料位計(jì)在使用過(guò)程中要精心維護(hù)、定期校驗(yàn)

水泥生產(chǎn)中的原料、半成品、成品均為粒塊狀或粉狀固體物料，對(duì)其進(jìn)行料位測(cè)量的場(chǎng)合很多，除生料、煤粉、水泥、混合材庫(kù)外，篦冷機(jī)下料、立窯的卸料等工藝環(huán)節(jié)都有應(yīng)用。隨著水泥生產(chǎn)自動(dòng)化水平和控制系統(tǒng)可靠性要求的提高，料位測(cè)量控制的作用日益突出。按生產(chǎn)工藝要求，料位測(cè)量裝置有2類，一是極限料位檢測(cè)，即料位開關(guān)，一般有上、下限2個(gè)檢測(cè)點(diǎn)。一旦料面達(dá)到預(yù)先設(shè)定的料位，即發(fā)出控制信號(hào)，使喂料或卸料設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作。二是連續(xù)料位測(cè)量，有定時(shí)測(cè)定和需要時(shí)進(jìn)行測(cè)定2種工作方式，用于較**掌握料面高度的場(chǎng)合。有時(shí)為較好滿足工藝要求，在一個(gè)料庫(kù)上既設(shè)置連續(xù)測(cè)量的料位計(jì)，又配置固定高度的料位開關(guān)，即2種料位計(jì)各司其職，互相補(bǔ)充。
　　實(shí)際采用的料位計(jì)種類很多，必須針對(duì)不同工藝物料要求、不同料庫(kù)，選用不同的料位計(jì)。本文對(duì)水泥廠常用料位計(jì)的原理和應(yīng)用進(jìn)行介紹。

1　電容式料位計(jì)(開關(guān))

　　電容式料位計(jì)原理是插入料倉(cāng)中的電極與料倉(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時(shí)，通過(guò)轉(zhuǎn)換電路得到相應(yīng)的控制信號(hào)。因?yàn)殡娙萘渴沁B續(xù)變化的，因此該料位計(jì)可以用作連續(xù)式料位測(cè)量，也可用作料位開關(guān)，作為報(bào)警或喂料、卸料設(shè)備的輸入信號(hào)。該料位計(jì)有造價(jià)低、無(wú)機(jī)械磨損、安裝和維修方便等特點(diǎn)。傳統(tǒng)的方式是通過(guò)調(diào)頻振蕩電路實(shí)現(xiàn)電容量到頻率的轉(zhuǎn)換，又經(jīng)限幅放大及鑒頻器的線性化，得到相應(yīng)的電壓或電流信號(hào)。若使用一段時(shí)間后電極(探頭)上粘有物料，則往往會(huì)導(dǎo)致控制器誤動(dòng)作，現(xiàn)已由傳統(tǒng)的檢測(cè)電容量發(fā)展為檢測(cè)探頭與倉(cāng)壁間導(dǎo)納的方式。
　　依據(jù)量程的大小和控制方式的不同，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)。現(xiàn)在的新型產(chǎn)品為全密封一體化安裝結(jié)構(gòu)，采用射頻振蕩器和數(shù)字集成電路，無(wú)運(yùn)動(dòng)機(jī)械部件，“數(shù)字標(biāo)定技術(shù)”使得用戶可以在空倉(cāng)的狀態(tài)下一次完成標(biāo)定，功能齊全、性能可靠、控制及時(shí)、顯示直觀。
　　安裝此類料位計(jì)時(shí)應(yīng)注意選取合適的安裝點(diǎn)，避???下料口；注意信號(hào)線的屏蔽和接地，防止干擾。但倉(cāng)內(nèi)物料溫度、濕度、運(yùn)動(dòng)速度的變化以及物料粘掛倉(cāng)壁和電極等因素的影響，引起電容介電常數(shù)的變化。因此，若用作連續(xù)料位檢測(cè)，其測(cè)量精度不高，通常用作料位開關(guān)。必須定期檢查探頭和料位開關(guān)動(dòng)作情況并進(jìn)行校驗(yàn)。

