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SITRANS LR400雷達(dá)物位計(jì)在高爐上的應(yīng)用
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一、序言

------高爐上的物位量是鋼鐵行業(yè)中一個(gè)非常重要的測(cè)量數(shù)據(jù),它對(duì)于鋼鐵生產(chǎn)的質(zhì)量控制、提高生產(chǎn)效率和提高生產(chǎn)安全性起著非常重要的作用。高爐上的的物位測(cè)量點(diǎn)包括兩種介質(zhì)的測(cè)量:爐頂?shù)V料的物位測(cè)量和魚(yú)雷罐車的鐵水的液位測(cè)量。

------但是,由于這些工況的過(guò)程溫度都非常的高(一般都超過(guò)300℃),高爐上的物位測(cè)量一直是個(gè)難題。長(zhǎng)期以來(lái),各大鋼鐵制造廠商一直致力于尋找一種使用壽命長(zhǎng)、性能可靠、維護(hù)量低、測(cè)量精確度高的經(jīng)濟(jì)性的解決方案。

------2002年,Siemens推出了Sitrans LR400型雷達(dá)物位計(jì),之后這款在固體測(cè)量領(lǐng)域表現(xiàn)出優(yōu)異的性能的雷達(dá)物位計(jì)不斷贏得客戶的青睞,市場(chǎng)份額迅速增長(zhǎng)。經(jīng)過(guò)近幾年的不斷鉆研,Siemens公司率先將LR400應(yīng)用在高爐的物位測(cè)量領(lǐng)域,積累了大量寶貴的經(jīng)驗(yàn),并贏得了客戶的信任。

二、測(cè)量原理和產(chǎn)品介紹

------Sitrans LR400型雷達(dá)物位計(jì)是第一款專門針對(duì)粉狀固體的測(cè)量特點(diǎn)而研發(fā)的非接觸式雷達(dá)物位計(jì)。因此這款產(chǎn)品一經(jīng)推出后,其優(yōu)異的固體測(cè)量性能為其贏得了大量的訂單,尤其是在水泥、面粉等存在大量粉塵影響的工業(yè)中,表現(xiàn)出色,已經(jīng)成為很多客戶的首選產(chǎn)品。

------2005年2月,Siemens公司為了進(jìn)一步擴(kuò)大LR400雷達(dá)物位計(jì)在固體物位測(cè)量市場(chǎng)上的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì),推出了專用用于固體測(cè)量的雷達(dá)物位計(jì)固體型LR400。

------LR400之所以能夠在固體測(cè)量領(lǐng)域取的如此優(yōu)異的業(yè)績(jī),這是因?yàn)椋?

------1、 它使用24GHz高頻微波作為測(cè)量信號(hào)。根據(jù)波的特性:速度=波長(zhǎng)*頻率,我們可以得知24GHz高頻的微波的波長(zhǎng)較其他頻段的雷達(dá)波的波長(zhǎng)要短的多。一般的講,固體料面的形狀是傾斜而且粗糙的,較小的波長(zhǎng)可以最大程度上保證發(fā)射出去的雷達(dá)波能夠在粗糙的固體表面最大程度地被反射回雷達(dá)探頭。

------2、 采用FMCW(連續(xù)調(diào)頻)的工作原理(見(jiàn)圖)。FMCW的基本測(cè)量原理是:探頭同時(shí)進(jìn)行雷達(dá)波的發(fā)射和接受,類似通訊中的"全雙工";LR400采用了鋸齒型的微波,發(fā)射波和經(jīng)固體表面發(fā)射后形成的回波之間產(chǎn)生一個(gè)相位差,這個(gè)相位差通過(guò)一個(gè)快速傅立頁(yè)的轉(zhuǎn)換后,形成一個(gè)頻譜,而這個(gè)頻譜與雷達(dá)物位計(jì)測(cè)量的距離呈一個(gè)線性的關(guān)系。因此,通過(guò)對(duì)鋸齒波的相位的檢測(cè)即可得到一個(gè)高精度的物位信號(hào)。由于采用了FMCW的測(cè)量原理,使雷達(dá)波能夠源源不斷的"射"向測(cè)量介質(zhì),使其抗干擾能力加強(qiáng),"失波"的可能性降到最低,從而提高了它的可靠性。

