在現(xiàn)代煤化工生產(chǎn)過程中，物位是保障系統(tǒng)安全平穩(wěn)運(yùn)行的一項(xiàng)必須監(jiān)控的參數(shù)。通過物位測(cè)量可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)生產(chǎn)運(yùn)行系統(tǒng)原料、輔料、中間產(chǎn)品和成品的監(jiān)測(cè)、控制與計(jì)量。隨著儀表自動(dòng)化水平的不斷提高，加之煤化工生產(chǎn)過程中各類介質(zhì)的復(fù)雜多樣性，對(duì)各類物位監(jiān)測(cè)的需求也進(jìn)入多樣化、**化階段。從傳統(tǒng)的磁翻板、浮筒到在的超聲波、音叉等多種形式的物位計(jì)，為現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)提供了更加有針對(duì)性、安全性的選擇空間。目前雷達(dá)物位計(jì)在我國(guó)各個(gè)生產(chǎn)領(lǐng)域得到**應(yīng)用，尤其在煤化工生產(chǎn)過程中，雷達(dá)物位計(jì)以其適用范圍廣、精度高及非接觸式測(cè)量等優(yōu)勢(shì)在物位測(cè)量領(lǐng)域擔(dān)負(fù)著重要任務(wù)。在此，筆者對(duì)雷達(dá)物位計(jì)在煤化工中的應(yīng)用及維護(hù)進(jìn)行探討，以使雷達(dá)物位計(jì)能更好地為煤化工服務(wù)。

    1 雷達(dá)物位計(jì)的工作原理
    雷達(dá)物位計(jì)的發(fā)射端天線發(fā)出可用于測(cè)量距離的窄微波脈沖，發(fā)射脈沖以光速在被測(cè)量空間傳輸，當(dāng)脈沖遇到被測(cè)介質(zhì)時(shí)會(huì)在其表面反射，被反射的脈沖能量由發(fā)射端天線接收。通過脈沖在被測(cè)空間的運(yùn)行時(shí)間即可測(cè)出物位高度。通過**的時(shí)間計(jì)算方法可以保證較短的時(shí)間段里對(duì)物位進(jìn)行可靠準(zhǔn)確的測(cè)量。然而在脈沖到達(dá)被測(cè)介質(zhì)表面反射時(shí)，脈沖部分返回容易造成虛假信號(hào)，因此采用濾波和微處理技術(shù)對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行分析處理，從而得到正確的脈沖信號(hào)，計(jì)算出測(cè)量距離。

    測(cè)量?jī)x表與物料之間的距離為 D，一個(gè)測(cè)量周期的時(shí)間段為 T，D 與 T 成正比關(guān)系:

                                             D = C × T/2

    其中，C 為光速。由于整個(gè)空罐的高度 H 已知，則物位 L 為:

                                             L = H － D

    對(duì)儀表內(nèi)部的空罐高度 H、滿量程(即滿罐高度)F、被測(cè)介質(zhì)的形式及罐的形狀等參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，然后儀表根據(jù)設(shè)定的參數(shù)進(jìn)行匹配計(jì)算，進(jìn)而適應(yīng)測(cè)量環(huán)境，同時(shí)根據(jù)要求輸出為模擬量信號(hào)。

    2 選型與應(yīng)用
    自 1998 年進(jìn)口雷達(dá)物位計(jì)進(jìn)入我國(guó)物位測(cè)量市場(chǎng)以后，直到 2007 年部分國(guó)內(nèi)廠家才開始自主研發(fā)雷達(dá)物位計(jì)，雖然與國(guó)外存在近 20 年的發(fā)展差距，但目前我國(guó)在中低頻領(lǐng)域應(yīng)用技術(shù)成熟、可靠。因此在應(yīng)用選型時(shí)可以對(duì)價(jià)格、應(yīng)用等方面進(jìn)行綜合考慮，選擇穩(wěn)定可靠的雷達(dá)物位計(jì)。在過程監(jiān)測(cè)場(chǎng)合(例如脫硫后的地坑廢液池的測(cè)量、煤漿添加劑儲(chǔ)料罐的測(cè)量等)主要選用脈沖型雷達(dá)物位計(jì)，這是因?yàn)槠漕l率較低，并且在天線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮了冷凝、物料附著等因素對(duì)物位測(cè)量的影響，還能利用料位計(jì)中的回波信號(hào)處理功能，在有攪拌器等復(fù)雜工況時(shí)也能識(shí)別有效回波，價(jià)格相對(duì)也較便宜 ［1］ 。

