一种雷达式料位计在烧结料仓的研究与应用

胡亚帅 河钢股份有限公司邯郸分公司自动化部

一、应用现场情况简介

河钢集团邯钢公司邯宝炼铁厂烧结破碎仓负责360平烧结机配料工作，四个漏斗型料仓顶部装有VEGAPULS68雷达式料位计测量物料高度，通过料位计测量保证了各项物料数据准确，确保烧结机配料比例达标，满足生产要求。

二、VEGAPULS68雷达式料位计

（一）雷达式料位计简介

雷达式料位计是一种根据时间行程原理计算料位的测量仪器，由于发出的雷达波的运行速度可看作光速，运行的时间通过内部元件转化成料位信号。由料位计射出的高频脉冲信号，当信号传到测量介质表面将反射回被探头收发器接收，此时接收的距离信号可以被转换介质料位的信号。

VEGAPULS68雷达式料位计包括以下几个部分：外壳罩盖（可选带PLICSCOM）；外壳及电子部件；万向节和法兰；喇叭口天线。

（二）测量原理

雷达波作为特殊的一种电磁波，雷达式料位计通过电磁波的独特性质从而对物料料位实施检测。电磁波与可见光的物理性质较像，传播速度可近似光速，频率在300MHz-3000GHz范围内，在含有水蒸汽、粉末灰尘等干扰因素的环境里也可以穿透。一旦遇到物料容易反射回来，被检测的物料导电性能、介电常数于反射的信号成正比。雷达波的射出的角度愈小，发射频率愈高，在单位面积上获得能量会愈多，信号减损愈少，实际效果就会测量的愈好。

信号射出，回波反射，再次接收，这是雷达式料位计的基本测量原理。料位计的天线通过波束方式射出最小为5.8GHz的电磁波，然后天线也接收回波信号。电磁波信号从射出到返回的时间与料位计距离物料面实际的距离为比例关系。

用公式表示：h= H-vt/2

其中h表示物位；H表示仓高；v表示电磁波速度；t表示信号从射出到返回的时间。

VEGAPULS68采用K-频段，用于连续测量固体料位，料位计的螺纹或者法兰的密封面作为其检测基准，距离天线末端的最小400mm，测量范围最大70m，能够进行空仓测试，测量条件-20℃至+70℃。

该料位计4-20mA/HART 两线制供电电压和电流信号共用一根两芯线缆，电压采用20-36V DC。（见图1）

三、安装注意事项

第一，检测的物料为液态，物料面和料位计的中轴是垂直关系；检测物料为固体，因为物料存在堆放的角度，料位计需要偏出相应的角度。

第二，在发射范围内不能存在障碍物。尤其在距离天线近端的三分之一锥形发射范围内不能有障碍物，因为会有虚假的反射信号影响。如果无法消除，可以通过折射板将反射的干扰信号过滤。

第三，尽量把物料的投料口闪开，消除不真实的干扰信号。

第四，如果料仓为拱形罐状，料位计安装位置不能在其中心位置或者在四周比较近的地方，合适安装在罐半径的二分之一的位置。

四、参数设置

调整显示模块 PLICSCOM 以用来显示测量值、仪表调试和诊断，拆卸和安装过程不必断电。

（一）量程设定

参数调整是通过“Basic Adjustment”（基本调整）的以下参数开始：选择菜单“Basic Adjustment”（基本调整），用[OK]键确认，这时会显示 Min-Adjustment（最小调整）。通过[OK]键准备编辑百分数值，通过[-＞]键选择需要的菜单，通过[+]键设定%数值，通过[OK]键确认。这时下面的距离值会出现一闪一闪。输入空仓时距离值5m，通过OK 键存储，用[-＞]键进入到最大调整。输入满仓时距离值1m（保留1m空间）

（二）介质选择

该料仓为固体料仓，在“Medium”中选择“Solid”。

（三）容器形状该容器选择料仓或料斗

该料仓为筒仓，在“Vessel form”中选择“Silo”。

五、常见故障处理

因为现场环境复杂，长期使用料位计常见故障如下：

1.没有数据显示，测量输出4-20mA 信号，不显示，需要测量电压并检查接线情况；

图1

2.测量数据来回波动，测量输出4-20mA 信号，不能正常显示，首先需要检查电缆线路是否有破损，如没有，需要重新调试参数或通过PACTware 软件重新计算设置积分时间数据；

3.测量电流信号大于 22mA或低于4mA，原因是电子部件损坏，应技术更换仪表或进行修理；

4.天线结疤问题可使用压缩空气进行吹扫（或清水冲洗）。还可以使用酸性清洗液对碱性结疤进行清洗，清洗过程中不能进行物料料位测量。

此外，可通过PLICSCOM模块显示的代码来进行故障判断：E013表示预热状态或没有回波，需重新安装或重置参数；E017表示最大与最小调整间差值太小，需再次进行调整增大差值；E036表示软件无法正常运行，需软件升级或仪表修理；E041表示硬件、电子部件故障，需更换仪表或退回修理。

六、总结语

综上所述，了解了VEGAPULS68雷达式料位计的测量原理、安装注意事项、基本参数设置和常见故障处理方法。由于该料位计操作简单、调试方便而且可靠性强，在工业领域得到广泛应用。