料位開關(guān)在氧化鋁廠的應(yīng)用及常見問題

摘 要：在工業(yè)生產(chǎn)中，料位開關(guān)作為基本的儀表得到了廣泛的使用，但在使用過程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)異常情況，例如產(chǎn)品工作異常，料位開關(guān)無法正常使用，嚴(yán)重影響到了企業(yè)的生產(chǎn)工作，經(jīng)排查很多都是對(duì)產(chǎn)品使用不當(dāng)或是安裝不當(dāng)所造成的。本文通過對(duì)料位開關(guān)使用過程中常見問題進(jìn)行闡述，結(jié)合筆者實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，提出料位開關(guān)使用改進(jìn)措施。

關(guān)鍵詞：氧化鋁廠；料位開關(guān)；常見問題

中圖分類號(hào)：TQ172.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）14-0220-02

前 言

在我廠，核儀表主要應(yīng)用于氧化鋁廠測量料位、料位開關(guān)、密度，分布在原料車間，溶出車間，蒸發(fā)車間，分解車間，還有焙燒平盤，其中溶出車間占了很大一部分，主要用于溶出緩沖罐的限位測量，閃蒸槽的連續(xù)料位測量，其他車間的核儀表都是用于密度測量。核儀表主要由γ射源和Gammapilot M兩部分組成，但不同的應(yīng)用有不同的工作原理。筆者的主要工作是密度計(jì)調(diào)校，關(guān)閉射源、打開射源。由于核儀表有輻射，而Gamma射線是一種很強(qiáng)的電磁波。我們?nèi)梭w在自然界中都受到各種各樣的輻射，不過都很小，通過比較我們了解到電離輻射對(duì)人體傷害的重要性。其中最重要的一個(gè)就是人的輻射劑量的限制，被輻射的劑量在人體內(nèi)是一個(gè)積累的量，一個(gè)人一生輻射的照射量不能超過400msv，普通人的輻射劑量標(biāo)準(zhǔn)是6msv/a，我國控制在5msv/a，工作人員不能超過20msv/a。所以在我們工作的過程中，能盡量避免照射的就盡量去避免，輻射的防護(hù)主要有3個(gè)基本措施：①屏蔽，屏蔽是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，做到有效的屏蔽才能保證自己與別人都不受到無必要的傷害；②時(shí)間，減少在輻射范圍內(nèi)逗留的時(shí)間，可以縮短所受到的輻射傷害；③距離，一般來說，距離越遠(yuǎn)所受到的傷害就會(huì)越小，在我們廠的核儀表中，射源都屬于4類源，在屏蔽所允許的范圍內(nèi)是1m。

1 料位開關(guān)的類型

1.1 射頻導(dǎo)納式物位控制器

射頻導(dǎo)納式物位控制器的工作原理為：基于高頻技術(shù)，通過電子線路在探頭上產(chǎn)生一個(gè)小功率射頻信號(hào)，敏感元件為探頭，電子線路接收來自物位介電常數(shù)引起的信號(hào)變化，及時(shí)做出相應(yīng)的反應(yīng)。因?yàn)檫@些反應(yīng)包括電導(dǎo)量的變化和電容量的變化，所以電子線路處理的是阻抗和容抗的綜合變化信號(hào)，處理完成后就轉(zhuǎn)化為開關(guān)信號(hào)進(jìn)行信號(hào)的輸出處理。射頻導(dǎo)納式物位控制器在電容測量的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，測量結(jié)果更為精準(zhǔn)，防掛料性能更佳，工作更加可靠。一般情況下，射頻導(dǎo)納料位開關(guān)可以用于斗提底部、各種存儲(chǔ)庫和篦冷機(jī)灰斗等部位。

1.2 音叉式料位開關(guān)

