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雷达物位计在发电厂煤粉料位测量中的应用

雷达物位计在发电厂煤粉料位测量中的应用,随着自动控制高新技术的发展,连续式物位测量传感器在电站、石化、油田等工业领域得到广泛的应用。固体颗粒、灰粉和泥浆混合物料(液)位测量,特别是非接触式连续测量一直是物位测量技术的难题,发电厂现用料位测量普遍采用重锤料位计经常出现埋锤现象,应用在火力发电厂灰库、脱水仓料位检测时问题更加突出。存在粉尘粘性大、温度偏高、介电常数小等问题。如何合理选型设计适用于电厂灰库、脱水仓的新型物位测量传感器已成为关键。物位测量传感器可测量不同介质的物位势能。它在 PLC/DCS 系统接口中有着重要的地位。经过数年的现场观察实践,本人认为雷达物位计在发电厂煤粉测量中的应用效果最佳。
  2 功能与测量系统
  2.1 测量原理
  导波雷达是基于时间行程原理的“俯视"式测量仪表,如图 1 所示。仪表测量从参考点(仪表过程连接处)到物料表面的距离,高频脉冲沿缆绳传播,当脉冲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。
  2.2 输入
  反射脉冲信号沿缆绳传递至仪表电子线路部分,其中微处理器分析所接收的信号以辨别出真正的物位回波信号。Pulse Master 软件能清楚地辨别出真实回波信号。
  测量距离与脉冲发出到接收所用时间成正比,即:
  式中: c为光速。
  根据已知的空罐值 E,则物位 L 为:
  空罐值的参考点见图 1, 用户可使用干扰抑制功能对内部的干扰回波进行抑制, 使其不被当作真实物位回波进行计算。
  2.3 输出
  Levelflex出厂时已根据用户所订缆绳长度进行标定, 因此, 多数情况下用户只需输入与现场工况相关的参数,电流输出的出厂设定为4~20mA 带数字通信, 现场显示 0~100%满量程。可通过手动或半自动输入 32 点线性表,通过远程操作或现场启动。该功能可线性输出不同计量单位的物料容量信号, 如球罐、卧罐及锥型漏斗罐的物料容量。
  2.4 仪表构成
  探头选择:不同的工况可选用不同的探头及过程连接。
  2.5 仪表单独工作
  (1) 通过电源直接供电(4 线制)或变送器供电单元供电(2 线制);
  (2) 通过现场显示或 HART 手操器调试,如图 2所示。
  如果回路内没有 250 电阻使用 HART 手操器时,必须在回路内串接一个 250 电阻。
  2.6 工作条件安装
  适宜的温度条件建议采用防护罩, 遮阳防雨。
  2.7 安装位置
  (1)尽量远离加料及出料口,减少缆绳的下拉力。
  (2)建议安装于料仓直径 1/6~1/4 处。
  (3)对于金属罐或塑料罐,可以距罐壁很近,只要保证缆绳在整个量程范围内不碰罐壁。对于金属罐,仪表不应安装在罐中央。
  (4)所选探头长度决定了测量范围。选择适当的探头长度,使探头底部距离罐底:
  — 缆式探头用于锥型仓:150mm;
  — 同轴杆式探头:30mm;
  — 杆式探头:30mm。
  (5)选择探头长度时,宁可长一些,必要时探头可以剪短。
  2.8 雷达测量传感器的功能特点
  雷达传感器连续、非接触测量传感器探头到介质表面的距离。不同的距离对应不同的物位。应用特殊的“调整间隔时间”技术,将 3600000 个/s 回波图放大、定位,然后分别进行整合、判断,以每0.1s 精确地分析处理这些被放大的回波信号,节省分析频率的时间。雷达信号是一种特殊形式的电磁波,其物理特性与可见光相似。根据量子论观点:雷达信号可以穿透空间,传播速度相当于光速。
  雷达信号是否可以被反射,取决于两个因素:被测介质的导电性; 被测介质的介电常数。所有导电介质都能很好地反射雷达信号,尽管介质的导电性不是很好,也能被很准确的测量。
  雷达物位计测量传感器可以测量所有介电常数>1.5 的介质(空气的介电常数是 1)。介质的导电性越好或介电常数越大,回波信号的反射效果越好。
  3故障诊断
  3.1 故障诊断程序(见图 3)。
  3.2 应用错误
  图 4 是作者通过在鞍钢一发电西部、北部电站日常维护中归纳的一些问题。
  如上所述,设速度传感器的加热功率为 P,速度传感器与流体的温差为△T,T1-T2=△T。流体的质量流速为 Pv。根据 L-V.King 定理,即流体流经加热的速度传感器时所带走的热量 Q,与对速度传感器加热到温度 T 的电功率 P 相等。由于桥路的反馈控制作用 T1-T2=△T 为一恒定的常数。所以桥路的输出(决定流量计输出的量)与流体的质量流速 Pv 成单值函数关系。特别要指出的是,由于速度传感器的热量是被流体中的分子所带走的,所以速度传感器测量的是流体的质量流速 Pv。因此只要乘以流体管道的截面积 s,便可得到流体的质量流量。
  插入式 TMF 有诸多优点:坚固的结构,适用于煤气区域等工业应用;测量范围大;准确度重复性好;响应时间快;可测量含中等固体颗粒的气体。
  4大管径流量仪表的比较
  插入式 TMF、孔板式差压流量计两者均能检测大管径流量,我们可以作一比较,由表 1 中明显看出大管径插入式热式气体质量流量计在各项性能指标中有很大的优势,因此它是差压式流量计的替代品。
  5 结论
  在烧结生产中,很多地方已经使用了质量流量计,比如点火炉的空气流量和煤气流量,在这些位置较高和不安全的地方,质量流量计已发挥了巨大的作用。从使用热式气体质量流量计检测废气流量的效果来看,它测量准确、平稳、维修量小,具有较好的可靠性和经济性,因此它在冶金行业受到了普遍的欢迎。
点击次数:  更新时间:2017-07-05 18:02:30  【打印此页】  【关闭