cè)葉片的轉(zhuǎn)動(dòng),其狀態(tài)也將一直保持下去。

     該料位計(jì)多用作粉狀物料料倉(cāng)的料滿開關(guān)。安裝使用時(shí)應(yīng)注意:1)為防止使用中物料沖擊,庫(kù)側(cè)安裝時(shí)應(yīng)在檢測(cè)葉片上方料倉(cāng)內(nèi)壁的上方安裝防護(hù)板;2)如采用加長(zhǎng)軸頂置垂直安裝,則應(yīng)在軸套外安裝保護(hù)套筒。

      優(yōu)點(diǎn):開關(guān)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便;價(jià)格較低。

      缺點(diǎn):不適合在高溫下工作。

      二、非接觸式測(cè)量?jī)x表1.γ射線料位計(jì)工作原理是在料庫(kù)一側(cè)設(shè)置同位素源,另一側(cè)設(shè)置探測(cè)器,同位素源向探測(cè)器定向發(fā)射γ射線,若庫(kù)內(nèi)料面低于它,探測(cè)器檢測(cè)料空信號(hào);若料面高于它,則物料遮擋、吸收γ射線,得出料滿信號(hào)。

     該料位計(jì)常用作料位開關(guān),因非接觸式測(cè)量,特別適用于工作環(huán)境惡劣的大型混凝土料庫(kù),此時(shí)要求所用同位素源比較強(qiáng)。由于放射源污染環(huán)境等因素,此料位計(jì)在使用上受限制。

     優(yōu)點(diǎn):日常運(yùn)行維護(hù)工作量小,操作簡(jiǎn)單;依據(jù)料倉(cāng)形狀和工藝要求,γ射線料位計(jì)可安裝在不同位置。

     缺點(diǎn):放射源污染環(huán)境;放射源衰減使料位控制不可靠。

     2.超聲波料位計(jì)主要利用回波測(cè)距原理,通過測(cè)量換能器發(fā)射和接收到聲波的時(shí)間,計(jì)算出換能器到物料表面距離。該料位計(jì)適用于塊狀、顆粒狀的固態(tài)料位測(cè)量。

      優(yōu)點(diǎn):安裝方便、工作可靠、維護(hù)量少;價(jià)格有競(jìng)爭(zhēng)性。

      缺點(diǎn):超聲波必須借助于媒質(zhì)傳播,水泥廠的料位測(cè)量通常以空氣作為傳播介質(zhì),而空氣的溫度、濕度等變化會(huì)影響超聲波傳播速度,故在一些有溫度、壓力、蒸汽等場(chǎng)合,該料位計(jì)不能正常工作;料庫(kù)空氣中的粉塵也衰減超聲波信號(hào),影響測(cè)量效果;由于粉倉(cāng)料位表面在下料時(shí)非常疏松,對(duì)超聲波信號(hào)有較強(qiáng)衰減,故對(duì)粉倉(cāng)料位的測(cè)量效果較差。

     3.雷達(dá)料位計(jì)利用回波測(cè)距原理,其喇叭狀或桿式天線向被測(cè)物料面發(fā)射微波,微波傳播到不同相對(duì)介電率的物料表面時(shí)被反射,并被天線接收。發(fā)射波和接收波的時(shí)間差與物料面和天線的間距成正比,測(cè)出傳播時(shí)間即可得知距離。

  兩種工作模式:

      A、脈沖波(Pulse)方式:大多數(shù)脈沖式雷達(dá)料位計(jì)采用的微波頻率為5.8GHz,輻射角較大,精確度約為0.2~0.3%F.S.,一般中檔以下的微波物位計(jì)都用此方式。

      B、調(diào)頻連續(xù)波(FMCW)方式:測(cè)量線路較復(fù)雜,精確度較高可達(dá)0.1%F.S.,干擾回波也較易去除。

     該料位計(jì)適用于塊狀、顆粒狀、粉狀的固態(tài)料位測(cè)量。

    優(yōu)點(diǎn):由于微波是電磁波,以光速傳播且不受介質(zhì)特性影響,故在一些有溫度、壓力、蒸汽等場(chǎng)合,超聲波料位計(jì)不能正常工作,而雷達(dá)料位計(jì)可使用;此料位計(jì)大多為二線制的一體化產(chǎn)品,節(jié)省大量電纜;軟件調(diào)試方便。

    缺點(diǎn):二線制雷達(dá)料位計(jì)要求24VDC電源質(zhì)量較高,交流諧波一般不能超過±30VAC;雷達(dá)料位計(jì)內(nèi)部電源模塊易受其他大電流干擾而損壞,故應(yīng)把料位計(jì)停電拆除;測(cè)量固體物料,易產(chǎn)生干擾回波,降低測(cè)量效果,故不適用于固體物料的測(cè)量。

     4.導(dǎo)波式雷達(dá)料位計(jì)此為雷達(dá)料位計(jì)的一種變型,通常采用脈沖波方式工作。與雷達(dá)料位計(jì)不同微波脈沖不是通過空間傳播,而是通過1根(或2根)從倉(cāng)頂伸入、直達(dá)倉(cāng)底的導(dǎo)波體傳播。導(dǎo)波體可以是金屬硬桿或柔性金屬纜繩,微波脈沖沿桿或纜的外側(cè)向下傳播,在被測(cè)物料表面被反射,回波被天線接收,由發(fā)射與回波脈沖的時(shí)間差即可計(jì)算出傳播距離。

     該料位計(jì)適用于測(cè)量固態(tài)料位,特別是粉狀物料的測(cè)量。

     優(yōu)點(diǎn):與超聲波及雷達(dá)料位計(jì)相比,工作穩(wěn)定可靠;同雷達(dá)料位計(jì)一樣,反射信號(hào)的強(qiáng)度取決于被測(cè)物料的介電率或?qū)щ娐?,但?dǎo)波式可以測(cè)量更低介電率的物料。

     缺點(diǎn):雙桿(纜)及同軸管式導(dǎo)波體由于電場(chǎng)能量集中,易受外部結(jié)構(gòu)影響;在桿之間(或管內(nèi)部)易積料,產(chǎn)生虛假回波,影響測(cè)量效果;埋在物料中的纜繩由于物料重力會(huì)產(chǎn)生較大的下拉力,造成纜繩被拉斷等故障。

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