料位計在使用過程中要精心維護、定期校驗

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，對其進行料位測量的場合很多，除生料、煤粉、水泥、混合材庫外，篦冷機下料、立窯的卸料等工藝環(huán)節(jié)都有應(yīng)用。隨著水泥生產(chǎn)自動化水平和控制系統(tǒng)可靠性要求的提高，料位測量控制的作用日益突出。按生產(chǎn)工藝要求，料位測量裝置有2類，一是極限料位檢測，即料位開關(guān)，一般有上、下限2個檢測點。一旦料面達(dá)到預(yù)先設(shè)定的料位，即發(fā)出控制信號，使喂料或卸料設(shè)備進行相應(yīng)的動作。二是連續(xù)料位測量，有定時測定和需要時進行測定2種工作方式，用于較**掌握料面高度的場合。有時為較好滿足工藝要求，在一個料庫上既設(shè)置連續(xù)測量的料位計，又配置固定高度的料位開關(guān)，即2種料位計各司其職，互相補充。
　　實際采用的料位計種類很多，必須針對不同工藝物料要求、不同料庫，選用不同的料位計。本文對水泥廠常用料位計的原理和應(yīng)用進行介紹。

1　電容式料位計(開關(guān))

　　電容式料位計原理是插入料倉中的電極與料倉壁之間構(gòu)成電容器，當(dāng)倉內(nèi)物料料位變化引起電容量的變化時，通過轉(zhuǎn)換電路得到相應(yīng)的控制信號。因為電容量是連續(xù)變化的，因此該料位計可以用作連續(xù)式料位測量，也可用作料位開關(guān)，作為報警或喂料、卸料設(shè)備的輸入信號。該料位計有造價低、無機械磨損、安裝和維修方便等特點。傳統(tǒng)的方式是通過調(diào)頻振蕩電路實現(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。若使用一段時間后電極(探頭)上粘有物料，則往往會導(dǎo)致控制器誤動作，現(xiàn)已由傳統(tǒng)的檢測電容量發(fā)展為檢測探頭與倉壁間導(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)計成桿(棒)式或鋼纜(重型鋼纜)式，可應(yīng)用于各種料倉。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，無運動機械部件，“數(shù)字標(biāo)定技術(shù)”使得用戶可以在空倉的狀態(tài)下一次完成標(biāo)定，功能齊全、性能可靠、控制及時、顯示直觀。
　　安裝此類料位計時應(yīng)注意選取合適的安裝點，避開下料口；注意信號線的屏蔽和接地，防止干擾。但倉內(nèi)物料溫度、濕度、運動速度的變化以及物料粘掛倉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，其測量精度不高，通常用作料位開關(guān)。必須定期檢查探頭和料位開關(guān)動作情況并進行校驗。

2　阻旋式料位計(物位開關(guān))

　　阻旋式料位計是一種料位開關(guān)。它也有不同的檢測控制方式，如某產(chǎn)品的基本原理是同步微電動機經(jīng)減速后，帶動檢測葉片以2.5～5r/min的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，當(dāng)被測物料的料位上升使葉片的轉(zhuǎn)動受到阻礙時，檢測機構(gòu)便圍繞主軸產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)位移。此位移首先使一個微動開關(guān)動作，發(fā)出有料位信號。隨后另一個微動開關(guān)動作，切斷電動機電源使其停轉(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，檢測機構(gòu)便依靠彈簧拉力使其恢復(fù)原始狀態(tài)。一個微動開關(guān)先動作，接通電動機電源使其旋轉(zhuǎn)，隨后另一個微動開關(guān)動作發(fā)出無料信號，只要沒有物料阻擋檢測葉片的轉(zhuǎn)動，此種狀態(tài)也將一直保持下去。為防止使用中物料的沖擊，庫側(cè)安裝時應(yīng)在檢測葉片上方的料倉內(nèi)壁上方安裝防護板；如采用加長軸頂置垂直安裝時，則應(yīng)在軸套外安裝保護套筒。此種料位開關(guān)結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、維護方便，多用作粉狀物料料倉的料滿開關(guān)，但不適合高溫下工作。

3　超聲波料位計

　　超聲波料位計裝置是利用聲納原理來確定容器內(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，通過空氣傳到物料的界面并被反射，測出超聲波脈沖從發(fā)射到換能器接收所用的時間，再根據(jù)空氣中的聲速，就可計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，對超聲波信號的衰減影響很大；若料倉中彌漫料塵時，超聲波會被料塵吸收，從而使信號有所衰減，且粉料粘附在換能器表面等原因都嚴(yán)重影響料位測量的準(zhǔn)確性。因此，超聲波料位測量裝置適合塊狀物料的連續(xù)料位監(jiān)測。
　　為解決該類儀器的不足，某些生產(chǎn)廠家，通過采用新材料、新技術(shù)，提高了換能器發(fā)射強度，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)計中，增加鑒別真?zhèn)涡盘柕墓δ?，使研制的超聲波料位計成功?yīng)用于水泥倉。筆者曾到北京某混凝土攪拌站現(xiàn)場考察過某大學(xué)聲學(xué)研究所的儀器，發(fā)現(xiàn)它安裝和使用方便，測量數(shù)據(jù)**。