    針對(duì)原煤、石灰石等顆粒狀物料或存在安息角等不規(guī)則料堆的測(cè)量時(shí)，應(yīng)選用高頻非接觸式雷達(dá)物位計(jì)。26GHz 高頻雷達(dá)測(cè)量精確，而且能準(zhǔn)確、有效處理回波，同時(shí)對(duì)揮發(fā)、結(jié)晶及粉塵等干擾因素都能予以排除。值得注意的是，這些料倉中在安裝物位計(jì)時(shí)要確定儀表的安裝位置，應(yīng)
避開進(jìn)料口以免造成進(jìn)料虛假信號(hào)。

    由于灰倉定期進(jìn)料造成上部空倉部分粉塵較大極易造成虛假信號(hào)，另外已沉積的積灰表面比較松軟，不易造成信號(hào)反射。所以選擇導(dǎo)波雷達(dá)等接觸型物位計(jì)和水滴形高頻雷達(dá)物位計(jì)可以對(duì)除塵的灰倉及一些液體物位實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的測(cè)量。

    煤化工罐區(qū)被測(cè)介質(zhì)的介電常數(shù)是影響雷達(dá)物位計(jì)的主要因素，所以在選型時(shí)應(yīng)充分考慮被測(cè)介質(zhì)的介電常數(shù)需滿足雷達(dá)物位計(jì)對(duì)*小介電常數(shù)的要求。當(dāng)選擇接觸式測(cè)量時(shí)應(yīng)考慮測(cè)量纜(桿)的防腐蝕、防反應(yīng)等因素。非接觸式儀表應(yīng)著重考慮測(cè)量?jī)x表在罐頂?shù)陌惭b位置，避開進(jìn)料口、氮?dú)庋a(bǔ)入口或其他干擾因素，防止對(duì)物位計(jì)正常工作造成干擾。由于一般成品罐體積較大，裝在罐頂?shù)膬x表不容易檢修維護(hù)，因此在選型時(shí)可以考慮分體式儀表。另外，在選擇接觸式物位計(jì)時(shí)，纜(桿) 會(huì)隨著液面的波動(dòng)而擺動(dòng)。久而久之，在根部的連接部位會(huì)出現(xiàn)斷裂或測(cè)量信號(hào)中斷等現(xiàn)象，故在儀表選型時(shí)應(yīng)充分考慮此因素。

    天線式雷達(dá)物位計(jì)要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際工況選用合適的天線類型 ［2］ 。*常見的天線類型為喇叭口天線，這類天線的聚波性好，但喇叭口積水影響測(cè)量結(jié)果，也不適用于腐蝕性介質(zhì)的測(cè)量(例如脫硫漿液、液硫池液位的測(cè)量);而且對(duì)于壓力過高的容器，容易造成泄漏。通常對(duì)于高壓設(shè)備或腐蝕性介質(zhì)，建議選用平面密封型天線。桿式天線安裝尺寸小，適合安裝條件受限制的場(chǎng)合，且適用于腐蝕性介質(zhì)。

    對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)液位參與聯(lián)鎖控制的監(jiān)測(cè)儀表，兩線制的測(cè)量?jī)x表就可以滿足使用要求，但對(duì)于參與交易或者計(jì)量要求精度高的儀表則建議選擇四線制的儀表，供電與信號(hào)電纜分開使用。在選用分體式儀表時(shí)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況選擇合適的信號(hào)電纜長(zhǎng)度，但如果距離較長(zhǎng)則易造成信號(hào)衰減。目前市場(chǎng)上的產(chǎn)品有 24V(DC)、220V(AC)兩種供電形式，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的防爆要求、安裝距離及精度要求等來選擇使用，其中 220V(AC)供電比較適合遠(yuǎn)距離傳輸。