2　阻旋式料位計(jì)(物位開關(guān))

　　阻旋式料位計(jì)是一種料位開關(guān)。它也有不同的檢測(cè)控制方式，如某產(chǎn)品的基本原理是同步微電動(dòng)機(jī)經(jīng)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的轉(zhuǎn)動(dòng)受到阻礙時(shí)，檢測(cè)機(jī)構(gòu)便圍繞主軸產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)位移。此位移首先使一個(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)。只要此料位不變這種狀態(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(wú)料信號(hào)，只要沒有物料阻擋檢測(cè)葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)，此種狀態(tài)也將一直保持下去。為防止使用中物料的沖擊，庫(kù)側(cè)安裝時(shí)應(yīng)在檢測(cè)葉片上方的料倉(cāng)內(nèi)壁上方安裝防護(hù)板；如采用加長(zhǎng)軸頂置垂直安裝時(shí)，則應(yīng)在軸套外安裝保護(hù)套筒。此種料位開關(guān)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、維護(hù)方便，多用作粉狀物料料倉(cāng)的料滿開關(guān)，但不適合高溫下工作。

3　超聲波料位計(jì)

　　超聲波料位計(jì)裝置是利用聲納原理來(lái)確定容器內(nèi)物料料位的，是一種在線聲納定位設(shè)備。超聲波換能器發(fā)出的超聲波脈沖，通過(guò)空氣傳到物料的界面并被反射，測(cè)出超聲波脈沖從發(fā)射到換能器接收所用的時(shí)間，再根據(jù)空氣中的聲速，就可計(jì)算出換能器到物料面的距離，從而確定料位。物料表面的松散程度，對(duì)超聲波信號(hào)的衰減影響很大；若料倉(cāng)中彌漫料塵時(shí)，超聲波會(huì)被料塵吸收，從而使信號(hào)有所衰減，且粉料粘附在換能器表面等原因都嚴(yán)重影響料位測(cè)量的準(zhǔn)確性。因此，超聲波料位測(cè)量裝置適合塊狀物料的連續(xù)料位監(jiān)測(cè)。
　　為解決該類儀器的不足，某些生產(chǎn)廠家，通過(guò)采用新材料、新技術(shù)，提高了換能器發(fā)射強(qiáng)度，避免了換能器的掛料、堵塞現(xiàn)象，并能應(yīng)用于高溫環(huán)境。在控制電路設(shè)計(jì)中，增加鑒別真?zhèn)涡盘?hào)的功能，使研制的超聲波料位計(jì)成功應(yīng)用于水泥倉(cāng)。筆者曾到北京某混凝土攪拌站現(xiàn)場(chǎng)考察過(guò)某大學(xué)聲學(xué)研究所的儀器，發(fā)現(xiàn)它安裝和使用方便，測(cè)量數(shù)據(jù)**。

4　智能(導(dǎo)波)雷達(dá)料位計(jì)

　　雷達(dá)料位計(jì)工作原理和超聲波料位計(jì)類似，它發(fā)射的微波是一種電磁波，其傳播速度不受介質(zhì)的特性影響。它是利用電磁波回波測(cè)距原理來(lái)實(shí)現(xiàn)料位測(cè)量的。微波從天線出發(fā)，到達(dá)被測(cè)目標(biāo)經(jīng)反射再被天線接收，按微波來(lái)回傳播時(shí)間來(lái)計(jì)算的距離反映了料位。一般有脈沖雷達(dá)和調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)2種。由于受粉塵、料面坡度及物料松散程度的影響，微波在傳輸過(guò)程中會(huì)有衰減，影響其準(zhǔn)確性和可靠性。某公司生產(chǎn)的纜式導(dǎo)波雷達(dá)可以解決傳統(tǒng)雷達(dá)料位計(jì)的上述缺點(diǎn)。它的原理是高頻脈沖從探頭發(fā)出后沿纜繩傳播，當(dāng)脈沖遇到料位表面時(shí)將會(huì)反射回來(lái)，由接收器接收，信號(hào)經(jīng)轉(zhuǎn)換成料位信號(hào)。由于微波沿纜繩傳播，脈沖的強(qiáng)度及方向性均不受粉塵及料面松散程度的影響。同時(shí)可通過(guò)軟件設(shè)計(jì)對(duì)干擾進(jìn)行抑制。其傳播纜繩經(jīng)過(guò)耐磨性、下拉力試驗(yàn)，可以適應(yīng)水泥廠的工況，此種料位計(jì)測(cè)量精度高，已在水泥廠成功應(yīng)用。但產(chǎn)品價(jià)格高使應(yīng)用范圍受限制。