4　智能(導(dǎo)波)雷達(dá)料位計

　　雷達(dá)料位計工作原理和超聲波料位計類似，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距原理來實現(xiàn)料位測量的。微波從天線出發(fā)，到達(dá)被測目標(biāo)經(jīng)反射再被天線接收，按微波來回傳播時間來計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，微波在傳輸過程中會有衰減，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)料位計的上述缺點。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將會反射回來，由接收器接收，信號經(jīng)轉(zhuǎn)換成料位信號。由于微波沿纜繩傳播，脈沖的強度及方向性均不受粉塵及料面松散程度的影響。同時可通過軟件設(shè)計對干擾進行抑制。其傳播纜繩經(jīng)過耐磨性、下拉力試驗，可以適應(yīng)水泥廠的工況，此種料位計測量精度高，已在水泥廠成功應(yīng)用。但產(chǎn)品價格高使應(yīng)用范圍受限制。

5　重錘式料位計

　　機電重錘式料位計是連續(xù)測量料位計。由探測單元和控制器組成。常用于粉狀物料和粒狀物料的連續(xù)測量。探測單元安裝在料庫頂上，用鋼絲繩(鋼帶)的末端系一重錘。當(dāng)需要測量時，電動機帶動重錘下降，至料面時，鋼繩(帶)的張力松馳，電動機停轉(zhuǎn)并反轉(zhuǎn)，使重錘回到庫頂。檢測鋼繩(帶)位移的距離，得出庫內(nèi)料位?？刂品矫妫瑱z測重錘接觸物料從而控制電動機啟停有不同的方式。控制器通常遠(yuǎn)離環(huán)境惡劣的現(xiàn)場，設(shè)置在控制室，可與上位機聯(lián)網(wǎng)。
　　重錘料位計安裝、運行注意事項:
　　1)測量點的選擇:如料庫為中心進料，探頭單元應(yīng)安裝在料庫半徑的1/2處，探頭與進料口的水平距離要>1m，應(yīng)遠(yuǎn)離下料口。
　　2)由于測量重錘上升時有擺動，故在重錘升降時以0.5m為半徑的圓柱空間內(nèi)應(yīng)無鋼筋等障礙物。
　　3)庫內(nèi)裝料時，不進行測量，因為進料可能埋錘，易造成故障。
　　4)定時檢查清理探頭單元、鋼繩(帶)、測量錘等并定時校驗控制器。
　　重錘式料位計是接觸式測量，基本上不受庫內(nèi)溫度、濕度、粉塵的影響，計量精度較高而且國產(chǎn)設(shè)備的價格相對較低，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，主要是因為錘頭和鋼繩(帶)易被粉料粘裹，受粉料沖刷，造成斷繩、掉錘頭事故。目前，重錘料位計在水泥廠仍占有一定市場，但必需加強維修管理以保證正常運行。

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6音叉式料位計(物位開關(guān))

　　音叉式料位計由壓電晶體(振子)、電子電路和探測音叉構(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)動元件，驅(qū)動音叉產(chǎn)生振動，另一組是檢測元件，將叉體振動變換成電壓。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，振蕩器停振，繼電器輸出開關(guān)信號，進行料位的有關(guān)動作。若大顆粒物料堆積在兩極板間，會影響測量精度。因此該料位計較適合粉料和小顆粒料的測量。
　　除以上9種料位計外，對有氣壓的料倉，如單倉泵的料位檢測中，可利用物料料位不同而倉內(nèi)壓力不同，將倉內(nèi)壓力引出進行測量，從而得到料位信號的差壓料位檢測方式。在立窯熟料卸料時，通過對落料聲的采集與微機處理，對其信號的幅值、頻率進行擬合，將擬合值與軟件中的數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)進行比較，以判斷料位高低的聲控料位計等。

7　生產(chǎn)中應(yīng)注意的問題

　　眾多形式的料位計為料位檢測帶來了便利，但在實際使用中很難找到一種較為理想而又通用的料位計。生產(chǎn)中測量的對象很多，以料倉為例，其大小、形狀、材質(zhì)差別很大，儲存物料的特性也不同，因此必須根據(jù)不同的料倉特點來選擇合適的料位測量裝置。首先要明確所測的物料的特性，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部分、控制部分的性能原理；要在實際中合理應(yīng)用，解決好信號的干擾等問題。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；而稱重式則用于體積不大的金屬倉的連續(xù)料位或限位檢測，主要用于下游計量設(shè)備的喂料穩(wěn)定和流量標(biāo)定。生產(chǎn)中也常有在1個料庫上既設(shè)置連續(xù)測量的料位計，又配置料位開關(guān)的情況。如，某2000t/d生產(chǎn)線料位計、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(庫)的工作環(huán)境都很惡劣，任何一種料位計都需要精心的維護、定期的校驗才可能良好地運行。如，重錘式料位計適用于水泥行業(yè)各種不同粒度的固體物料的測量和控制，所以除產(chǎn)品生產(chǎn)廠家要解決好鋼繩機械強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，杜絕進料時測量現(xiàn)象，以防沖擊錘頭，并定期校驗維護。冀東水泥集團在已投入運行的3條生產(chǎn)線、在建的3條生產(chǎn)線及多個粉磨站中，其生料庫、熟料庫、水泥庫的料位檢測均采用重錘式料位計，且大部分由該集團機電設(shè)備公司自行研制。為什么冀東集團對重錘式料位計這樣信任，而有些水泥廠家的重錘式料位計卻無法使用？筆者認(rèn)為，除設(shè)備的質(zhì)量因素外，這也與冀東集團長期使用一種產(chǎn)品，對其技術(shù)、性能有很多了解，對其使用、維護有較多經(jīng)驗有關(guān)。這個事例也說明了料位計在使用過程中要精心維護、定期校驗。