美国BlueLevel重锤料位计电厂灰库料位测量应用

作者：介可视技术部 供稿：介可视（北京）机电技术有限公司

「简介」：本文以电厂灰库料位测量的应用为例，主要介绍BlueLevel重锤料位计和其他料位测量产品的性能特点和对比。
「关键词」：灰库料位计,料仓重锤料位计,雷达料位计,射频导纳料位计,电厂灰库料位测量

「概述」：进入21世纪以来中国的工业发展日新月异，于此同时为了满足工业市场的需求自动化测量技术随之得到了迅速的发展；如今市场的自动化测量技术与仪表种类繁多，实际生产中对测量仪表的选择提供了很大的空间，同时也带来了合理选型的难度。合理的选用仪表将大大提高系统的控制性能，从而提高生产的稳定性，保证产品质量。

目前市场上测量料位的仪表很多，连续动态测量的有：重锤式料位计,称重式料位传感器,超声波料位计,γ射线料位计,射频导纳料位计,电容式料位计等，开关量输出的并且及特殊的产品有：德国MuTec微波物位开关,德国MOLLET阻旋料位计,德国PTL振动杆物位开关等。

案例分析：
火电厂的灰库,原煤仓,石灰石粉仓,渣仓等固体料仓，因为现场工况的粉尘大,介电常数低,易粘料易挂料等特点，使得料位测量成为一大难点。料位测量中最传统的方法是人工测量。但是由于现场工况极其恶劣、危险性大，不适宜人工操作。并且，存在诸多安全隐患。我们根据现场实际工况，美国BlueLevel重锤式料位计完全可以实现电厂灰库料位测量的任务。

测量难度：
原煤仓：经过汽运或者海运到火电厂的原煤通常采取露天堆放，再经过皮带输送机输送到原煤仓内，并通过犁煤器将原煤分送至原煤仓内，一般的原煤仓有4或6个进料口，多数为块料，并且进料的速度很快，干燥时进料过程中扬起的粉尘很大，潮湿时易产生挂料现象，以及造成塌料等现象，仓内堆料面不平，雷达料位计很难精准测量真正的料面，易受挂料干扰，出现虚假料位的现象；
原料煤粉仓：常温常压料仓，原煤经过磨煤机磨成煤粉后经过输送管道进入料仓内，其特点为：下料速度很快扬尘大，并且很频繁，工况非常恶劣，雷达波(电磁波)或超声波经过吸收，非常容易产生“失波”“虚假物位”等情况；
石灰石粉仓：常温常压料仓，石灰石粉是脱硫工艺的主要原料，经过输送管道进入料仓内，石灰石粉容易吸附空气中水分，出现挂料，结料等情况，易糊住雷达料位计或超声波料位计等的喇叭口并出现误报现象；
灰库：煤粉蒸汽锅炉燃烧后的粉煤灰经过灰斗、仓泵，经过气力输送管道输送到灰库存储，其特点为：有一定的压力及温度，介电常数很低，易吸收雷达波(电磁波)或超声波，仓内粉尘较大，易粘附雷达料位仪或超声波料位仪的喇叭口；

由于燃煤火电厂内各个料仓的状况都很复杂，工况恶劣，粉尘很大。为此，很多用户尝试过各种原理的非接触式或接触式的料位仪表，但仍未找到比较适合的解决方案。因此通过如下方案比较及在电厂的实际应用，我们推荐美国BlueLevel重锤料位计来技改，替换雷达料位仪或超声波料位仪，以解决火电厂连续料位测量方面的难题。

方案比对：
重锤料位计
W55重锤式料位计是用先进电子器件，智能电机控制和传统测量方法相结合的智能仪表。测量原理简单、可靠耐用。能很好的避免湿度、粉尘和介电常数等参数的影响。
W55重锤式料位计的测量原理是传感器控制锤头快速下降至物料表面，感应锤头接触到被测料面后做收回动作，返回待测位置。传感器内的编码器发出与重锤位移相应的脉冲信号，由嵌入式处理器进行运算并处理，输出与料位相对应的4~20mA的标准信号。其关系式：(H-M)/H=(I-4)/20-4；其中，H为料仓高度，M为实际测量距离，I为输出电流值，实际料位高度为：H-M。

雷达料位计
雷达波是一种特殊形式的电磁波，雷达料位计采用了电磁波的特殊性能来完成料位测量。电磁波的物理特性与可见光类似，传播的速度相当于光速。其频率为300MHz-3000GHz。电磁波可穿透空间粉尘、蒸汽等干扰源，如遇到障碍物易被反射，被测介质的介电常数越大或导电性越好，回波信号的反射效果越好。雷达波的频率越高，发射角就越小，单位面积上的能量就越大(磁通量或场强)，波的衰减越小，雷达料位计的测量效果也就越好。雷达式料位计的组成：发射和接收装置、信号处理器、操作面板、显示、天线、故障报警等几部分组成。发射—反射—接收是雷达料位计的基本工作原理。雷达传感器的天线以波束的形式发射最小5.8GHz的雷达信号。反射回来的信号仍由天线接收，雷达脉冲信号从发射至接收的运行时间与传感器到介质表面的距离及料位成比例。即：h=(H+vt)/2式中h为料位；H为料仓高度；v为雷达波速度；t为雷达波发射到接收的间隔时间。
但由于固体物料的介电常数都很低，导致雷达料位计的回波信号减弱，极大的影响长距离检测的稳定性和准确性。所以在工艺比较复杂的固体测量应尽量避免采用这种类型的料位计。

