前言

        密閉電石爐環(huán)型加料機下的料倉料位測量是困擾行業(yè)的一大難題。密閉電石爐一般采用 γ 射線(xiàn)料位開(kāi)關(guān)。一臺電石爐一般有 12 個(gè)料倉，每個(gè)料倉都要安裝料位檢測儀表，且一個(gè)料倉至少安裝兩臺，所以一臺電石爐至少安裝 24 臺 γ 射線(xiàn)料位開(kāi)關(guān)。一般的電石廠(chǎng)至少有三臺電石爐，這種料位測量的儀表數量是驚人的。隨著(zhù)guojia對放射性物質(zhì)的管制加強，γ 射線(xiàn)料位計在審批、使用、維護及回收等環(huán)節極為繁瑣，且存在不安全因素，工業(yè)應用已經(jīng)逐漸減少和淘汰。通過(guò)實(shí)際測試和應用，采用改進(jìn)安裝方式的微波開(kāi)關(guān)在原先安裝 γ射線(xiàn)料位計位置實(shí)現替代，取得了滿(mǎn)意的效果。

 

1 目前國內使用該料位計的測量方式

1.1 γ 射線(xiàn)料位開(kāi)關(guān)

        其工作原理是在料庫的一側設置同位素源，在另一側設置探測器，同位素源向探測器定向發(fā)射 γ射線(xiàn)，若庫內料面低于它，探測器檢測得出料空信號;若庫內料面高于它，則物料遮擋、吸收 γ 射線(xiàn)，探測器檢測得出料滿(mǎn)信號。其特點(diǎn)是運維工作量小，操作簡(jiǎn)單，但存在 γ 射線(xiàn)料位計放射源污染環(huán)境，長(cháng)時(shí)間使用后放射源的衰減使料位控制不可靠，廢源需要專(zhuān)業(yè)部門(mén)回收且支付巨額費用等不足。我國剛引進(jìn)國外電石爐時(shí)基本上都是這種測量方式。

 

1.2 射頻導納料位開(kāi)關(guān)

        射頻導納料位開(kāi)關(guān)發(fā)射一定的高頻無(wú)線(xiàn)電波作用于探頭上，以此分析和確定容器內物位的變化。其對所探材料的不同，無(wú)線(xiàn)電波的頻率也隨之改變。其探頭和容器壁構成了一個(gè)間距固定的電容兩級，探頭的絕緣材料和周?chē)�的空氣提供絕緣介質(zhì)�？諝獗黄渌�介質(zhì)所取代時(shí)，探頭與容器壁所構成的電容量將改變，引起作用于射頻導納開(kāi)關(guān)探頭的無(wú)線(xiàn)電波的變化。此測量方式在行業(yè)上使用較多。但存在的問(wèn)題有:①射頻導納元件溫度雖然有高溫型的(耐溫#高可達 600 ℃)，但其測量元件容易被塊料碰壞;②低位料層發(fā)生燃燒時(shí)，高溫狀態(tài)下介電常數變化很大，料位計不能正常工作。

 

1.3 阻旋料位計

        主要原理是采用機電位控原理接觸測量料位。料倉內葉片部位無(wú)料時(shí)，料位計通電，調試指示燈亮，葉片逆時(shí)針旋轉;料倉內葉片部位有料時(shí)，葉片旋轉受阻，控制開(kāi)關(guān)信號輸出。優(yōu)點(diǎn)是比較簡(jiǎn)單，價(jià)格低。缺點(diǎn)是:①接觸物料的探桿為彈性軟軸 (曲變鋼索)，經(jīng)常處于彎曲狀態(tài)，久之會(huì )無(wú)法復位。②料倉料位處于限位的時(shí)間相對較少，料位計電動(dòng)機大部分時(shí)間處于運轉狀態(tài)，影響使用壽命;且電動(dòng)機發(fā)生故障時(shí)可能會(huì )發(fā)熱，給料倉安全造成影響 ［5］ 。③下料時(shí)的粉塵可能使旋轉機構卡住而引發(fā)誤報或損壞。④在料層發(fā)生燃燒時(shí)會(huì )損壞測量?jì)x表。因其故障率較高，已經(jīng)逐漸淘汰。

 

1.4 重錘料位計

        其對料倉的連續料位檢測有比較好的效果，比較適用于粉料測量。但在電石料倉中測量時(shí)其鋼帶及伺服電機等容易出故障，下料時(shí)重錘可能被埋住，而且價(jià)格相對昂貴，維護量較大。測量周期也不太容易確定。某集團新疆公司在石灰石旋轉料倉使用測量時(shí)常出現電動(dòng)機故障。

 

