雷达料位计在电厂灰库料位测量中的应用

雷达料位计在电厂灰库料位测量中的应用

刘峰

刘峰（大唐鲁北发电有限责任公司山东滨州251909）

【摘要】雷达料位计作为一种新型的物位测量传感器，其能实现对各种介质的非接触式连续测量，而且维护方便，测量准确，因此在各行业已经得到广泛应用。本文介绍了雷达料位计的工作原理，对其在电厂干灰料位测量中的具体应用进行了深入分析和研究。

【关键词】雷达料位计特点原理测量

中图分类号：Ｇ64文献标识码：Ａ文章编号：ISSN1004-1621（2013）07-051-02

概述：

固体料仓是火力发电中必不可少的设备。而由于固体料仓粉尘大,介电常数低，存在负压或正压，测量距离长等特点，使得料位测量一直是物位测量技术中的一大难点。大唐鲁北发电有限责任公司有三个15米干灰库，之前的物位测量选用的是传统电容式料位计，由于灰库存放的干灰重量轻，颗粒度小，在下料过程中极易形成扬灰，并在料位计缆绳上附着结块，影响测量准确性，经常因为料位误报导致输灰系统停运。

一、传统电容式料位计的挂料问题：

传统的电容式料位计结构简单，灵敏度高，有很好的稳定性，抗干扰能力强，测点少。但由于煤粉密度、湿度、粉仓温度等的变化对电容量有影响，故实际应用时应加入补偿措施，以提高测量精度。传统的电容式物位计对探头发生粘附的导电液、浆料、颗粒等进行测量时，要发生电极挂料问题，误差较大，不能得到满意的结果。从电学角度来说，电极挂料层相当于一个电阻抗，传感元件被挂料覆盖的部分相当于一条由无数个无穷小长度单元上的电容和电阻元件组成的传输线。

发生挂料时，测量电容C=Cw+Cg

其中Cw为物位的等效电容，Cg为挂料部分的等效电容。

不带挂料的电容式料位传感器电极可等效为纯电容形式，而挂料会引起测量电压的能量损耗，这样就造成物料无法真实准确的被测量。

二、目前料位测量的主要手段和方式：

现在随着科学发展，越来越多的测量方法可供选择，如：阻旋、音叉、射频导纳等开关量测量方式和重锤、电容式、称重式、雷达、超声波、γ射线等连续量测量方式。但是，许多测量装置受测量原理和现场、制造条件的制约，在电厂料仓中的应用都不十分理想。能实现这种对工况要求严格的料位测量仪器寥寥无几，最常用的连续量测量方式有：重锤式料位计、雷达式料位计、超声波料位计等。鉴于粉煤灰的特点，也考虑过进行人工重锤式料位计进行测量，这样可以比较准确、可靠的测量出真实料位。但是由于现场工况恶劣、危险性大，不适宜长时间采用人工测量。相比较而言雷达式料位计具有其显著的优点：非接触式测量，应用电磁脉冲进行快速测量，精度高，抗干扰能力强，耐腐蚀，耐压高，耐温高等。

三、雷达料位计测量原理：

雷达液位计是一种微波物位计，它是微波（雷达）定位技术的一种运用。发射-反射-接收是雷达液位计的基本工作原理。它是通过一个可以发射能量波（一般为脉冲信号）的装置（天线）发射能量波，能量波在波导管中传输，能量波遇到障碍物反射，反射的能量波由波导管传输至接收装置，再由接收装置接收反射信号。根据测量能量波运动过程的时间差来确定物位变化情况。由电子装置对微波信号进行处理，最终转化成与物位相关的电信号。

因为雷达脉冲电磁波信号从发射到接收的运行时间t与探头到介质表面的距离L成正比，即：

L=v*t/2

式中v为雷达发射的电磁波速度

又因雷达发射端距测量介质底部容器的高度是固定的，为H由此可计算出料位高度h=H-L=H-v*t/2

四、雷达料位计测量料位的优点：

（1）连续准确地测量

由于电磁波的特点，不受环境的影响。故雷达料位计测量的应用场合比较广。雷达料位计的探头与介质表面无接触，属非接触测量，能够准确、快速地测量不同的介质。探头几乎不受温度、压力、气体等的影响。

（2）维护方便，操作简单

雷达料位计具有故障报警及自诊断功能。根据操作显示模块提示的错误代码分析故障，及时确定故障予以排除，使维护校正更加方便、准确，保障仪表的正常运行。由于高级材料的使用，对情况极其复杂的化学、物理条件都很耐用，它可以提供准确可操、长期稳定的模拟量或数字量的物位信号。

（3）适用范围广，几乎可以测量所有介质

微波几乎不受干扰，与测量介质不直接接触，几乎可以被应用于各种场合，如真空测量、液位测量或料位测量等。从槽罐体的形状来说，雷达液位计可以对球罐、卧罐、柱形罐、圆柱椎体罐等的液位进行测量；从罐体功能来说，可以对储罐、缓冲罐、微波管、旁通管中的液位进行测量；从被测介质来说，可以对液体、颗粒、料浆等进行测量。

（4）参数设定方便

可用料位计上的简易操作键进行设定，也可用HART协议的手操器或PC机在远程或直接接在液位计的通信端进行设定，十分方便。

五、安装应注意的问题

因为雷达料位计是依靠吸收反射电磁波来计量料位，所以雷达料位计对安装位置有一定要求的：

（1）当测量液态物料时，传感器的轴线和介质表面保持垂直；当测量固态物料时，由于固体介质会有一个堆角，传感器要倾斜一定的角度。

（2）尽量避免在发射角内有造成假反射的装置。特别要避免在距离天线最近的1/3锥形发射区内有障碍装置。

（3）要避开进料口，波束不得于进料相交，以免产生虚假反射。

（4）要避免安装在有很强涡流的地方。如：由于搅拌或很强的化学反应等，建议采用导波管或旁通管测量。

六、结论：

在选用了品牌雷达料位计以后，大唐鲁北发电有限责任公司的三个灰库料位测量准确，反应灵敏，而且维护方便，给整个输灰系统安全稳定运行提供了有力保障。提高电厂粉煤灰料位测量精度，是一个长期的，艰难的课题，科学的选择测量设备和手段可以有效提高测量水平和精度。相信随着电子技术、数字技术的发展，雷达测量料位技术以其更多的优势将会被应用到更广泛的领域。