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雷達(dá)液位計(jì)在濕法冶煉工程中的使用及問題分析
發(fā)布時(shí)間:2018-05-25 01:02:00??點(diǎn)擊次數(shù):1886次
摘要:隨著現(xiàn)代化工業(yè)的不斷發(fā)展,液位檢測與控制已廣泛運(yùn)用于各個(gè)領(lǐng)域。本文介紹了雷達(dá)液位計(jì)在濕法冶煉工程中的使用情況,同時(shí)分析了現(xiàn)場應(yīng)用中存在的問題,并提出改進(jìn)方案。
衢州華友鈷新材料有限公司年產(chǎn)10000t(鈷金屬量) 新材料項(xiàng)目(以下簡稱“衢州華友項(xiàng)目”)中,是國內(nèi)*家采用氧壓浸出工藝煉鈷,自動(dòng)化程度較高,經(jīng)過一年的試生產(chǎn),工藝和設(shè)備的不斷完善,目前產(chǎn)量已基本達(dá)到設(shè)計(jì)的產(chǎn)量。在濕法冶煉中,為了降低操作工的勞動(dòng)強(qiáng)度,所有需要液位監(jiān)視的儲(chǔ)槽都安裝了物位計(jì),而雷達(dá)液位計(jì)由于采用了非接觸式的測量原理,具有高度的可靠性和穩(wěn)定性,而且操作簡單、維護(hù)方便,在衢州華友項(xiàng)目中得到了廣泛的應(yīng)用。
1.雷達(dá)液位計(jì)的測量原理
雷達(dá)液位計(jì)采用發(fā)射-反射-接收的工作模式。雷達(dá)液位計(jì)的天線發(fā)射出電磁波,這些波經(jīng)被測對象表面反射后,再被天線接收,電磁波從發(fā)射到接收的時(shí)間與到液面的距離成正比,關(guān)系式如下:
d=CT/2
式中:d---雷達(dá)液位計(jì)到液液面的距離 m
C---光速 C=300000km/s
T---電磁波運(yùn)行時(shí)間 s
因空槽距離E已知,故實(shí)際物位的距離L為:L=E-d,式中,E的基準(zhǔn)點(diǎn)是過程連接的底部。
雷達(dá)液位計(jì)記錄脈沖波經(jīng)歷的時(shí)間,而電磁波的傳輸速度為常數(shù),則可算出液面到雷達(dá)天線的距離,從而知道液面的液位。在實(shí)際運(yùn)用中,雷達(dá)液位計(jì)有兩種方式即調(diào)頻連續(xù)波式和脈沖波式。采用調(diào)頻連續(xù)波技術(shù)的液位計(jì),功耗大,須采用四線制,電子電路復(fù)雜。而采用雷達(dá)脈沖波技術(shù)的液位計(jì),功耗低,可用二線制的24V DC供電,容易實(shí)現(xiàn)本質(zhì)安全,精確度高,適用范圍更廣。
2.現(xiàn)場存在的問題及原因分析
影響雷達(dá)液位計(jì)測量的因素有很多,本文僅就在華友項(xiàng)目實(shí)施過程中遇到的問題進(jìn)行分類歸納:
2.1 安裝短管內(nèi)的回波干擾
圖2為實(shí)際液位處3.9米時(shí),安裝在混料槽(高度4m)上的雷達(dá)液位計(jì)的回波包絡(luò)線圖。橫坐標(biāo)為距離/時(shí)間;縱坐標(biāo)為回波強(qiáng)度;回波包絡(luò)線(紅色): 某一時(shí)間儀表所“看到”的罐內(nèi)的情況;FAC(藍(lán)色):評估或者參考曲線,作為一個(gè)參考點(diǎn)用于評估回波信號(hào)質(zhì)量,并不用已抑制虛假回波;Map(黑色):容差閾值,用以屏蔽靜態(tài)干擾信號(hào),例如儲(chǔ)罐內(nèi)部,回波必須超過該閾值才被認(rèn)為是有效的物位信號(hào)。圖中由于實(shí)際液位距離安裝短管較近(高液位),雷達(dá)液位計(jì)的回波強(qiáng)度受到安裝短管的影響減弱(紅色曲線),因此被FAC(藍(lán)色曲線)抑制,導(dǎo)致雷達(dá)液位計(jì)無法識(shí)別3.9m處雷達(dá)回波為真實(shí)液位(錯(cuò)誤認(rèn)定該回波為干擾),從而錯(cuò)誤識(shí)別1.31m處的回波為測量液位,導(dǎo)致液位計(jì)異常波動(dòng)(高液位時(shí)這種情況尤其明顯)。
在華友項(xiàng)目中,由于此種情況造成的液位異常波動(dòng)還是比較普遍的,尤其是40mm天線雷達(dá)液位計(jì),由于發(fā)射角較大,電磁波直接被安裝短管反射影響回波質(zhì)量。在投產(chǎn)初期,由于工藝生產(chǎn)還不穩(wěn)定,液位經(jīng)常處于高液位(一般實(shí)際液位距離雷達(dá)液位計(jì)100mm-300mm),雷達(dá)液位計(jì)就會(huì)發(fā)生誤判造成測量值異常波動(dòng)。
