水泥廠常用料位計的應(yīng)用比較

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

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

　　該料位計適于塊狀、顆粒狀及粉狀的固態(tài)物位測量。

　　優(yōu)點：測量不受介質(zhì)密度、顆粒大小的影響。

　　缺點：機械內(nèi)部易落灰塵影響測量效果；機械磨損較嚴(yán)重，需經(jīng)常維護，花費較大；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.電容式料位計原理是插入料倉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，通過轉(zhuǎn)換電路得到相應(yīng)的控制信號。

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

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

　　缺點：若電極（探頭）上或倉壁粘有物料，往往會導(dǎo)致控制器誤動作，從而影響測量效果，應(yīng)定期檢查探頭和料位開關(guān)動作情況并校驗。

　　3.阻旋式料位計基本原理是同步微電動機減速后，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轉(zhuǎn)動受阻，檢測機構(gòu)便圍繞主軸產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)位移。該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，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，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，其狀態(tài)也將一直保持下去。

　　該料位計多用作粉狀物料料倉的料滿開關(guān)。安裝使用時應(yīng)注意：1）為防止使用中物料沖擊，庫側(cè)安裝時應(yīng)在檢測葉片上方料倉內(nèi)壁的上方安裝防護板；2）如采用加長軸頂置垂直安裝，則應(yīng)在軸套外安裝保護套筒。

　　優(yōu)點：開關(guān)結(jié)構(gòu)簡單、維護方便；價格較低。

　　缺點：不適合在高溫下工作。

　　二、非接觸式測量儀表1.γ射線料位計工作原理是在料庫一側(cè)設(shè)置同位素源，另一側(cè)設(shè)置探測器，同位素源向探測器定向發(fā)射γ射線，若庫內(nèi)料面低于它，探測器檢測料空信號；若料面高于它，則物料遮擋、吸收γ射線，得出料滿信號。

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

　　優(yōu)點：日常運行維護工作量小，操作簡單；依據(jù)料倉形狀和工藝要求，γ射線料位計可安裝在不同位置。

　　缺點：放射源污染環(huán)境；放射源衰減使料位控制不可靠。

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

　　優(yōu)點：安裝方便、工作可靠、維護量少；價格有競爭性。

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

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

　　兩種工作模式：

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

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

　　該料位計適用于塊狀、顆粒狀、粉狀的固態(tài)料位測量。

　　優(yōu)點：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、蒸汽等場合，超聲波料位計不能正常工作，而雷達料位計可使用；此料位計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：二線制雷達料位計要求24VDC電源質(zhì)量較高，交流諧波一般不能超過±30VAC；雷達料位計內(nèi)部電源模塊易受其他大電流干擾而損壞，故應(yīng)把料位計停電拆除；測量固體物料，易產(chǎn)生干擾回波，降低測量效果，故不適用于固體物料的測量。

　　4.導(dǎo)波式雷達料位計此為雷達料位計的一種變型，通常采用脈沖波方式工作。與雷達料位計不同微波脈沖不是通過空間傳播，而是通過1根（或2根）從倉頂伸入、直達倉底的導(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)射與回波脈沖的時間差即可計算出傳播距離。

　　該料位計適用于測量固態(tài)料位，特別是粉狀物料的測量。

　　優(yōu)點：與超聲波及雷達料位計相比，工作穩(wěn)定可靠；同雷達料位計一樣，反射信號的強度取決于被測物料的介電率或?qū)щ娐?，但?dǎo)波式可以測量更低介電率的物料。

　　缺點：雙桿（纜）及同軸管式導(dǎo)波體由于電場能量集中，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，影響測量效果；埋在物料中的纜繩由于物料重力會產(chǎn)生較大的下拉力，造成纜繩被拉斷等故障。