1.5 雷達料位計

        其通過(guò)檢測雷達回波測量料位。由于料倉直徑一般為 1.5～3 m，料倉內結構復雜，有中心料管，工況時(shí)有大量粉塵和進(jìn)出料，容易受到干擾回波的影響，宜采用導波雷達，且安裝在料倉邊。某集團新疆分公司采用這種形式來(lái)測量，前期無(wú)法使用，切除中心料管漏斗部分邊沿，增加立管和反吹裝置后勉強能用，有時(shí)仍然波動(dòng)較大。反吹需要消耗大量的空氣或氮氣，如果空氣帶水，入爐將會(huì )影響生產(chǎn)，甚至會(huì )因氫高引起安全事故。帶立管及反吹雷達粒位計如圖 1 所示。

1.6 微波料位開(kāi)關(guān)

        微波能量束從發(fā)送器傳送到單好的接收器。如果從發(fā)送器到接收器之間的傳輸路徑被任何吸收或者反射微波能量的物體或者材料阻擋，則接收器將無(wú)法檢測到微波能量信號。智能開(kāi)關(guān)根據信號在接收器端的出現或者消失來(lái)控制繼電器，以實(shí)現指示或者控制目的，見(jiàn)圖 2、圖 3。其測量方式與 γ 射線(xiàn)料位開(kāi)關(guān)的工作原理相似，屬于非接觸式測量方法。不同的是，微波開(kāi)關(guān)用的是微波能量束，不存在放射性同位素的問(wèn)題。

微波開(kāi)關(guān)具有寬的波束方向特性，易于定向。測量范圍寬，#小可達 0.3 m，#大范圍可以達到260 m。相對價(jià)格也比較便宜。

2 微波料位開(kāi)關(guān)的測量方式優(yōu)化

        由于電石加料倉產(chǎn)生高溫的可能性比較大，導致儀表的損害概率增加，如果沒(méi)有很好地處理，儀表將無(wú)法正常使用。山東某電石公司在采用微波開(kāi)關(guān)測量初期，由于貼近倉壁安裝，在電石生產(chǎn)不正常時(shí)，料倉溫度很高，導致一百多臺儀表無(wú)法正常工作，甚至燒毀。后來(lái)某集團內蒙分公司也采用這種安裝方式，還延長(cháng)了安裝法蘭 ［9］ ，但也發(fā)生了同樣的問(wèn)題，儀表波動(dòng)大，無(wú)法工作，也有幾臺儀表燒毀。

 

        針對這種情況通過(guò)改進(jìn)安裝方式來(lái)解決散熱的問(wèn)題，設計了一個(gè)簡(jiǎn)易的降溫支架:即用四顆較長(cháng)的雙頭螺栓再加一塊安裝板將微波開(kāi)關(guān)的發(fā)射器和接收器延伸至料倉壁外一定的距離，進(jìn)行調試后就可以正常工作了，如圖 4 所示

        該安裝方式#大的特點(diǎn)是儀表與料倉及其附件不直接接觸，當料倉溫度異常升高時(shí)，熱氣可以直接排空而不燙傷儀表，在發(fā)生火災時(shí)螺栓可以燒脫，儀表受損的機率減少，同時(shí)不存在同位素儀表的安全問(wèn)題。在雙頭螺栓的外邊緣纏幾道鐵絲網(wǎng)，可以防止外部固體偶爾進(jìn)入發(fā)射器或接收器的干擾。該降溫支架可自行制作，成本低。缺點(diǎn)是安裝精度不易調準，調試的難度比較大，時(shí)間較長(cháng)。后期與生產(chǎn)廠(chǎng)家設計了一個(gè)延長(cháng)型的帶散熱孔的安裝支架，如圖 5 所示，儀表的安裝更加簡(jiǎn)單和方便，同時(shí)可以防止外來(lái)因素(固體物件進(jìn)入測量通道)的干擾而導致誤動(dòng)作。采用這種安裝方式的微波開(kāi)關(guān)已經(jīng)大量用于某集團青海和新疆的分公司，儀表運行穩定可靠，起到了保障安全生產(chǎn)的作用。

3 結語(yǔ)

        通過(guò)對比在類(lèi)似塊料及粉料，特別是同時(shí)可能出現高溫情況下的料位實(shí)際測量情況，γ 射線(xiàn)料位開(kāi)關(guān)、射頻導納料位開(kāi)關(guān)、阻旋料位計、重錘料位計、雷達料位計的優(yōu)缺點(diǎn)。改進(jìn)安裝方式的微波開(kāi)關(guān)是目前#可靠和經(jīng)濟、方便的一種料位測量方式，值得借鑒和推廣。