【解決方案】:
A、一般可以采用在安裝時(shí)盡量降低雷達(dá)液位計(jì)的安裝短管,可以大大改善異常波動(dòng)情況的出現(xiàn)。
B、為了防止液位在高液位控制過程中由于不能及時(shí)控制而發(fā)生溢流現(xiàn)象,且盡量能夠保證足夠的容量適當(dāng)降低100%量程,加大盲區(qū)設(shè)置(減小滿標(biāo)的設(shè)置值),使工藝人員有意識(shí)的將液位控制在可測范圍內(nèi);對于高度較小的儲(chǔ)槽,由于加大盲區(qū)的設(shè)置,會(huì)大大降低儲(chǔ)槽的利用率,也可以通過加大安裝短管直徑和高度方法解決。
3.2 距離罐壁過近
圖3為安裝在濃硫酸槽(高度1.2m)上的雷達(dá)液位計(jì)的回波包絡(luò)線圖。由于液位計(jì)距離罐壁太近而且儲(chǔ)槽本身較小,導(dǎo)致液位計(jì)報(bào)警:E641失波。
解決方案:更改安裝位置。
3.3 雷達(dá)液位計(jì)距離進(jìn)料口過近
圖4為鹽酸配置槽正在加稀釋水且液位達(dá)到2.7m(量程3m)時(shí)回波包絡(luò)線圖。此時(shí),測量值跳動(dòng)明顯。分析原因:雷達(dá)液位計(jì)無明顯回波信號(hào),且回波信號(hào)波動(dòng)較大。該液位計(jì)在中低液位計(jì)加料時(shí),測量值準(zhǔn)確、穩(wěn)定,但高液位加稀釋水時(shí),加料口距離雷達(dá)液位計(jì)距離過近,飛濺起的水花對回波產(chǎn)生了較大的干擾,從而影響了測量。
3.4 黏附+冷凝對測量的影響
圖5為鈷礦漿化槽液位達(dá)到2.3m(量程3m)時(shí)回波包絡(luò)線圖。該液位計(jì)在投產(chǎn)初期一直正常使用,但經(jīng)過1個(gè)月后,液位發(fā)生異常波動(dòng)的情況越來越頻繁,分析回波曲線后,發(fā)現(xiàn)在較低的液位(2.3m)時(shí),回波強(qiáng)度也比較弱(30dB)。拆下液位計(jì)檢查后發(fā)現(xiàn)液位計(jì)表面附著了一層黑色的礦漿,導(dǎo)致液位計(jì)無法正常工作。
再檢查現(xiàn)場實(shí)際安裝情況,發(fā)現(xiàn)該液位計(jì)附近的下料口在加料時(shí)容易將濺起的礦漿附著在液位計(jì)上,隨著附著礦漿厚度的增加,液位計(jì)波動(dòng)的情況也會(huì)更加頻繁。
【解決方案】:使液位計(jì)盡量遠(yuǎn)離下料口,如果儲(chǔ)槽頂部空間有限,只能盡量控制液位高度,減少飛濺。
3.5 現(xiàn)場應(yīng)用總結(jié)
為了保證雷達(dá)液位計(jì)無故障長周期運(yùn)行,液位計(jì)安裝是重要一環(huán),在安裝中還要注意以下幾個(gè)方面:
(1)雷達(dá)液位計(jì)天線的軸線應(yīng)與液位的反射表面垂直。
(2)接管直徑應(yīng)小于或等于屏蔽管長度(100mm)。
(3)安裝位置距槽壁距離應(yīng)盡量大于50cm,以免將槽壁上的虛假信號(hào)誤做回波信號(hào)。
(4)盡量避開下料區(qū)、攪拌器等干擾源,使波束范圍內(nèi)無固定物,提高信號(hào)的可信度。
雷達(dá)液位計(jì)主要由電子元件和天線構(gòu)成,無可動(dòng)部件,在使用中的故障*少。使用中偶爾遇到的問題是,貯槽中有些易揮發(fā)或者附著礦漿和有機(jī)物會(huì)在雷達(dá)液位計(jì)的喇叭口或天線上結(jié)晶,對它們只要定期檢查和清理即可,維護(hù)量較少。一般情況下,可以通過軟件檢查物位計(jì)是否有接受到回波, 按下E→ENVELOPE CURVE→ENV.CURVE+CUST.MAP→CYCLIC, 此時(shí)得到回波包絡(luò)線圖。如果信號(hào)質(zhì)量(35DB以上)可以,說明物位計(jì)探頭沒有臟或者堵上;如果回波為0DB,說明探頭接收不到信號(hào),需要將物位計(jì)法蘭螺栓拆掉,把探頭清晰干凈再安裝好繼續(xù)重復(fù)本次操作。
4.結(jié)束語
雷達(dá)液位計(jì)是一種高可靠的非接觸式液位測量儀表,具有以下特點(diǎn):
(1)容易安裝、無移動(dòng)部件、維護(hù)量較小。
(2)精度高、可靠性*高。
(3)超高靈敏度與獨(dú)特信號(hào)處理特點(diǎn)可處理困難的工藝過程條件。
(4)高度靈活性,不同安裝位置和工藝條件的液位測量,具有較大的可互換性。
在實(shí)際運(yùn)用中,儀表本體的故障率*低,多數(shù)故障都是由于現(xiàn)場使用環(huán)境惡劣造成的。所以,通過改良雷達(dá)液位計(jì)的安裝可以很大程度降低雷達(dá)液位計(jì)故障頻次高的問題。