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四川省甘孜地區(qū)白玉縣呷村銀多金屬礦位于四川省甘孜州白玉縣昌臺區(qū)麻邛鄉(xiāng)境內(nèi)，目前已探明的礦石儲量為781萬噸，其中含銀1867.53噸、銅8.09萬噸、鉛40.09萬噸、鋅65.19萬噸、金5.198噸。資源潛在價值達(dá)二百多億元人民幣，礦山遠(yuǎn)景儲量亦十分可觀，被譽(yù)為全國多金屬礦“三大明珠”之一。該礦由西部礦業(yè)公司、中國華北冶金建設(shè)公司、甘孜州玉發(fā)礦業(yè)有限公司、四川省峨眉山403建設(shè)工程公司等6家股東組成的鑫源公司進(jìn)行開發(fā)。并于2006年8月份正式竣工投產(chǎn)（如圖1）。
該礦的竣工投產(chǎn)，標(biāo)志著西部礦業(yè)向外省邁出可喜步伐，對于加快民族地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、提供就業(yè)機(jī)會、發(fā)展相關(guān)產(chǎn)業(yè)等將起到積極的推動作用。
一、挑戰(zhàn)
由于呷村銀多金屬礦所處的位置海拔較高，基建總包方中國華冶集團(tuán)公司一直都很擔(dān)心各種儀表是否能過克服海拔高度的影響而正常工作。這其中用于測量各種礦物料倉的物位儀表對整個系統(tǒng)來說比較重要 – 既需要通過穩(wěn)定準(zhǔn)確的物位測量來對料倉的高度進(jìn)行控制，提高生產(chǎn)效率；也需要通過料位測量實現(xiàn)資產(chǎn)管理的目的。
中國華冶以前使用過西門子各種物位計，對西門子物位計的性能比較熟悉，也比較放心。因此，中國華冶再次找到西門子公司尋求物位解決方案。經(jīng)過和技術(shù)人員的確認(rèn)，得知西門子雷達(dá)物位計曾在西藏海拔3950m的水泥廠使用了多年，工作一直正常；但對于超聲波物位計能否正常使用在海拔這么高的位置，一直不能肯定：畢竟高海拔的位置空氣相對稀薄，而且溫度較低，而超聲波物位計的工作會受到環(huán)境的影響。經(jīng)查，超聲波物位計使用過的最高的海拔高度約為2000m，從未在近4000m的海拔高度使用過。
要使用物位計測量呷村銀多金屬礦的各種料倉的料位，除了要克服各種料倉的不規(guī)則料面形成的漫反射而造成的聲波能量損失外，還要克服高海拔位置稀薄的空氣對聲速的影響，以及低溫環(huán)境對儀表的考驗。
二、解決方案
最終確定解決方案是采用超聲波料位計和雷達(dá)物位計結(jié)合的方式來解決不同性質(zhì)的料倉的物位測量：對于高度在15米以內(nèi)而且物料顆粒度較大的料倉，選用Multiranger超聲波物位計（如圖2）和各種不同量程的超聲波換能器；而針對量程較大(15米以上)或粉塵揚(yáng)起較大的應(yīng)用，則選擇了西門子的固體型雷達(dá)LR40.