------3、 它采用了四線制的設(shè)計(jì)。四線制的設(shè)計(jì)保證了儀表有足夠的功率來(lái)發(fā)射足夠強(qiáng)的能量來(lái)滿足惡劣的測(cè)量條件:LR400能夠測(cè)量介電常數(shù)低至1.5的介質(zhì)(自然界絕大部分的介質(zhì)的介電常數(shù)大于1.5);量程最大可至50米。

------4、 由于使用高頻的信號(hào),使其發(fā)射的角度可以做到最小8度角,使LR400能夠最大程度上避開(kāi)固定干擾的影響。

------另外,最新推出的固體型LR400雷達(dá)在以前的基礎(chǔ)上,作了很多大的改進(jìn),使其能夠更好的滿足固體測(cè)量的需求。

------1、 新了瞄準(zhǔn)器的設(shè)計(jì),并將瞄準(zhǔn)器作為新的固體型雷達(dá)的標(biāo)準(zhǔn)配置,而不加任何費(fèi)用。瞄準(zhǔn)器可以保證LR400即使用于介質(zhì)表面傾斜角度較大的工況,介電常數(shù)較低的化學(xué)品粉末也能得到較強(qiáng)的信號(hào)。

------2、 提供了2"、3"、4"三種不同尺寸的喇叭天線的選擇,能夠更好地滿足不同的現(xiàn)場(chǎng)的要求。

------3、 改進(jìn)了LR400的固體算法,使它能夠?qū)iT適用于各種復(fù)雜的固體測(cè)量工況。

------4、 由于采用了新的算法,使其導(dǎo)波性能得到很大的提高,因此增加了延長(zhǎng)管(最長(zhǎng)至592mm的天線設(shè)計(jì))的選項(xiàng),使其能夠滿足一些安裝立管較長(zhǎng)、倉(cāng)頂過(guò)厚的安裝條件的工況。

------5、 另外,設(shè)計(jì)了新的PTFE的平面防塵窗口,使它即使是在粉塵揚(yáng)氣非常大的工況中也能非常的穩(wěn)定的工作。

三、方案介紹
------如圖,在高爐的工況中,通常主要有三個(gè)測(cè)量要求物位測(cè)量:
------高爐料面測(cè)量;
------高爐布料倉(cāng)料位測(cè)量;
------魚(yú)雷罐鐵水液面測(cè)量。

------1、高爐料面測(cè)量。需要使用物位計(jì)測(cè)量準(zhǔn)備添加到高爐內(nèi)的礦料,料位的控制需要保證料位維持在一定的高度,高爐料倉(cāng)的高度不可為空,否則無(wú)法保證布料倉(cāng)的礦料得到及時(shí)供應(yīng);也不可使料倉(cāng)料位過(guò)滿,導(dǎo)致溢出。一般這一測(cè)量點(diǎn)需要的測(cè)量范圍最大約在5~6米左右。

------2、高爐布料倉(cāng)的礦渣的料位測(cè)量的主要的困難之處在于:倉(cāng)頂頂部的溫度非常高,一般超過(guò)600℃;倉(cāng)頂?shù)捻敳亢穸容^大,一般約在1米~1.5米左右。

------如左圖的物位計(jì)安裝位置的出口溫度一般超過(guò)600℃。如果不加任何處理將LR400用于這一工況測(cè)量,由于LR400的標(biāo)準(zhǔn)型的測(cè)量過(guò)程溫度為200℃,高溫型的過(guò)程溫度為250℃,但是也不能滿足這個(gè)測(cè)量點(diǎn)的要求。如右圖,在試用了LR400后發(fā)現(xiàn),該表的發(fā)射電極遭到損壞。

------最后,經(jīng)過(guò)反復(fù)的研究以后發(fā)現(xiàn),高溫主要有倉(cāng)內(nèi)的高溫介質(zhì)的輻射熱造成;因此利用LR400的導(dǎo)波特性,決定設(shè)計(jì)制作導(dǎo)波彎管來(lái)避開(kāi)倉(cāng)頂安裝出口處的高溫氣體;另外,為了降低傳導(dǎo)熱的影響,整個(gè)導(dǎo)波管的長(zhǎng)度超過(guò)2米,使管內(nèi)高溫氣體能夠得到足夠的降溫管段。安裝了如圖的導(dǎo)波彎管后,發(fā)現(xiàn)安裝法蘭口的溫度小于100℃。