5　重錘式料位計(jì)

　　機(jī)電重錘式料位計(jì)是連續(xù)測(cè)量料位計(jì)。由探測(cè)單元和控制器組成。常用于粉狀物料和粒狀物料的連續(xù)測(cè)量。探測(cè)單元安裝在料庫(kù)頂上，用鋼絲繩(鋼帶)的末端系一重錘。當(dāng)需要測(cè)量時(shí)，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)重錘下降，至料面時(shí)，鋼繩(帶)的張力松馳，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)并反轉(zhuǎn)，使重錘回到庫(kù)頂。檢測(cè)鋼繩(帶)位移的距離，得出庫(kù)內(nèi)料位。控制方面，檢測(cè)重錘接觸物料從而控制電動(dòng)機(jī)啟停有不同的方式。控制器通常遠(yuǎn)離環(huán)境惡劣的現(xiàn)場(chǎng)，設(shè)置在控制室，可與上位機(jī)聯(lián)網(wǎng)。
　　重錘料位計(jì)安裝、運(yùn)行注意事項(xiàng):
　　1)測(cè)量點(diǎn)的選擇:如料庫(kù)為中心進(jìn)料，探頭單元應(yīng)安裝在料庫(kù)半徑的1/2處，探頭與進(jìn)料口的水平距離要>1m，應(yīng)遠(yuǎn)離下料口。
　　2)由于測(cè)量重錘上升時(shí)有擺動(dòng)，故在重錘升降時(shí)以0.5m為半徑的圓柱空間內(nèi)應(yīng)無(wú)鋼筋等障礙物。
　　3)庫(kù)內(nèi)裝料時(shí)，不進(jìn)行測(cè)量，因?yàn)檫M(jìn)料可能埋錘，易造成故障。
　　4)定時(shí)檢查清理探頭單元、鋼繩(帶)、測(cè)量錘等并定時(shí)校驗(yàn)控制器。
　　重錘式料位計(jì)是接觸式測(cè)量，基本上不受庫(kù)內(nèi)溫度、濕度、粉塵的影響，計(jì)量精度較高而且國(guó)產(chǎn)設(shè)備的價(jià)格相對(duì)較低，有的產(chǎn)品還具有在線和離線調(diào)試的功能。但維修工作量較大，主要是因?yàn)殄N頭和鋼繩(帶)易被粉料粘裹，受粉料沖刷，造成斷繩、掉錘頭事故。目前，重錘料位計(jì)在水泥廠仍占有一定市場(chǎng)，但必需加強(qiáng)維修管理以保證正常運(yùn)行。

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6音叉式料位計(jì)(物位開關(guān))

　　音叉式料位計(jì)由壓電晶體(振子)、電子電路和探測(cè)音叉構(gòu)成。音叉由2塊極板組成，端部壓緊2組壓電晶體，一組是驅(qū)動(dòng)元件，驅(qū)動(dòng)音叉產(chǎn)生振動(dòng)，另一組是檢測(cè)元件，將叉體振動(dòng)變換成電壓。二者分別接于放大器的輸入和輸出端，形成振蕩電路。當(dāng)叉體被固體物料所阻尼時(shí)，振蕩器停振，繼電器輸出開關(guān)信號(hào)，進(jìn)行料位的有關(guān)動(dòng)作。若大顆粒物料堆積在兩極板間，會(huì)影響測(cè)量精度。因此該料位計(jì)較適合粉料和小顆粒料的測(cè)量。
　　除以上9種料位計(jì)外，對(duì)有氣壓的料倉(cāng)，如單倉(cāng)泵的料位檢測(cè)中，可利用物料料位不同而倉(cāng)內(nèi)壓力不同，將倉(cāng)內(nèi)壓力引出進(jìn)行測(cè)量，從而得到料位信號(hào)的差壓料位檢測(cè)方式。在立窯熟料卸料時(shí)，通過(guò)對(duì)落料聲的采集與微機(jī)處理，對(duì)其信號(hào)的幅值、頻率進(jìn)行擬合，將擬合值與軟件中的數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，以判斷料位高低的聲控料位計(jì)等。

