冶金料场煤仓料位计的应用与分析

谭戈　张豪

摘 要：本文概述介绍几种目前在测量料仓料位中，应用较为广泛的料位计，通过分析和比较，选择雷达料位计作为测量冶金行业煤仓料位的核心设备，并简要说明雷达料位计的日常使用和维护方法，基本故障判断处理思路，为设备准确检测打下基础。

关键词：煤仓；料位；雷达料位计；维护

中图分类号：TD529 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）23-0072-02

0 前言

冶金企业日常生产过程中，为各个生产工序提供原煤，是综合料场尤为重要的工作。当原煤进入料场后，需要通过料仓存储并转运。仓内料位的高低，将会直接影响到运输作业效率，甚至是整个企业生产的平稳顺行。因此，如何实时准确的检查煤仓的存料情况，在高效率的生产中变得越来越重要。

1 料位计概述

现阶段，煤仓料位测量有多种原理和方式，冶金行业中常用的有：核辐射、称重、重锤、雷达几种料位计，都各有特点，但在综合比较之后，选择了雷达料位计计作为测量煤仓料位的测量设备。

（1）核辐射计。主要有辐射源、检测接收器、二次表组成，一般采用Co-60和Cs-137发射的伽马射线，能够穿透料仓和原煤，在仓底装有伽马射线的检测接收器。当煤仓进过输煤、储煤后，料位会发生相应变化，伽马射线穿过原煤后也会有所不同，检测接收器测出此时的伽马射线，即能通过计算公式测出原煤堆积厚度，并在二次表中进行显示。

该检测设备的优点在与维护量低、可靠性高、维护简单方便，在煤矿行业占有相当高的份额，但其自身的辐射特性，也为其带来不利影响：1）审批手续复杂；2）防护等级要求高；3）巡检和防丢失力度大，都会带来维护和管理成本剧增，而且对于设备停止使用后的辐射源回收，更是纷繁复杂的过程。[1]

（2）称重料位计。由电阻应变式传感器和二次表组成，不与原煤发生直接接触，在料仓的钢结构支撑上安装应变式传感器，当仓内原煤量发生变化时，在电阻应变式传感器上的作用力也会发生相应改变。虽然变化幅度很小，但是还是能够准确的测量，阻值会发生相应变化，二次表向应变式传感器供电，通过输出的毫伏级电压信号，即可转换为料位高度信号，在中控室上位机监控画面中显示。

该设备不受高温、粉尘及原煤质量的影响，檢测准确，但是在日常巡检中，需要注意仓壁不能与框架结构发生接触或擦靠，从而影响电阻应变式传感器的准确性，由于框架结构原因，要发现接触或擦靠十分困难，也为日常维护带来一定困难，在巡检过程中也发现过损坏情况，为焊工的地线搭接到仓壁，通过金属导电性，导致电阻应变式传感器内部接线烧毁，针对此种现象，在加强操作人员的教育工作同时，也一定要在完成安装工作后，进行上下限位器的连接，及等电位线安装调试，避免损坏情况的发生。[2]

（3）重锤料位计。重锤料位计的使用范围相当广泛，粉状、颗粒状、块状物料都能适用。由可逆电机、钢缆、重锤头、限位保护装置构成，在设定的固定时间或者中控室给出测量电接点信号发出后，料位计内部电机开始工作，锤头带动钢缆下探，当到达原煤料层后，重锤受到下降阻力，控制电脑检测到该阻力后，立即停止下探动作，并发出收回命令，电机回转，钢缆收回。钢缆下探的距离即为料仓所剩空间高度，料位计电脑自行计算出煤仓高度减去空间高度，及得到原煤在料仓中的存储高度。

重锤料位计的日常维护量较大、故障点较多（钢缆、电机），安装位置要求较高，最好是在煤仓的中心位置，但此处多为输送原煤的入料口；该煤仓较高，达到55米，对于钢缆的质量要求高；为非连续测量设备，对于料位的实时掌控性较差。

（4）雷达料位计。雷达料位计由发射接收装置、信号处理器、操作面板几部分组成，其测量原理是利用能量很低的极短的微波脉冲通过天线系统发射并接收，该微波脉冲的物理特性与光相似，传播速度近似光速，其频率为300MHz-3000GHz，可以轻易穿透蒸汽、粉尘等干扰源，遇到障碍物即反射，产生回波信号，运行时间可以通过电子部件被转换成料位信号，如果被测物料导电性好，则回波信号越强，更易于接收。[3]

雷达料位计的优势在于：1）发射接收频率高，不易干扰；2）操作简单，调试方便；3）易于维护、可靠性高；4）可在恶劣环境下连续准确的使用。

2 雷达料位计在煤仓的应用

在煤仓储运原煤的过程中，使用的是雷达料位计作为料位信号的检测设备，型号为：德国VEGA PULS68型雷达料位计，规格为两线制，输出信号4-20mA，PROFIBUS PA协议，调整显示模块PLICSCOM显示，最大测量范围75米，螺纹A，过程温度-200∽400℃，测量偏差±2mm，见图1。