------安裝了LR400后,經(jīng)過(guò)2~3星期的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量后,物位測(cè)量結(jié)果基本準(zhǔn)確。

------另外,值得一提的是,現(xiàn)場(chǎng)的工況比較惡劣,常用礦石掉落在現(xiàn)場(chǎng),由于LR400的標(biāo)準(zhǔn)配置是堅(jiān)實(shí)的鋁外殼設(shè)計(jì),因此即使如此惡劣的現(xiàn)場(chǎng)工況,LR400也不會(huì)存在任何問(wèn)題。

------3、對(duì)魚(yú)雷罐鐵水的測(cè)量。鐵水的溫度高達(dá)1000℃以上。但是由于測(cè)量的介質(zhì)是液體,因此主要需要解決的問(wèn)題是如何解決高溫的問(wèn)題。

------在這一測(cè)量點(diǎn)上,我們應(yīng)用Siemens雷達(dá)物位計(jì)嘗試了三種不同的方法來(lái)解決高溫的問(wèn)題,均取得良好的效果。

------A、在加長(zhǎng)的安裝立管上安裝壓縮空氣通道,注入壓縮空氣以降低雷達(dá)液位計(jì)的喇叭天線口的過(guò)程溫度。

------B、采用導(dǎo)波彎管的設(shè)計(jì),避開(kāi)由于輻射引起的超高溫。

------C、由于LR400的具有目前世界上最小的發(fā)射角度(8°),因此,可以如上圖的安裝方式,使LR400的喇叭天線與安裝口保持一定的距離,以降低過(guò)程中的超高溫。

四、結(jié)束語(yǔ)

------在國(guó)內(nèi),因?yàn)楦郀t的料位測(cè)量比較特殊,所以一直沒(méi)有一個(gè)理想的解決方案。曾經(jīng)采用過(guò)的測(cè)量方案有:α射線物位計(jì)、激光物位計(jì)、投標(biāo)尺等測(cè)量方式。

------通過(guò)下表的比較,可以看出,雷達(dá)物位計(jì)在高爐上的應(yīng)用的可以充分固體型雷達(dá)的特點(diǎn),性價(jià)比是非常高的,而且通過(guò)多年的研究和試驗(yàn),LR400在這一領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)處于領(lǐng)先的地位,為高爐的物位測(cè)量應(yīng)用提供了一個(gè)客戶可以接受的較為理想的解決方案。

LR400雷達(dá)物位計(jì) α射線物位計(jì) 激光物位計(jì) 投標(biāo)尺
測(cè)量方式 非接觸式,連續(xù) 非接觸式,
連續(xù)
非接觸式,連續(xù) 接觸式,
非連續(xù)  
精確度 一般,
存在人為誤差
降溫的方式 加壓縮空氣、
隔離、導(dǎo)波彎管
罐外安裝,
無(wú)需降溫
裝隔熱玻璃窗 無(wú)
高溫的影響 無(wú) 無(wú) 無(wú) 無(wú)
對(duì)人的危害性 無(wú) 極大 無(wú) 無(wú)
安裝要求 簡(jiǎn)單 難度大 對(duì)安裝要求高 簡(jiǎn)單
通訊信號(hào) 4~20mA,Profibus可選 4~20mA 4~20mA 無(wú)
維護(hù)量 基本免維護(hù)
最大量程 50m,
量程可調(diào)
量程可通過(guò)加裝測(cè)量桿實(shí)現(xiàn),但費(fèi)用高 不超過(guò)30米
對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的適應(yīng)能力 鋁外殼,
堅(jiān)實(shí),
現(xiàn)場(chǎng)適用性強(qiáng)
一般 精密儀表,
適用性差   
適應(yīng)性強(qiáng),堅(jiān)實(shí)
使用壽命 長(zhǎng),一般按10年計(jì) 長(zhǎng),α射線源有衰減 短,一般約2~3年 一般
價(jià)格 一般 極貴 較低


 

狀 態(tài): 離線

公司簡(jiǎn)介
產(chǎn)品目錄
供應(yīng)信息

公司名稱: 西門子(中國(guó))有限公司
聯(lián) 系 人: 技術(shù)支持
電  話: 010-64731919
傳  真: 010-64731096
地  址: 北京市朝陽(yáng)區(qū)望京中環(huán)南路7號(hào) 郵政信箱: 8543
郵  編: 100102
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