文中主要介紹了微波料位開(kāi)關(guān)在純堿料倉中的應用。大型純堿料倉的料位參數是保證生產(chǎn)安全性和經(jīng)濟性的重要參數之一，其測量結果直接影響控制的準確性和生產(chǎn)的連續性，而料倉的極限料位則是測量過(guò)程中的關(guān)鍵參數。

 

         通過(guò)在料倉的低料位處安裝１對微波料位開(kāi)關(guān)，實(shí)現對料倉低料位的監測，當料位過(guò)低時(shí)，接收端接收的微波信號會(huì )產(chǎn)生變化，并向分散控制系統（ＤＣＳ）發(fā)出１個(gè)開(kāi)關(guān)量信號，實(shí)現低料位報警聯(lián)鎖。

 

１　純堿料倉的工況背景

１．１　料倉的結構形式

         在某大型純堿項目中，重質(zhì)純堿料倉如圖１所示。料倉的頂部為拱形結構，上部為圓柱形筒倉結構，下部為錐形結構，錐段高１０ｍ，剖視圖方向的錐形角度為２６．７°，整個(gè)筒倉高２７ｍ，直徑達１８ｍ。

         料倉頂部Ｎ１ａ，Ｎ１ｂ，Ｎ１ｃ，Ｎ１ｄ分別為４個(gè)進(jìn)料口。料倉底部并排設置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，因而料倉底部結構不是標準圓錐形結構。圖２為錐形料倉底部的側視圖。

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(cháng)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，并結成硬塊。

 

２　微波料位開(kāi)關(guān)在純堿料倉的應用

         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(zhù)在傳感器上，因而shou選非接觸式的測量方法。同時(shí)，由于大型重質(zhì)純堿料倉的底部結構不規則，且物料下料時(shí)會(huì )形成一定的安息角，并在料倉內形成較高體積分數的懸浮顆粒物，這些因素會(huì )對頂裝、連續測量的雷達料位計等的精度和準確度產(chǎn)生干擾。因此，在該純堿項目中，采用ＶＥＧＡ的微波料位開(kāi)關(guān)測量料位的極限值，實(shí)現純堿料倉的低料位報警聯(lián)鎖。

 

２．１　測量原理

         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，分別裝在料倉底部的兩端，發(fā)射器發(fā)出１個(gè)連續的２４ＧＨｚ微波信號，對面的微波接收器接收該信號。如果料位到達一定高度，物料就會(huì )阻斷微波的信號通道，使接收器收到的信號產(chǎn)生衰減，從而向控制系統發(fā)出１個(gè)開(kāi)關(guān)信號。由于微波料位開(kāi)關(guān)不與物料直接接觸，只要微波信號通道被物料阻斷就能發(fā)出開(kāi)關(guān)信號，因而非常適用于塊狀或者磨蝕性固料的檢測。

２．２　微波料位開(kāi)關(guān)的測量方式

         １）直接測量。當物料對料倉震動(dòng)沖擊不大，且物料沖刷性和粘附性不強時(shí)，可采用在罐壁上直接安裝的測量方式，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。

         ２）窗口測量。當料倉倉體震動(dòng)強烈，或罐壁受力很大的情況下，可采用窗口測量的方式。要求視窗齊平于倉壁，視窗材質(zhì)根據被測介質(zhì)的物料特性，可選塑料、橡膠、陶瓷或耐磨損材質(zhì)。在料倉和微波料位開(kāi)關(guān)之間使用抗震緩沖物，如圖５所示。

         ３）接管測量。如圖６所示，將微波料位開(kāi)關(guān)安裝在料倉的長(cháng)接管上，根據物料的特性不同，可在接管內填充不同的填充物。這樣做的優(yōu)點(diǎn)：填充材料不會(huì )導致信號衰減；接管內不會(huì )粘附物料而導致測量受到干擾；填充物可根據物料的特性進(jìn)行更換，如強熱輻射的場(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料倉的結構形式進(jìn)行切割，保證其內側與料倉內壁齊平。在該純堿項目中，微波料位開(kāi)關(guān)在錐形料倉底部的安裝方式如圖７所示。

２．３　注意事項

         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，否則，接收器接收到的能量將隨著(zhù)偏差角度的增大而增大，甚至無(wú)法檢測到能量信號。

 

         ２）當安裝位置選定后，無(wú)論是普通測量還是接管測量，須盡量保證設備內側位置或填充物內側與料倉內壁齊平，#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，對微波信號產(chǎn)生的衰減作用越強。不同材質(zhì)的填充物允許的#大厚度見(jiàn)表１所列。

         ３）當微波料位開(kāi)關(guān)安裝位置導致極限料位高度不便于觀(guān)測，可采用遠程型微波料位開(kāi)關(guān)。發(fā)射器與接收器只作為傳感器，需額外配置信號放大器，安裝在便于觀(guān)測的位置，開(kāi)關(guān)量信號通過(guò)信號放大器發(fā)送至ＤＣＳ。

 

         ４）對于環(huán)境溫度超過(guò)６０℃的測量，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(cháng)接管長(cháng)度或者配置高溫型適配器。

 

３　結束語(yǔ)

         綜上所述，微波料位開(kāi)關(guān)適用于惡劣的工況，對物料的粘附不敏感，不受強粉塵的影響，也不受物料特性變化的影響，如密度、顆粒度、介電常數、濕度、導電性等。同時(shí)，微波料位開(kāi)關(guān)的安裝形式和測量方法也可以根據料倉結構形式的不同進(jìn)行調整。因此，針對純堿的物料特性以及不同形式的料倉結構特點(diǎn)，微波料位開(kāi)關(guān)在純堿極限料位的測量中能夠達到良好的效果。

 

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