重錘式料位計在水泥行業的成功應用

一、概述
工業自動化生產過程中料位是主要測量參數之一，隨著工藝要求的提高，料位作為一個重要的過程參數日益引起大家的關注。水泥生產中的原料、半成品、成品均為粒塊狀或粉狀固體物料，對其進行料位測量的場合很多如石灰石庫、粘土庫、鐵粉庫、煤粉庫、生料均化庫、熟料庫、混合材庫、石膏庫、水泥庫等工藝環節都有應用，均為固體粉狀、塊狀物料。隨著水泥生產自動化水平和控制系統可靠性要求的提高，料位測量控制的作用日益突出。

二、常用料位測量方法
料位測量的方法很多，通常分為接觸式測量儀表（重錘、導波雷達、射頻導納、電容、音叉、阻旋等）和非接觸式測量儀表（γ射線、超聲波、雷達等）。按生產工藝要求，料位測量裝置有兩類，一是極限料位檢測，料位開關，一般有上、下限2個檢測點。二是連續料位測量，有定時測定和需要時進行測定2種工作方式，用于較**掌握料面高度的場合。以下簡要介紹各類儀表的原理。真正實現了介質可視化(介可視)。
1、傳統重錘式料位計：料位探測過程由控制器發出的信號來控制，當傳感器接到探測命令時，電機正轉，使鋼絲繩下放，帶動重錘由倉頂下降，當重錘降至料面被測面托起而失重，鋼絲繩松弛，檢測單元發出信號，控制器得到該信號即發出電機反轉命令，重錘上升返回，，重錘回到倉頂原位置完成一次探測過程。此過程中控制器計算出鋼纜放出長度，得出重錘從倉頂到料面的距離。測量不受介質密度、顆粒大小的影響。
2、導波式雷達料位計：通常采用脈沖波方式工作，而是通過1根（或2根）從倉頂伸入、直達倉底的導波體傳播。導波體可以是金屬硬桿或柔性金屬纜繩，微波脈沖沿桿或纜的外側向下傳播，在被測物料表面被反射，回波被天線接收，由發射與回波脈沖的時間差即可計算出傳播距離。
3、射頻導納和電容式料位計：原理是插入料倉的電極與料倉壁之間構成電容器，當倉內物料料位變化引起電容量的變化，通過轉換電路得到相應的料位。要求被測介質穩定。
4、阻旋式料位計：基本原理是同步微電動機，帶動檢測葉片旋轉，當被測物料的料位上升使葉片轉動受阻，檢測機構便圍繞主軸產生旋轉位移。該位移首先使一個微動開關動作，發出有料位信號。隨后另一個微動開關動作，切斷電動機電源使其停轉。當料位下降至葉片失去阻擋時，檢測機構便依靠彈簧拉力使其恢復原始狀態，一個微動開關先動作，接通電動機電源使其旋轉，隨后另一個微動開關動作發出無料信號。
5、γ射線料位計工作原理是在料庫一側設置同位素源，另一側設置探測器，同位素源向探測器定向發射γ射線，若庫內料面低于它，探測器檢測料空信號；若料面高于它，則物料遮擋、吸收γ射線，得出料滿信號。
6、超聲波料位計：主要利用回波測距原理，通過測量換能器發射和接收到聲波的時間，計算出換能器到物料表面距離。高溫、蒸汽、大量粉塵等環境不可用。
7、雷達料位計：利用回波測距原理，其喇叭狀或桿式天線向被測物料面發射微波，微波傳播到不同相對介電率的物料表面時被反射，并被天線接收。發射波和接收波的時間差與物料面和天線的間距成正比，測出傳播時間即可得知距離。

三、水泥行業的物料特點
1、顆粒狀物料：在水泥廠原料大多是顆粒狀物料，少數是塊料，如石灰石、原煤、頁巖等，其半成品熟料也是顆粒狀物料，儲存在庫或倉里。
2、粉狀物料 ：在水泥廠和粉磨站里水泥庫、生料均化庫和粉煤灰庫等，這些物料全是粉料，粉料表面非常疏松。
3、測量范圍較寬，從幾米至幾十米都有；測量環境惡劣，倉內粉塵極大、并伴有生產過程中產生的高溫、水汽等，大量的粉塵會粘付在傳感器上，影響測量。