    3 檢修與維護(hù)
    當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)電源板燒壞或者接線端子燒壞等現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)考慮 3 個(gè)方面的因素:一是供電電源不穩(wěn)定，可以用電源檢測(cè)儀器測(cè)量一定周期內(nèi)電壓的波動(dòng)情況，看電源電壓的輸出是否穩(wěn)定;二是檢查儀表的安裝環(huán)境周圍是否存在大功率的用電設(shè)備或者變頻器，若有則會(huì)對(duì)儀表的模擬量輸出造成較大的雷達(dá)干擾，同樣也會(huì)對(duì)線路造成一定的影響;三是在一些粉塵較大的測(cè)量環(huán)境中，容易造成端子間電源短路。

    現(xiàn)場(chǎng)儀表測(cè)量不準(zhǔn)確，與實(shí)際物位有偏差。首先從儀表的選型分析，認(rèn)真對(duì)照被測(cè)介質(zhì)的介電常數(shù)，看是否與所選儀表相匹配;其次分析儀表的安裝位置，一般情況下不建議儀表安裝在罐(倉)的正中間部位，這樣會(huì)產(chǎn)生大量由倉壁對(duì)探測(cè)波的多重反射而形成的高能虛假回波，從而使儀表無法準(zhǔn)確分析回波數(shù)據(jù)，導(dǎo)致探測(cè)誤差較大，甚至無法實(shí)施探測(cè);再次是進(jìn)入菜單模式，檢查設(shè)置的各種基本參數(shù)是否合適，例如正向、反向的測(cè)量會(huì)直接影響儀表的*終測(cè)量值等;*后在條件允許的情況下打開連接法蘭檢查測(cè)量元件，看喇叭口是否有凝結(jié)水滴、雷達(dá)天線是否有其他物質(zhì)附著或沉積，若有則用柔軟材料及時(shí)進(jìn)行清理。

    儀表測(cè)量數(shù)據(jù)波動(dòng)頻繁，這種現(xiàn)象的出現(xiàn)應(yīng)通信 PC 機(jī)，及時(shí)獲取儀表的歷史測(cè)量數(shù)據(jù)，增強(qiáng)儀表對(duì)虛假信號(hào)的濾波功能。當(dāng)罐(槽)內(nèi)帶有的攪拌器、隔離擋板等設(shè)施處于雷達(dá)物位計(jì)的信號(hào)范圍內(nèi)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生干擾反射波，直接影響液位測(cè)量的準(zhǔn)確性。

    在生產(chǎn)運(yùn)行過程中，如煤倉、灰倉及石灰石倉等粉塵較大的場(chǎng)合，應(yīng)做好儀表的密封防塵工作，盡管很多儀表的防護(hù)等級(jí)很高，但是由于人為因素，粉塵或水汽進(jìn)入后會(huì)造成儀表線路短接或電路板受潮，從而使儀表不能正常工作。

    對(duì)于易揮發(fā)、易結(jié)晶的測(cè)量介質(zhì)，應(yīng)增加儀表維護(hù)頻率，及時(shí)查看檢測(cè)元件的工作狀態(tài)。如果現(xiàn)場(chǎng)條件允許，可以考慮在連接法蘭處開孔引入反吹氣，這樣就不會(huì)在天線的部位出現(xiàn)結(jié)晶現(xiàn)象。反吹氣管線同時(shí)配備過濾減壓閥，保證反吹氣壓力略大于被測(cè)量空間壓力，防止結(jié)晶物附著于天線處，造成測(cè)量誤差。

    4 結(jié)束語
    雷達(dá)物位計(jì)主要由電子元件和天線構(gòu)成，無可動(dòng)部件，在使用中的故障極少。因?yàn)槠浞€(wěn)定可靠的測(cè)量、簡(jiǎn)單方便的維護(hù)等優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)已在煤化工領(lǐng)域得到了**應(yīng)用，是測(cè)量物位的重要儀表。隨著產(chǎn)品的不斷完善，數(shù)字通信、總線集成等功能的改進(jìn)，將來會(huì)在更多領(lǐng)域?yàn)楸Ｕ仙a(chǎn)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供服務(wù)。