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微波料位開(kāi)關(guān)在純堿料倉(cāng)上的應(yīng)用

作時(shí)間:2018-04-09  來(lái)源:  作者:
   

 摘要:固體粉料的料位測(cè)量既要滿足工藝生產(chǎn)控制要求,又要保證測(cè)量準(zhǔn)確。在純堿料倉(cāng)的料位測(cè)量中,根據(jù)料倉(cāng)結(jié)構(gòu)以及純堿粒徑小、密度輕的特點(diǎn),采用微波料位開(kāi)關(guān)來(lái)測(cè)量物料的極限料位,并將信號(hào)傳送至分散控制系統(tǒng)(DCS),在料倉(cāng)即將滿倉(cāng)的時(shí)候停止進(jìn)料,防止物料外溢,在充分利用料倉(cāng)存儲(chǔ)空間的同時(shí),保證了生產(chǎn)的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

 
         文中主要介紹了微波料位開(kāi)關(guān)在純堿料倉(cāng)中的應(yīng)用。大型純堿料倉(cāng)的料位參數(shù)是保證生產(chǎn)安全性和經(jīng)濟(jì)性的重要參數(shù)之一,其測(cè)量結(jié)果直接影響控制的準(zhǔn)確性和生產(chǎn)的連續(xù)性,而料倉(cāng)的極限料位則是測(cè)量過(guò)程中的關(guān)鍵參數(shù)。
 
         通過(guò)在料倉(cāng)的低料位處安裝1對(duì)微波料位開(kāi)關(guān),實(shí)現(xiàn)對(duì)料倉(cāng)低料位的監(jiān)測(cè),當(dāng)料位過(guò)低時(shí),接收端接收的微波信號(hào)會(huì)產(chǎn)生變化,并向分散控制系統(tǒng)(DCS)發(fā)出1個(gè)開(kāi)關(guān)量信號(hào),實(shí)現(xiàn)低料位報(bào)警聯(lián)鎖。
 
1 純堿料倉(cāng)的工況背景
1.1 料倉(cāng)的結(jié)構(gòu)形式
         在某大型純堿項(xiàng)目中,重質(zhì)純堿料倉(cāng)如圖1所示。料倉(cāng)的頂部為拱形結(jié)構(gòu),上部為圓柱形筒倉(cāng)結(jié)構(gòu),下部為錐形結(jié)構(gòu),錐段高10m,剖視圖方向的錐形角度為26.7°,整個(gè)筒倉(cāng)高27m,直徑達(dá)18m。
純堿料倉(cāng)結(jié)構(gòu)示意
         料倉(cāng)頂部N1a,N1b,N1c,N1d分別為4個(gè)進(jìn)料口。料倉(cāng)底部并排設(shè)置4個(gè)出料口,分別為N2a,N2b,N2c和N2d。由于4個(gè)出料口呈矩形排列,因而料倉(cāng)底部結(jié)構(gòu)不是標(biāo)準(zhǔn)圓錐形結(jié)構(gòu)。圖2為錐形料倉(cāng)底部的側(cè)視圖。
料倉(cāng)底部側(cè)視圖示意
1.2 重質(zhì)純堿的物料特性
         重質(zhì)純堿即高純度碳酸鈉(Na2CO3),密度0.96~1.06g/cm3,粒徑0.15~0.90mm。碳酸鈉常溫下為白色無(wú)氣味的粉末或顆粒,有吸水性,置于空氣中會(huì)逐漸吸收1mol/L的水分;長(zhǎng)期暴露在空氣中能吸收空氣中的水分及二氧化碳,生成碳酸氫鈉,并結(jié)成硬塊。
 
2 微波料位開(kāi)關(guān)在純堿料倉(cāng)的應(yīng)用
         由于純堿具有吸水性的特點(diǎn),為了避免傳感器掛料或者物料吸水附著在傳感器上,因而首選非接觸式的測(cè)量方法。同時(shí),由于大型重質(zhì)純堿料倉(cāng)的底部結(jié)構(gòu)不規(guī)則,且物料下料時(shí)會(huì)形成一定的安息角,并在料倉(cāng)內(nèi)形成較高體積分?jǐn)?shù)的懸浮顆粒物,這些因素會(huì)對(duì)頂裝、連續(xù)測(cè)量的雷達(dá)料位計(jì)等的精度和準(zhǔn)確度產(chǎn)生干擾。因此,在該純堿項(xiàng)目中,采用VEGA的微波料位開(kāi)關(guān)測(cè)量料位的極限值,實(shí)現(xiàn)純堿料倉(cāng)的低料位報(bào)警聯(lián)鎖。
 