超聲波物位測量解決方案。 西門子超聲波物位測量技術(shù)在世界上一直是處于領(lǐng)導(dǎo)者地位，它具有很多特有的技術(shù)特點(diǎn)及以專利技術(shù)。
聲阻匹配技術(shù)。
不同于其他公司的產(chǎn)品，西門子采用了一種聲阻匹配的技術(shù)來作為測量固體料位的主要技術(shù)。采用低密度的介質(zhì)緊貼在超聲波發(fā)射表面，以降低超聲波探頭聲阻，使發(fā)生的超聲波能量衰減大到最小。這也是目前所有的超聲波固體測量技術(shù)中成本最低、可靠性最高、應(yīng)用最為廣泛的一種技術(shù)。據(jù)測試，采用聲阻匹配技術(shù)的超聲波探頭比普通的超聲波探頭的性能要提高5~6倍。
矩陣式聲源系統(tǒng)。
當(dāng)量程增加時，超聲波探頭的發(fā)射能量也需要大大的增加，同時也需要降低發(fā)射頻率來減少超聲波能量在長距離的傳輸中衰減。但是采用以上技術(shù)，也會帶來一些“副作用”：波束角增大；超聲波能量發(fā)散；探頭表面的“自清潔”功能不明顯，容易粘結(jié)物料；較低的發(fā)射頻率容易受到自然噪聲的干擾；精度低等一系列問題。
西門子公司采用矩陣式聲源系統(tǒng)克服了上述技術(shù)的缺點(diǎn)。它選擇使用了多個（不是一個）晶振作為發(fā)射源；相對于普通的超聲波探頭，它的發(fā)射頻率更高，波束角更�。ǹ芍�6º），表面的震動能量更大，“自清潔”的作用更明顯；抵御環(huán)境噪聲的能力也更強(qiáng)。
兩線制連線方式。
西門子公司的超聲波探頭一般都采用兩線制模式，除了進(jìn)行傳輸和識別超聲波探頭脈沖信號，同時也進(jìn)行溫度信號的傳輸以實現(xiàn)溫度補(bǔ)償?shù)淖饔谩２煌诔Ｒ姷娜�制模式，兩線制模式既可以選擇雙絞屏蔽線作為傳輸線纜，也可以選擇抗干擾能力更強(qiáng)的同軸電纜。它的優(yōu)點(diǎn)是：傳輸距離最長可達(dá)365m，最大程度地實現(xiàn)多點(diǎn)測量；最有效地克服來自環(huán)境的噪聲，使回波信號更加可靠穩(wěn)定。
聲智能回波處理技術(shù)。
西門子專利的聲智能技術(shù)是目前最先進(jìn)的回波處理技術(shù)。由于呷村銀多金屬礦的海拔高度較高，具有空氣稀薄，氣溫低的特點(diǎn)，因此利用聲智能技術(shù)具有對聲速進(jìn)行溫度補(bǔ)償（內(nèi)置高精度溫度傳感器）的功能，可以克服氣溫低的環(huán)境影響；同時由于空氣稀薄而引起聲速變化最終導(dǎo)致測量讀書不準(zhǔn)確的問題，對于聲智能而言，只需要做一個簡單的標(biāo)定根據(jù)實際值對聲速值進(jìn)行微調(diào)盡可以很好地解決這個問題（如圖5）。
當(dāng)然聲智能技術(shù)中還包含了各種過濾器、TVT（回波抑制曲線）、ALF選擇算法等功能可以解決由于倉壁固定物（如果人梯、結(jié)構(gòu)橫梁等）、不規(guī)則的料面引起的多次回波等靜態(tài)或動態(tài)的各種干擾。
雷達(dá)物位測量解決方案
西門子的LR400固體型雷達(dá)被廣泛應(yīng)用在水泥、礦山、鋼鐵、電力等各種料倉，尤其是用于測量各種粉塵揚(yáng)起非常嚴(yán)重的粉料的物位測量應(yīng)用中，在市場取得了非常好的口碑（如圖6）。LR400具有的主要特點(diǎn)：
非接觸式測量原理，基本免維護(hù)；
采用24GHz高頻率信號, 較短的波長很容易在粗糙的固體表面形成良好的回波信號；相對很多采用6G和10GHz的雷達(dá)來說，它的測量的可靠性、穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性要好得多。
FMCW（連續(xù)調(diào)頻）工作原理和四線制供電設(shè)計；確保了LR400能夠提供更可靠的測量回波和較大的功率保證惡劣工況的噪聲干擾；
全鋁制的外殼保證了儀表在惡劣的現(xiàn)場不容易受到損壞，大大延長了儀表的使用壽命；
標(biāo)準(zhǔn)配置的瞄準(zhǔn)器和較小的天線尺寸使安裝更加簡單方便；
集成了上萬個應(yīng)用經(jīng)驗而生成的固體型雷達(dá)算法，針對細(xì)粉狀固體和塊狀固體提供了不同的測量模式。
三、使用結(jié)果
經(jīng)過技術(shù)交流和確認(rèn)后，中國華冶接受了西門子的物位解決方案，并采購用在呷村銀多金屬礦的礦石料倉和其他固體料倉上（如圖7）。自2006年使用至今近1年的時間內(nèi)，西門子公司提供的超聲波和雷達(dá)物位計工作性能令人滿意，完全克服了高海拔和低溫的影響，而且由于采用了非接觸式的測量方式，調(diào)試安裝完成至今從來沒有進(jìn)行過維護(hù)。
西門子物位計儀表所提倡的“Use it and forget it”（使用它就不需要關(guān)心它）在3990米的海拔高度上得到了完美的體現(xiàn)，也算為開發(fā)西部做出了貢獻(xiàn)。
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