7　生產(chǎn)中應(yīng)注意的問題

　　眾多形式的料位計(jì)為料位檢測(cè)帶來(lái)了便利，但在實(shí)際使用中很難找到一種較為理想而又通用的料位計(jì)。生產(chǎn)中測(cè)量的對(duì)象很多，以料倉(cāng)為例，其大小、形狀、材質(zhì)差別很大，儲(chǔ)存物料的特性也不同，因此必須根據(jù)不同的料倉(cāng)特點(diǎn)來(lái)選擇合適的料位測(cè)量裝置。首先要明確所測(cè)的物料的特性，即粒料、粉料還是塊狀料，物料溫度的高低如何；其次要認(rèn)真考察所選儀器的檢測(cè)部分、控制部分的性能原理；要在實(shí)際中合理應(yīng)用，解決好信號(hào)的干擾等問題。一般而言，電容式、阻旋式、γ射線料位式、音叉式、膜式多用于料位開關(guān)使用；重錘式、雷達(dá)式、超聲波式多用于連續(xù)式料位檢測(cè)；而稱重式則用于體積不大的金屬倉(cāng)的連續(xù)料位或限位檢測(cè)，主要用于下游計(jì)量設(shè)備的喂料穩(wěn)定和流量標(biāo)定。生產(chǎn)中也常有在1個(gè)料庫(kù)上既設(shè)置連續(xù)測(cè)量的料位計(jì)，又配置料位開關(guān)的情況。如，某2000t/d生產(chǎn)線料位計(jì)、料位開關(guān)設(shè)置見表1。

　　筆者認(rèn)為，水泥生產(chǎn)線上各種料倉(cāng)(庫(kù))的工作環(huán)境都很惡劣，任何一種料位計(jì)都需要精心的維護(hù)、定期的校驗(yàn)才可能良好地運(yùn)行。如，重錘式料位計(jì)適用于水泥行業(yè)各種不同粒度的固體物料的測(cè)量和控制，所以除產(chǎn)品生產(chǎn)廠家要解決好鋼繩機(jī)械強(qiáng)度和控制儀表可靠性的問題，還要求使用廠家要嚴(yán)格按規(guī)范操作，杜絕進(jìn)料時(shí)測(cè)量現(xiàn)象，以防沖擊錘頭，并定期校驗(yàn)維護(hù)。冀東水泥集團(tuán)在已投入運(yùn)行的3條生產(chǎn)線、在建的3條生產(chǎn)線及多個(gè)粉磨站中，其生料庫(kù)、熟料庫(kù)、水泥庫(kù)的料位檢測(cè)均采用重錘式料位計(jì)，且大部分由該集團(tuán)機(jī)電設(shè)備公司自行研制。為什么冀東集團(tuán)對(duì)重錘式料位計(jì)這樣信任，而有些水泥廠家的重錘式料位計(jì)卻無(wú)法使用？筆者認(rèn)為，除設(shè)備的質(zhì)量因素外，這也與冀東集團(tuán)長(zhǎng)期使用一種產(chǎn)品，對(duì)其技術(shù)、性能有很多了解，對(duì)其使用、維護(hù)有較多經(jīng)驗(yàn)有關(guān)。這個(gè)事例也說(shuō)明了料位計(jì)在使用過(guò)程中要精心維護(hù)、定期校驗(yàn)。