雷達料位計在冷氫化裝置中的應(yīng)用

李會敏，武 捷，溫 源

(1.焦作煤業(yè)(集團)合晶科技有限責(zé)任公司，河南焦作 454000;2.焦作開元化工有限責(zé)任公司，河南焦作 454002)

隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展，雷達技術(shù)被廣泛采用，雷達傳感器也在越來越多的領(lǐng)域使用，在物位測量上有著其它儀表無法取代的優(yōu)點。它可以實現(xiàn)非接觸測量和接觸測量，測量介質(zhì)廣、精度高，且耐腐蝕、抗干擾能力強，可在高壓或真空條件下測量等優(yōu)點。

1 工藝生產(chǎn)中存在的問題

冷氫化裝置是多晶硅產(chǎn)業(yè)的循環(huán)利用，實現(xiàn)企業(yè)降本增效的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在冷氫化裝置中，烘干的硅粉要放入到硅粉接收罐，分批次送入硅粉計量罐，再送入反應(yīng)器，硅粉接收罐作為硅粉進料的中間重要環(huán)節(jié)，如果硅粉的進料量無法進行控制，過量將會造成管道的堵塞，同時將影響硅粉的充分利用。且硅粉的介電常數(shù)非常小，作為固體顆粒很多料位計無法連續(xù)進行測量，因此，對硅粉進料的計量，一直未能進行很好的檢測計量。為了有效地解決這一難題，經(jīng)過研究與實踐，將VEGAPULS68雷達料位計應(yīng)用于硅粉接收罐的料位測量中，較好地解決了硅粉計量的問題。

2 雷達料位計的測量原理

雷達料位計的測量原理是能量很低的極短的微波脈沖通過天線系統(tǒng)發(fā)射并接受，雷達波以光速運行，運行時間可以通過電子部件被轉(zhuǎn)換成物位信號。一種特殊的時間延伸方法可以確保極短時間內(nèi)穩(wěn)定和精確的測量。

即使在存在虛假反射的時候，最新的微處理技術(shù)和獨一無二的ECHOFOX軟件也可以準(zhǔn)確的分析出物位回波。通過輸入容器尺寸，可以將上空距離值轉(zhuǎn)換成與物位成正比的信號。該儀表可以在空倉或帶料工況下進行調(diào)試。

3 雷達料位計的特點

由于雷達料位計采用了先進的回波處理和數(shù)據(jù)處理技術(shù)，加上雷達波本身頻率高，穿透性能好的特點，雷達料位計具有比接觸式料位計和同類非接觸料位計更加優(yōu)良的性能。其優(yōu)點如下:①可在惡劣條件下連續(xù)準(zhǔn)確地進行測量;②操作簡單，調(diào)試方便;③準(zhǔn)確安全且節(jié)省能源;④無需維修且可靠性強;⑤幾乎可以測量所有介質(zhì)。

4 安裝和使用注意事項

①安裝位置選擇一個易于安裝、維護、檢修的位置，而且方便以后拆裝顯示、調(diào)試模塊PLICSCOM。②雷達料位計和罐壁之間距離至少200 mm，如果不能達到該距離要求，罐壁上的介質(zhì)黏附有可能會產(chǎn)生虛假回波而致雷達料位計測量示值不正常。③要避開進料口，以免產(chǎn)生虛假反射。④若雷達料位計安裝在接管上，則喇叭口天線必須從接管伸出來。該天線伸出接管至少10 mm，以減少由于接管產(chǎn)生的干擾回波。⑤在調(diào)試儀表的時候必需進行虛假回波的抑制。

5 雷達料位計的選擇

目前國內(nèi)外已有雷達料位計產(chǎn)品眾多品牌，考慮到硅粉的介電常數(shù)非常小系粉狀，而硅粉接收罐是碳鋼罐，碳鋼的介電常數(shù)很大，硅粉接收罐的底部會產(chǎn)生很強的信號致使硅粉在低料位段不能正常工作。另外在進出料罐的過程中硅粉的料位會呈現(xiàn)出不規(guī)則的堆角狀。對雷達波會產(chǎn)生折射，使返回的測量信號變?nèi)?，?yán)重時致雷達料位計無測量信號。為此我們對眾多的雷達料位計產(chǎn)品進行篩選。據(jù)調(diào)研德國VEGA公司的PS68型雷達料位計是特別針對測量固體和粉體料位而開發(fā)的，不但具有常規(guī)雷達料位計的優(yōu)點，且電子部件有獨特的設(shè)計、發(fā)射功率大、接受效率高，在強烈粉塵、低介電常數(shù)、物料的大堆角的工況影響下都能勝任。如在水泥廠的高達四五十米的生料均化庫的料位測量有著很好的業(yè)績。該雷達料位計產(chǎn)品還有著豐富、易操作的調(diào)試軟件，針對虛假回波的抑制功能可很方便地對罐底的假波信號進行抑制?；谏鲜鲆蛩氐目紤]，我們選擇采用VEGAPULS68雷達料位計。

6 儀表調(diào)試

本文以3.2 m的硅粉接收罐的料位設(shè)定為例。通過調(diào)整顯示模塊PLICSCOM進入基本調(diào)整:設(shè)置最小調(diào)整為4 m(零位)，對應(yīng)相應(yīng)的料位百分?jǐn)?shù)為0%;最大調(diào)整為0.8 m(滿度)，對應(yīng)相應(yīng)的料位百分?jǐn)?shù)為100%，介質(zhì)選擇固體顆粒，容器形狀選擇存儲容器等基本參數(shù)進行測量量程等必要參數(shù)的設(shè)定調(diào)試。在投運前我們使用PACTware軟件對硅粉接收罐進行虛假回波處理，由于是空罐，僅發(fā)現(xiàn)在罐頂接管處有一處假波并進行了假波抑制，雷達料位計正確示值為零料位。在正式投運后發(fā)現(xiàn)料位不是停在零料位處不變化或就是突然發(fā)生跳躍變化，料位示值與進出料罐硅粉量變化不同步，經(jīng)對雷達料位計的回波進行實時分析。發(fā)現(xiàn)罐底部的由于鐵質(zhì)材料(強介電常數(shù))發(fā)出的虛假波很強從而箝制了硅粉(弱介電常數(shù))料位。對此我們對罐底發(fā)出的虛假回波進行了抑制處理，從而使雷達料位計一直進入正常工作，準(zhǔn)確給出正確的料位測量信號并得到現(xiàn)場操作工的認(rèn)可。

7 實際測量中不同情況的實時波形

7.1 進料過程中的實時波形1(如圖1a)

7.2 進料過程中的實時波形2(如圖1b)

7.3 最高料位的實時波形(如圖1c)

經(jīng)測試發(fā)現(xiàn)，由于物料堆角變化沒有規(guī)則可言，故實時波形圖的實際料位回波圖形在相同料位處不盡相同。

8 結(jié)束語

在冷氫化裝置硅粉的計量中，采用VEGA雷達料位計，由于其長期穩(wěn)定性好、維修費用低，測量精度高，受環(huán)境和介質(zhì)的影響小。雷達料位計投入運行以來，一直工作正常，為冷氫化裝置的順利進料，正常生產(chǎn)起了重要的保障作用。消除了無物位測量而盲目操作的隱患，完善、優(yōu)化了硅粉進料工藝，節(jié)省產(chǎn)品成本，避免管道的堵塞，為冷氫化裝置的穩(wěn)定運行、高效穩(wěn)產(chǎn)奠定了堅實基礎(chǔ)，經(jīng)濟效益可觀。