2.1 測(cè)量原理
         如圖3所示,微波料位開(kāi)關(guān)由1個(gè)微波發(fā)射器和1個(gè)微波接收器組成,分別裝在料倉(cāng)底部的兩端,發(fā)射器發(fā)出1個(gè)連續(xù)的24GHz微波信號(hào),對(duì)面的微波接收器接收該信號(hào)。如果料位到達(dá)一定高度,物料就會(huì)阻斷微波的信號(hào)通道,使接收器收到的信號(hào)產(chǎn)生衰減,從而向控制系統(tǒng)發(fā)出1個(gè)開(kāi)關(guān)信號(hào)。由于微波料位開(kāi)關(guān)不與物料直接接觸,只要微波信號(hào)通道被物料阻斷就能發(fā)出開(kāi)關(guān)信號(hào),因而非常適用于塊狀或者磨蝕性固料的檢測(cè)。
 微波料位開(kāi)關(guān)測(cè)量原理示意
2.2 微波料位開(kāi)關(guān)的測(cè)量方式
         1)直接測(cè)量。當(dāng)物料對(duì)料倉(cāng)震動(dòng)沖擊不大,且物料沖刷性和粘附性不強(qiáng)時(shí),可采用在罐壁上直接安裝的測(cè)量方式,要求盡可能齊平安裝,或者采取很短的焊接接管,如圖4所示。
直接測(cè)量示意
         2)窗口測(cè)量。當(dāng)料倉(cāng)倉(cāng)體震動(dòng)強(qiáng)烈,或罐壁受力很大的情況下,可采用窗口測(cè)量的方式。要求視窗齊平于倉(cāng)壁,視窗材質(zhì)根據(jù)被測(cè)介質(zhì)的物料特性,可選塑料、橡膠、陶瓷或耐磨損材質(zhì)。在料倉(cāng)和微波料位開(kāi)關(guān)之間使用抗震緩沖物,如圖5所示。
窗口測(cè)量示意
         3)接管測(cè)量。如圖6所示,將微波料位開(kāi)關(guān)安裝在料倉(cāng)的長(zhǎng)接管上,根據(jù)物料的特性不同,可在接管內(nèi)填充不同的填充物。這樣做的優(yōu)點(diǎn):填充材料不會(huì)導(dǎo)致信號(hào)衰減;接管內(nèi)不會(huì)粘附物料而導(dǎo)致測(cè)量受到干擾;填充物可根據(jù)物料的特性進(jìn)行更換,如強(qiáng)熱輻射的場(chǎng)合可填充石棉、陶瓷纖維或耐火磚等材料;填充材料的形狀可根據(jù)料倉(cāng)的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行切割,保證其內(nèi)側(cè)與料倉(cāng)內(nèi)壁齊平。在該純堿項(xiàng)目中,微波料位開(kāi)關(guān)在錐形料倉(cāng)底部的安裝方式如圖7所示。
 接管測(cè)量錐形料倉(cāng)底部安裝示意
2.3 注意事項(xiàng)
         1)微波是能量的一種偏振形式。因此,必須要把接收器和發(fā)射器排列在同一平面內(nèi),否則,接收器接收到的能量將隨著偏差角度的增大而增大,甚至無(wú)法檢測(cè)到能量信號(hào)。
 
         2)當(dāng)安裝位置選定后,無(wú)論是普通測(cè)量還是接管測(cè)量,須盡量保證設(shè)備內(nèi)側(cè)位置或填充物內(nèi)側(cè)與料倉(cāng)內(nèi)壁齊平,最大限度地減小物料的堆積,以免引起誤動(dòng)作。而且,填充物的厚度越大,對(duì)微波信號(hào)產(chǎn)生的衰減作用越強(qiáng)。不同材質(zhì)的填充物允許的最大厚度見(jiàn)表1所列。
常用材質(zhì)填充物允許的最大厚度
         3)當(dāng)微波料位開(kāi)關(guān)安裝位置導(dǎo)致極限料位高度不便于觀測(cè),可采用遠(yuǎn)程型微波料位開(kāi)關(guān)。發(fā)射器與接收器只作為傳感器,需額外配置信號(hào)放大器,安裝在便于觀測(cè)的位置,開(kāi)關(guān)量信號(hào)通過(guò)信號(hào)放大器發(fā)送至DCS。
 
         4)對(duì)于環(huán)境溫度超過(guò)60℃的測(cè)量,必須填充陶瓷或耐火磚以確保傳感器處于安全環(huán)境溫度下工作,否則必須延長(zhǎng)接管長(zhǎng)度或者配置高溫型適配器。
 
3 結(jié)束語(yǔ)
         綜上所述,微波料位開(kāi)關(guān)適用于惡劣的工況,對(duì)物料的粘附不敏感,不受強(qiáng)粉塵的影響,也不受物料特性變化的影響,如密度、顆粒度、介電常數(shù)、濕度、導(dǎo)電性等。同時(shí),微波料位開(kāi)關(guān)的安裝形式和測(cè)量方法也可以根據(jù)料倉(cāng)結(jié)構(gòu)形式的不同進(jìn)行調(diào)整。因此,針對(duì)純堿的物料特性以及不同形式的料倉(cāng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn),微波料位開(kāi)關(guān)在純堿極限料位的測(cè)量中能夠達(dá)到良好的效果。
 
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