四、水泥物料對常用連續量物位儀表的影響
1、傳統重錘式料位計：*早應用的物位儀表，測量不受介質密度、顆粒大小、粉塵干擾等的影響。 缺點：機械內部易落灰塵影響測量效果；機械磨損較嚴重，需經常維護；重錘易發生被物料埋住現象，發生掉錘頭、斷帶故障。
2、導波雷達料位計：同介質的介電常數有關，要注介電常數大于1.5以上。 缺點：介質會在纜繩周圍結塊，影響測量；埋在物料中的纜繩由于物料重力會產生較大的下拉力，造成纜繩被拉斷等故障。
3、超聲波料位計：缺點：超聲波屬于機械波，常常以空氣作為傳播介質，而空氣的溫度、濕度等變化會影響超聲波傳播速度，故在一些有溫度、壓力、蒸汽等場合，該料位計不能正常工作；料庫空氣中的粉塵也衰減超聲波信號，影響測量效果；由于粉倉料位表面在下料時非常疏松，對超聲波信號有較強衰減，故對粉倉料位的測量效果較差。
4、γ射線料位計：缺點：放射源污染環境；放射源衰減使料位控制不可靠。
5、射頻導納和電容料位計：缺點：埋在物料中的纜繩由于物料重力會產生較大的下拉力，造成纜繩被拉斷等故障。另外被測介質如果發生變化，也會影響測量結果。
6.調頻連續波雷達料位計：由于電磁波不受溫度、蒸汽、粉塵干擾，雷達料位計能適應水泥粉倉環境。但對粉塵在雷達探頭上結垢問題，比較難處理，一般要求現場加吹掃裝置，增加了儀表的不可靠性。雷達采用回波測距原理，對返回波的有效捕捉是非常重要的，要求根據現場實際進料情況調整探頭角度，但由于料位變華較大，很難找到*合適的角度。另外，雷達調試時，需要專業工程師依靠專門分析軟件，根據雷達波在現場實際反射波形，來分析倉內情況，排除干擾。對使用者的技術要求較高。

五、有對水泥行業*合適的物位儀表嗎？
因為現場條件惡劣，各類儀表都有相應的缺點，那么那種物位儀表更適合水泥行業呢？答案是：新式重錘料位計。
傳統重錘料位計做為*早應用的物位儀表，在水泥行業應用多年，探頭部分無任何光學電子原件，不受現場的高溫、粉塵、結垢等影響，整體結構簡單、堅固。在應用過程中也發生一些故障：
1、檢測單元采用微動開關，使用一段時間后，開關的靈敏性下降，導致埋錘事故發生。
2、當發生埋錘時，無法判斷，電機繼續工作，導致斷線事故。
3、采用交流電機加減速箱方式控制錘頭上升或下降，粉塵對機械部件磨損嚴重，影響使用壽命。以上這些問題，隨著儀表科技的發展，都有相應的解決辦法了。當傳統的重錘料位計加入了新的技術，他又煥發了青春，再次回到了水泥行業，這也是眾多水泥廠用過了很多先進技術的儀表后，重新選擇重錘式料位計的原因。

六、重錘料位計特點及技術參數
1、機械倉和電子倉分離，避免粉塵對電子部分干擾。
2、采用雙光感系統取代微動開關做為檢測單元，能夠在錘頭接觸料面的瞬間就及時檢測到，避免埋錘。
3、輔助的霍爾傳感器系統，能夠靈敏的檢測到錘頭在傾斜料面上的微小移動，提高了測量精度。
4、光學傳感器隔離密封從根本上避免了粉塵等的污染
5、采用直流電機取代了機械減速箱，無需采用可能造成卡澀的機械剎車裝置，使錘頭能自如的上升或下降。
6、**的繞線裝置確保不會出現亂線問題 ，導引及繞線裝置的**控制確保不會出現跳線問題
7、輸入輸出的信號隔離與良好的接地，可以確保長期穩定運轉與數據傳，通過ce認證，具有良好的抗電磁干擾能力

技術參數
·供電電壓: 115 vac or 230 vac， 50/60 hz
·功率消耗: 6 va 連續， 50 va 間歇
·操作溫度: -40° f to 150° f (-40° c to 65° c)
·介質溫度: 149°c（使用不銹鋼鋼纜時）/ 93°c（使用不銹鋼襯套鋼纜時）
·測量范圍: 45.7 m
·測量速度: 0.3 m/s
·精 度: <測量距離的0.25%
·重 復 性: 30mm
·分 辨 率: 3mm
·法 蘭: “k” flange， 8” 外周直徑/ 7” 螺栓孔中心距
·電氣接口: (2) 3/4” npt
·鋼 纜: 1/16 尼龍護層 (123kg 張力) 3/64 不銹鋼（無護層） (123kg 張力) 1/16 聚丙烯護層 (123kg 張力)

·輸出信號: 標準輸出: rs-485 半雙工 配線距離: 1，220 m 可巡址: 1-16 (可選開關) 脈沖輸出: 每1/10英寸或分米一個脈沖， 模擬輸出: 4-20 ma， 500 ohms*大環路阻抗。

美國monitor科技有限公司是世界粉塵和固體顆粒測量領域的***之一，位于美國伊利諾斯州elburn市，創建于1958年。所提供產品涵蓋物位，流量，粒子發射，箱體設備等領域。在過去50年的發展中公司積攢了豐富的市場知識和經驗，產品過硬的質量也為monitor贏得了美譽。

七、實例
山東山鋁水泥有限公司的生料倉，過去應用某德國品牌的重錘式料位計，使用一段時間后，發生故障，嚴重影響了生產裝置的正常運行。在國內水泥、電力、冶金擁有廣泛業績和良好的服務，在業內口碑良好。





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