现场安装完成后，通过配电隔离器，为该雷达料位计提供24VDC电源，并将料位计测量后输出的对应料位高度的4-20mA信号送至PLC模拟量模板，最终在上位机监控画面中显示，达到实时监控测量数据的目的。

日常使用中，需要经过以下几个步骤：

（1）拧开外壳罩盖，向左转动取出调整/显示模块PLICSC- OM，取下电缆入口密封盖，将电缆从密封口穿入。

（2）完成24VDC电源接线，并安装好调试面板，会有几分钟的自检：电子部件的内部检验→显示仪表类型、软件版本号、传感器出厂编号→输出电流信号并显示，如有故障则跳转至故障编号。

（3）参数设定：1）最小调整。将测量值显示更换至主菜单，按键[OK]；选择菜单“Basic Adjustment”（基本调整），按键[OK]确认，出现Min-Adjustment（最小调整）；输入空仓时料位计至底部的距离值，对应0.0%，按键[OK]，完成最小调整设定，下一步进入最大调整。2）最大调整。按照最小设定，设定最大调整值，即是满仓时的距离值，只需要设定发射筒长度，一般为0.5m，即可，对应100%，按键[OK]，完成设定。3）介质选择。每种介质都有自己对应的反射特性，液体的干扰主要来自介质表面波动和泡沫，固定主要来自于粉尘和堆料角度。煤仓里的原煤，应选择“Solid”里的“切片或碎石”选项，保证传感器与被测介质的反射特性相匹配，测量更加准确。4）容器形状。容器形状也会影响测量，固体里的容器形状多为料仓或料斗。5）阻尼。主要作用是减少测量值显示的波动，数值设置得越大，积分时间越长，传感器对于测量值变化的反应会延迟，一般设定在5-7s。6）线性化曲线。容器内的物位变化大多不呈线性上升趋势，即需要进行线性化处理，通过启动一个合适的曲线，能够正确显示容器内的料位高低。7）虚假回波存储。如果容器内有固定的安装物或附着物，都会造成虚假反射，从而影响测量效果。可以通过该项设定，在空仓时进行干扰源存储，有效的防止虚假反射。

简单步骤为：按键[OK]进入主菜单，选择“Service”（服务），按键[OK]确认，显示“False echo memory”（虚假回波存储）；按键[OK]，进入“C热爱它New”（生成一个新的），输入传感器到虚假反射源的距离，按键[OK]；在这个距离范围内的所有被检测到得虚假回波都能存储，并在数据中排除，消除了虚假数据的干扰。

通过以上设置，在长期的使用过程中，证明了该设备的测量数据非常高效、可靠、安全，达到了在线测量的效果。

3 雷达料位计的维护及注意事项

（1）在雷达料位计的日常使用过程中，会出现各种故障，结合设备维护经验，综合总结以下几类显示错误故障，达到快速处理的目的。1）4-20mA信号不稳定或没有。信号不稳定，可能由于进料速度导致，可以通过调整显示模块的积分时间处理；信号没有，需要检查正负极接线、供电电压低或者负载阻抗太高。2）各种故障代码显示。E013没有测量值：处于起機阶段或者传感器没有找到回波信号；E017最大调整与最小调整差值太小：需要重新调整该值；E036当前软件不能运行：重新启动或者返厂修理；E041硬件故障：更换内部元件或返厂修理；

（2）安装注意事项。1）安装位置：选择安装在容易进行接线、调试的位置，还要方便以后的拆装工作，尽量避免受限空间；如果不能安装在仓顶的中央，需要通过料位计自带的万向节进行喇叭口的方向调节，对准料堆。2）避免潮湿：在电缆进入雷达料位计的入口处需有一个向下的滴水弯，这样就能够让露水、雨水自然滴下，不进入雷达料位计内部，损坏电路板；3）测量范围：注意雷达料位计天线与进入料仓的测量介质料流处，保持50mm以上距离，喇叭口的末端伸入容器内至少10mm。

（3）日常维护注意事项。1）雷达的发射接收装置及喇叭口，要避免沾染物料或过多的粉尘，否则会造成雷达料位计处于死机状态，无法准确测量，需要定期处理清扫或者增加压缩空气装置；2）需要接线柱的注意防水密封；3）在调试和更该参数之前，需要用专用调试模块，记录当前参数，谨防数数据丢失；4）注意避免人为损坏雷达料位计外观，尤其是连接电缆；5）避免频繁的开关机，导致的电路板和发射接收装置损坏。

4 结语

在料位计的使用过程中，只要做到了定期的维护保养，就能够大大提高设备的可靠运行率，同时将煤仓料位信号与进出仓皮带机进行统一调度控制，即可提升整个调度体系的监控管理手段、生产能力。

参考文献

[1]赵越.煤仓料位自动监控系统的研究[J].黑龙江科技信息，2016（7）：20.

[2]吕清峰.煤仓料位检测方法的最新发展[J].仪表技术，2017（6）：19-20，24.

[3]吕润松.煤仓远程在线监测系统的研究[J].山东煤炭科技，2016（11）：164-166.