雷达、超声波料面测示仪在水泥工业的应用

雷达、超声波料面测示仪在水泥工业的应用

在水泥生产过程中，需处置大量的物料和气流，为使产品优质高产，须对工艺流程装置中的物料和气流进行流量、温度、重量和成分分析，以及对料面高度进行连续测示。而这些装置内的物料受温度和粉尘浓度污染环境的影响，使测试人员难于靠近，测示仪器易受磨蚀损坏，只能进行不直接与物料接触的测示。在物料料面测示中，使用较多的是超声波和雷达，德国西门子（Siemens）公司近期开发的产品，各装备的功能及工艺性能不一，不同装备所使用的料面测示仪的品种及其型号也不一致，大致情况如下：

1 一次破碎机

一次破碎机主要将矿山上运来的大块矿石破碎成小一些的矿石，工作环境较为危险。为避免在生产过程中，工人接触装备，在破碎机上面安装了一台超声波料面测示仪，通过所测示情况，告知自动卸料车的司机，按料面状况进入车间卸料，保证连续生产。此外在石灰石仓的下部也安装了一台超声波测示仪，以检测仓内物料状况，当仓内物料堵塞，则料面过高，发出警告，以便及时处置。

2 二次破碎机

二次破碎机破碎的石灰石块较小，且易出现细块，石灰石飞出机器，易损坏仪器。在破碎机上部不易被飞出的石灰石撞击的位置设置超声波测示仪，通过信号反映破碎机上料面状况，以保持正常运行（图1）。

3 预均化堆场

预均化堆场内料堆面积较大，环境条件较差，气候变化较大，很难设置仪表测示料堆的层数和高度。通常在运行的堆取料机上设置仪表，但堆取料机在运行过程中振动较大，安装接触式仪表易损坏，而安装与物料不接触的超声波测示仪则可通过反馈的信号来调节料面高度，以达到预先确定的料层层数和料面高度，从而保持入磨物料成分的稳定。

4 辅助物料库

水泥生产辅助原料（如砂岩、铁矿石、粉煤灰、石膏、助磨剂以及润滑油等）通常在库内储存。这些库内粉尘浓度高，以往采用绳索和重物测量料面，误差大且劳动强度高。后改用超声波装置，其精度因粉尘浓度过高，影响较大。之后改为不受空气粉尘影响的电磁波雷达测示仪。

开始使用的雷达测示仪的波长为25GHz，但此波长因角度陡而发散，精度也受影响，后改为波长为78GHz的LR560雷达测示仪，安装在库顶，取得成功。

5 生料均化库

生料均化库内的生料通过气流均化。库内气流中粉尘浓度高，人工和一般测示仪器难于工作，只能安装雷达测示装置，早期使用的型号为CM400，现已优化为LM560（78GHz），能够准确地反映库内物料料面高度。

6 窑燃料库

窑系统生产为连续生产，燃料库内燃料必须保持一定数量，因而料面测示尤为重要。

使用液体代用燃料的油库，内部安装搅拌叶片，以减少液体溢出。为测定料面高度，安装一台LF200（25GHz）雷达测示装置，并配置智能控制软件，效果较好。

7 窑袋收尘器

窑系统含尘热烟气经袋收尘器收下粉尘，其热量还可利用。粉尘重新入窑，易在袋收尘器下部结皮堵塞，造成价格昂贵的收尘袋损坏，而且袋内物料阻塞过多，烟气难于流通会造成停窑事故。为此设置雷达测示装置对袋内粉尘料面进行测示，并设置警报信号。当粉尘料面达某一位置时，发出警报信号，以便及时清理和更换收尘袋。

图1 石灰仓下部的超声波测试仪

8 熟料冷却机料层高度控制

熟料冷却机料层下部设置压力计，以确定料层厚度，但受熟料颗粒级配及堆积情况的影响，准确度较差，采用雷达测示（LR560安装在一个1m长可近伸的管道内），则可测出准确数据且费用较低。

9 熟料库

熟料库内的熟料虽经冷却机冷却，但仍有一定温度，且粉尘浓度较高，一般测示仪器无法使用。以前使用超声波测示仪测定料面，精确度差，现改为LM560雷达测示库内熟料料面，效果较好。

10 水泥库

水泥库内气流中粉尘浓度高，一些仪器无法使用，即使设置超声波装置对料面进行测试，其精度也受影响，只有用雷达测示装置才可准确测其数据，目前LM560已开始使用（图2）。

图2 水泥库顶设置雷达测料仪

11 结语

水泥生产过程中的各工艺装备在处置物料时，物料的种类和性能均不一致，但都面临量大、气体内粉尘含量高的问题。此外，为保持连续生产，必须准确地控制装置内物料料面的高度。因而须对料面进行测示，而常规的接触测示仪器难于适应此工艺，只能采用非接触测示仪器。

非接触测示仪器主要有超声波装置和雷达测示装置，前者一般适用于敞开式、气流内粉尘浓度不高且温度较低的装置，如一次、二次破碎机。而雷达料面测示装置可满足密闭、气流内粉尘浓度大且温度高的工况，不仅可测示固体，而且可测示液体，同时还可以设置在角度稍陡的位置，以保持测示的稳定性。

早期雷达测示仪所使用的波长为28GHz，难于满足测示需求，2011年公司开发出LR560（78GHz）的雷达测示仪，可满足大型水泥生产线上各项装备的工况，在使用中效果良好，已有较多的企业应用。

陈友德编译自

No.5/2015World Cement