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雷達物位計實現儲存庫(倉)散狀物料的體積測量

作者: 來源: 發布時間:2017-11-13 16:55:05

         在現代工農業生產中,對各種儲存庫(倉)中儲存的物料量的檢測至關重要。水泥行業生料庫、均化庫、熟料庫、成品水泥庫、儲煤庫等的物料量檢測都涉及到對儲存庫物料的體積測量。只要測量出物料的體積就清楚地知道了儲存庫的剩余容量,根據物料的堆積密度也可以換算出物料的庫存總質量,為科學調度和指導生產提供了重要的依據。因此用戶對儲存倉物料體積測量的需求十分迫切。

 
1 現狀分析
        儲存庫通常體積很大,可存儲物料的量也很大,因此很難通過直接稱重的方法來實現儲存物料量的檢測,物料量的測量通常通過對料倉內料位的測量來實現。因為料倉的結構和尺寸是已知的,因此料倉的橫截面積可通過計算得出,測量出料位信息則儲存物料的總體積就可以測算出來。因此各類儲存庫普遍采用物位計來進行料位檢測。
雷達物位計實現儲存庫(倉)散狀物料的體積測量
        固體散狀物料是堆積在一起的大量未經包裝的塊狀、粒狀、粉狀物料,物料流動性較差造成物料在堆積時有休止角。表1列出了部分物料的休止角,休止角的大小和物料種類、粒度、水分等因素都有關系,因此列出的休止角僅供參考。各類儲存庫體積一般都很龐大,進料出料情況復雜,再加上物料的休止角因素造成料形極其復雜,料面高低落差很大。各類水泥儲存庫由于存儲的是粉狀物料,這類情況尤其嚴重。
部分物料的休止角
        目前市場上的各類物位檢測儀表絕大多數都是單點物位檢測儀表,這對于儲存倉內液體物料的體積測量是沒有問題的,但對于固體散狀物料的體積測量問題嚴重。這是因為液面很平整單點液位可以代表整個液面的液位,而固體散狀物料表明起伏不平,單點物位很難代表整體物位情況,從而造成了較大的體積測量誤差。要解決該問題則需要對料位情況進行全面檢測,測量出整個料倉的平均料位。
 
2 實現方案
        為了滿足用戶對儲存倉物料體積測量的需求,首先要選擇合適的物位檢測儀表??捎糜诹衔粶y量的物位計種類很多,我們曾經選用過一款可進行3D 掃描的聲波原理物位計,但在使用中遇到了儀表對料位變化反應過于緩慢、不能及時反映料位變化情況、隨料倉內溫度濕度等工況變化,測量精度和標稱值相差較大等問題,和廠家技術人員溝通也沒有很好的解決辦法,加之該儀表價格昂貴,zui終放棄采用該儀表。非接觸連續物位檢測產品有聲波(含超聲波)原理、激光原理,雷達原理等不同種類的儀表。在固體料位檢測領域由于存在粉塵大、料形差、干擾因素多等不利因素影響,一直是物位檢測領域的世界性難題。雷達物位計因為具有高精度、高可靠性、環境適應性強、免維護、可實現非接觸連續料位測量等突出的優點,已成為物位檢測領域的主流產品。其它的儀表在環境適應性等方面還無法和雷達儀表相比,因此在物位檢測領域,雷達物位計成為首選儀表。
 
        市場上的各類物位檢測儀表(包括雷達物位計)絕大多數都是單點物位檢測儀表,如果采用單點檢測的雷達來進行平均料位的檢測,必然要采用多臺儀表對料面進行組網多點檢測,并將檢測結果匯總后求出平均料位。這種方式會增加用戶的硬件成本及維護使用成本,還會增大施工量,因此并非zui佳方案。
 
        料倉平均料位檢測需要雷達物位計能以比較大的波束角進行料位檢測,這樣檢測的料面面積較大,檢測才具有代表性;除此之外還要對檢測區域內的平均料位、zui高、zui低料位進行檢測,不能僅僅檢測單點料位。由于之前市場上沒有滿足我們需求的雷達物位計,因此我們針對市場需求開發出了DF-6201固體雷達物位計,它是與軍工技術完美結合的業界首款X波段固體雷達物位計,可有效穿透極度粉塵的干擾,對介電常數較低的水泥成品也能可靠檢測,可對大型粉料倉以18°波束角進行檢測(其它產品通常用8°及以下波束角才能檢測),在相同測量距離下檢測面積是波束角為8°儀表的5倍,大大提高了儀表料位檢測的代表性。該款雷達物位計創新性地實現了對料倉料位的全面檢測(見圖1),可對檢測區域內的zui高、zui低、平均料位進行檢測,選用智能模式后可根據料倉料位情況,自動選擇料位輸出模式。在料位較高時,儀表自動切換為zui高料位檢測模式,防止發生冒料情況;在料位較低時,儀表自動切換為zui低料位檢測模式,通知用戶及時進行投料;在中間過程中,儀表自動切換為平均料位檢測模式,zui大程度地反映料倉內的物料料位信息。采用這款雷達物位計可以方便快捷地實現儲存庫散狀物料的體積測量。
固體雷達物位計檢測功能示意圖
3 使用效果
        我們在湖南寧鄉南方水泥有限公司、甘肅窯街煤電祁連山水泥有限責任公司、中煤集團華昱能源有限公司等多處儲存倉現場采用DF-6201雷達物位計,實現了可靠的料倉物料體積檢測。
 
        其中華昱現場zui具代表性,其料倉高46m ,直徑38m 。由于物料包含顆粒料和粉料,料倉直徑大,出、入料口較多,故料形分布復雜。原工藝點應用的是多臺德國進口雷達物位計,但在應用過程中發現中控室輸出的檢測數據不穩定,有時與實際生產預估的料位值相差很大;在出料及入料期間出現輸出數據持續不動或不斷跳動的情況,故現場為保證數據的可靠性,結合人工放繩測量的方法進行保障。DF-6201 雷達物位計投入使用后,解決了以上問題,見表2。
華昱現場料位檢測數據驗證記錄/(單位:m)
        雷達設備投入使用后,用戶采用在倉頂多個不同位置多點、多次人工放繩測量料位后取平均數值做為對比依據,分別對比DF-6201檢測的平均料位值和原有進口某型號雷達檢測的單點料位值。經對比D F-6201檢測平均料位數據和多點放繩平均數據算術平均差值0.081m,方均根差值0.456m ;和原有某型進口雷達算術平均差值-0.876m,方均根差值4.007m 。數據表明平均料位測量模式的應用能夠幫助用戶準確測算倉內物料剩余量。儀表的大波束角檢測能夠有代表性地全面檢測料位情況,快速有效反映料位實時變化情況,避免了丟波或鎖波情況的發生,輸出數據準確可靠。經過現場對兩款儀表實際應用效果的對比,采用DF-6201雷達進行散狀物料體積測量的效果得到了用戶的高度肯定。
 
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