浅谈料仓料位测量装置在钢铁生产中的应用

2018-02-19秦久莲

信息记录材料 2018年7期

秦久莲，郑芳

（唐钢微尔自动化有限公司河北唐山 063000）

1 料仓料位测量装置的产生背景

料仓是为了提高生产效率，提前将需要使用的物料进行配比的容器，是钢铁工业生产的重要组成部分。料仓料位计是对容器中物料高度的变化进行实施检测的仪表，又称为料位变送器、料位控制器、料位仪、物位计等等，直接为钢铁工业生产提供实时的操作依据。目前普遍使用的料仓料位测量仪器包括雷达物位计、超声波料位计、投入式重锤料位计、电容料位计等种类，但是由于钢铁产业实际生产的环境比较复杂恶劣、探测介质的易于损坏等原因，经常造成这些常规仪表不能正常工作，从而导致料仓料位不能正常检测，影响生产的正常顺利运行。迫切需要一种新的料仓料位计来解决上述问题，以降低生产故障率，减少人工维护成本，达到提高生产效率和准确率的目的。

2 料仓料位测量装置的应用现状

在钢铁生产中，煤粉仓作为高炉喷煤系统的原料库，料仓料位是直接影响喷煤操作的重要参数，数据准确程度直接决定制粉系统是否能正常进行，从而影响整个炼铁过程是否能政策进行。某炼铁厂3200㎡高炉煤粉仓高25米，直径8米，煤粉仓上部需要随时输入煤粉，下部随时输出煤粉，有时还需要从煤粉仓下部操作充入氮气进行返粉用来防止料仓内煤粉结块而影响使用，由于料仓内悬浮物煤粉很多，从投产开始，先后采用了几种料位计——雷达物位计、超声波料位计、重锤料位计、电容料位计，用以解决料位数据实时性和准确性的问题，但是上述几种料位计都不能满足测量操作的要求，对钢铁工业生产造成了影响。

雷达料位计是基于时间行程原理的测量仪表，雷达波以光速运行，运行时间通过电子部件被转换成物位信号，探头发出高频脉冲信号并沿缆绳传播，当脉冲信号遇到物料表面时反射回来被仪表内的接收器接收，并将距离信号转化为物位信号。由于物料波动和随机噪声等因素的影响，检测信号中会混有大量噪音，所以对物料准确性有很大影响；而且还会伴有探头结疤和频繁故障等多种情况，都会对料位的准确性造成影响，从而影响钢铁工业生产。

超声波料位计在物位测量过程中，超声波信号由超声波探头发出，经液体或固体物料表面反射后折回，由同一个探头接收，测量超声波的整个运行时间，由超声波发射至接收所经历的整个运行时间乘以声速就可以计算出料位高度，从而得出物位的测量结果。但是由于空气温度高低会影响声波的传播速度，因此还需要测量空气温度以修正声速；而且由于料仓内的粉尘影响、凹凸面影响以及噪音等非接触式影响等因素，都会造成测量数据不准确，不适用于钢铁加工生产的复杂恶劣环境。

重锤料位计直接测量料仓内顶部无料空间距离，间接测量料仓内的物料高度。重锤料位计分为手动重锤料位计和自动重锤料位计。手动的重锤料位计由于传统的揽式重锤容易发生断锤、埋锤、乱绳，而且需要手动控制，并且料仓内物料液面不平，会造成数据影响，从而影响生产的顺利进行。自动重锤料位计由伺服电机、悬有重锤的钢丝绳、料位发信装置以及带有PLC的显示仪表所组成。启动后，PLC发出降锤信号，伺服电机转动放下重锤，当重锤碰到料面后，发信装置发出信号给PLC，重锤停止下降并且发出升锤信号，伺服电机反转，重锤上升，并且发出料位信号值到显示仪表上。自动重锤料位计克服了传统手动重锤料位计的容易发生断锤、埋锤、乱绳以及不需手动控制的缺点，但是没有解决数据不准确性的问题，所以也同样不适用于钢铁工业生产的复杂恶劣环境。

电容料位计是依据电容感应原理，使传感器与容器组成一个电容器的两电极，电容值随容器内物料介质的物位改变而变化，并转换为相应的物位输出信号，当被测介质浸汲测量电极的高度变化时，引起电容的变化。由于被测量介质的不稳定会造成误差，所以不适用于现代生产。

上述几种类型的料仓料位计均存在不同的缺点，从而导致料仓料位测量的准确性和实时性差，需要一种全新的料仓料位计取代用以提高生产效率。

3 料仓料位测量装置概述

料仓料位测量装置，由料位测量部分、料位测量移动部分、测量信号传输和控制部分组成，其中料位测量部分包括测量筒、核辐射源、射线接收器和配重块；料位测量移动部分包括排线轮、减速电机、限位开关、限位挡板、电位器；测量信号传输和控制部分包括电子转换单元、PLC控制器、换向单元、料位转换单元和显示单元。

测量筒位于料仓内部，数量为两支，并排平行排列，如果料仓内温度偏高，为避免测量筒及内部构件损坏，可将测量筒至于料仓外壁。核辐射源和射线接收器分别在两支测量筒内垂直放置，核辐射源的射线发生位置与射线接收器的射线接收位置相对应，分别通过线缆与两个排线轮相连接，配重块位于测量筒内通过线缆连接在射线接收器下方。

射线接收器的信号输出端和电子转换单元相连接，电子转换单元与PLC控制器相连接，从而将射线接收器接收到的信号传送到PLC控制器上，限位开关的信号输出端和换向单元的信号输出端分别与PLC控制器相连接，换向单元的另一端与减速电机相连接。换向单元将PLC控制器的指令传送到减速电机从而控制减速电机的转速。电位器固定在减速电机轴上，另一端与料位转换单元相连接，限位开关不起限位作用时，PLC控制器将指令传输给换向单元，使减速电机按照PLC控制器指令上下运行，上限位减速电机下行，下限位减速电机上行。限位挡板安装在排线轮的轮轴上，位于两个限位开关之间，当限位开关起到限位作用时，限位开关随着排线轮的转动而移动，接触限位挡板，从而控制上下限。减速电机的链条齿轮与排线轮的链条齿轮齿数相同，模数相同，电位器与减速电机轴心相同、转数相同，从而保证了数据测量的同步性、准确性。

料位转换单元分别与PLC控制柜和电位器相连接，以达到料位探测的同步性和实时性。显示单元与PLC控制器相连接，将数据实时反应在PLC控制器上。

4 料仓料位测量的应用效果及前景

现代化钢铁生产中，不仅仅是对生产效率，同时对生产精度也有很高的要求。为了节省人工费用，自动化程度的要求也越来越高。料仓料位装置由于核辐射源的特殊性，做到了探测源与测量物质无接触，避免了高温、粉尘等恶劣的工作环境对探测源的影响。由于减速电机的链条齿轮与排线轮的链条齿轮模数相同，齿数相同，同时电位器与减速电机轴心相同、转数相同，保证了测量数据的实时性、准确性，这种装置将核辐射仪表与自动化技术完备结合，做到了料仓料位测量的稳定性以及精准性，对密封式和非密封式料仓，高温、高压、毒害性、腐蚀性、密闭性等各种恶劣环境均能适用，而且自动化技术的应用降低了人工维护等费用，具有高效、便捷，易于维护，使用范围广泛的优点。