超声波料位计
超声波料位计是检测一个超声波脉冲从发射到接收整个过程所需时间。超声波传感器垂直安装在物料的上面，变送器向料面发射超声波脉冲，经过一段时间，超声波变送器接收到从料面发射回的信号，信号经过传感器电路的选择和处理，根据超声波发射或接收的时间差，计算出料位到传感器的距离。但是由于料仓的粉尘严重，这对于超声波原理的料位计在这种长距离的检测很难正常完成的，在这种条件下除非选用超大声波发射功率的超声波料位计才能勉强检测。目前，国内外品牌中还没有适合选择的仪表。
综上所述，总结几种常见料位测量仪表，如表所示：

	测量方式	重锤料位计	雷达/超声波式料位计
1	测量原理	电子机械式（接触式测量）	电磁波（非接触式测量）
2	安装要求	料仓顶部安装，远离进料口及仓壁挂料，需要考虑料仓结构。	料仓顶部安装,对发射/接收天线的角度有要求。
3	进料时测量可能性	进料时可以测量，不受粉尘影响，但应避开空仓时进料瞬间5-6分钟内，如仓壁有挂料易造成塌料或埋锤。	无法测量，持续进料时扬尘较大，易产生虚假回波，导致跳变，出现 虚假满料位信号。
4	被测物料颗粒度	根据不同粒度选择不同的感应锤头	根据不同颗粒度选择不同的频率，不规则的介质表面可能导致反射波发生散射。
5	粉尘、介电常数	不受影响	粉尘介电常数低，能够吸收电磁波，导致"失波"误报现象。
6	物料潮湿度	黏附物料，自动刮除。	发射接收喇叭口容易挂料，产生虚假料位，须定期清理黏附物。
7	启动方式	定时器/手动操控/ PLC	手动操控/PLC
8	其它干扰源	不受电磁波、噪音的影响。	电磁波、噪音，需滤波处理。
9	维护/校准	完全免维护/自动校准	需经常清理喇叭口，时常需要校准。
10	调试/安全性	随时可以调试、安装简易。	需空仓调试

推荐品牌：美国BlueLevel重锤料位计



概述：
美国BlueLevel W55型智能重锤料位计是用于监测料斗、筒仓和其他类型容器内粉末、颗粒和液体的第三代智能传感器。W55型智能重锤料位计直接测量顶部无料空间距离，间接测量料仓内的物料高度。

测量原理：
重锤式料位计W55的先进电子器件采用智能电机控制。每个测量周期均以测锤/钢缆组件降至容器内部的方式启动。钢缆下降/提升的量等于在W55安装点下方自测量起始点至物料表面之间的无料空间距离。该距离使用霍尔效应探测技术和微控制器计时器电路进行测量，测量分辨率在0.045"之内。在探测与物料表面接触时还采用了磁技术。测量数据刷新后，电机反向运行，测锤/钢缆返回至初始位置。在上升过程中对距离进行测量和校验。 根据测得的距离和在配置过程中由操作员或安装员设定的有效测量范围确定料位。料位报警(高位和低位)与测得的料位进行比对，如必要，高位和低位报警继电器输出将改变状态。

技术优势：
与其他物位计不同，W55型智能重锤料位仪的测量数据不会受到声、粉尘、光、颜色、介电常数、湿度和温度变化的影响。

1、每套设备均配有多种测量输出标准，其中包括MODBUS串行通讯、0/4-20mA 模拟信号、直流晶 体管脉冲信号和交流继电器脉冲输出信号。
2、辅助容器料位控制物料的高位低位报警输出。
3、采用智能的自校验技术，在测量周期内出现包括断缆、埋锤以及探头闭锁问题时，通过故障信号发出报警。
4、采用第三代智能重锤料位计技术，其中包括AutoReturn™和SmartStart™测量周期性启动技术。
5、自动模式、手动模式和SmartStart™模式，三种启动模式可选。
6、智能测量控制系统始终以有序编程方式将重锤/钢缆牵引返回原始位置，为提高测量可靠性，返回过程甚至可以延缓。
7、最大测量距离为30米（超过30米定制）。
8、采用通用100-240VAC电源。
9、AutoReturn™功能可让测锤/钢缆根据操作员设定的距离返回。
10、采用磁霍尔效应技术和微控制器实现测量数据的高分辨率和可靠性。
11、内置 LCD显示屏和按键，简易的参数设置。
12、可更换的擦块和清洁刷令钢缆保持清洁状态。
13、选配Model RCU远程控制装置实现重锤料位计的远程访问和显示，每两个MODBUS网络可连接多达128个料位计。

结构优势：










「总结」：BlueLevel重锤式料位计通常都是用在电厂、水泥厂等粉尘特别严重的工况，用来测量燃料仓、水泥仓等的料位；因此，建议使用BlueLevel料位计来解决贵电厂在灰库、石灰石粉仓、原煤仓、渣仓、灰斗、落煤斗等固体料位测量方面的难题。