音叉式料位開關(guān)被廣泛的應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場，它具有靈敏度高、不怕掛料和不怕沖擊的特點(diǎn)。音叉式料位開關(guān)的工作原理為：基于安裝在音叉基座上的一對(duì)壓電晶體，促使音叉在一定共振頻率下振動(dòng)。在被測介質(zhì)和音叉相互接觸時(shí)，音叉的振幅和頻率就會(huì)改變，智能電路會(huì)檢測、處理這些細(xì)微的變化，并且將其轉(zhuǎn)換為一個(gè)開關(guān)信號(hào)。一般而言，音叉式物位開關(guān)采取側(cè)裝的方法進(jìn)行安裝，如若兩級(jí)之間堆積了大量的大顆粒物料，就會(huì)引起誤動(dòng)，所以這個(gè)料位開關(guān)比較適合小顆粒物料和粉料的測定。

1.3 電容式料位開關(guān)

電容式料位開關(guān)一般用于液態(tài)、粉末狀、顆粒狀和塊狀物料的測量。電容式料位開關(guān)的工作原理為：把無線電頻率施加在探頭上面，連續(xù)分析周圍的環(huán)境，因?yàn)樗薪橘|(zhì)的導(dǎo)電性和介電常數(shù)都異于空氣，所以在探頭接觸到介質(zhì)時(shí)，就會(huì)引起微小電容量的變化，這個(gè)變化會(huì)被電路檢測到，并被轉(zhuǎn)換成為開關(guān)信號(hào)進(jìn)行輸出。

2 限位開關(guān)的工作原理

2.1 物位限位探測原理

γ射源和Gammapilot M分別安裝在容器相對(duì)的兩側(cè)，其安裝高度就是期望的限位高度。Gammapilot M將接受到的輻射強(qiáng)度轉(zhuǎn)換為一個(gè)百分?jǐn)?shù)。0%代表射線通路完全暢通，即物位低于限位值。100%代表射線通路完全被覆蓋，即物位高于限位值。

2.2 信號(hào)計(jì)算

物位限位探測輸出信號(hào)是在零和滿刻度之間（如4...20mA）的線性信號(hào)，并可進(jìn)入控制系統(tǒng)計(jì)算。如果需要繼電器輸出，E+H的過程變送器可以提供：RTA421：用于非防爆場合，不帶WHG和SIL認(rèn)證；RMA421：用于防爆場合，帶WHG和SIL認(rèn)證。

左：物位限位探測中輸出信號(hào)是在零和滿刻度之間的線性信號(hào)；右：如果需要繼電器輸出，E+H的過程變送器RMA422（或RTA421）可以提供。

在與RMA422連接時(shí)的防爆認(rèn)證中，需要遵守以下安全指南：①XA303F：Gammapilot M的ATEX II2G認(rèn)證；②XA304F：Gammapilot M的ATEXII2D認(rèn)證；③XA003R：RMA422的ATEX II（1）GD認(rèn)證。

在與RMA422連接時(shí)的SIL認(rèn)證時(shí)，需要遵守：①依據(jù)IEC61508標(biāo)準(zhǔn)Gammapilot M符合SIL2；②依據(jù)IEC61511標(biāo)準(zhǔn)RMA422符合SIL2。

2.3 測量范圍

物位限位檢測：物位限位探測測量范圍近似為點(diǎn)探測。它由閃爍棒的厚度來確定（約為40mm）。

2.4 安裝條件

限位檢測的安裝條件：①在限位檢測中，Gammapilot M應(yīng)在希望的限位點(diǎn)高度上水平安裝；②源盒的放射角必須精確地對(duì)準(zhǔn)Gammapilot M的測量范圍。遵守Gammapilot M的測量范圍標(biāo)記；③射源保護(hù)器和Gammapilot M與容器之間應(yīng)盡可能的接近。任何進(jìn)入放射角范圍內(nèi)的通路都必須阻斷以防止人或身體的任何部分（手、手臂、頭）進(jìn)入放射區(qū)；④為了延長使用壽命，Gammapilot M應(yīng)該避免被日光直接照射，如需要應(yīng)安裝遮陽罩。

2.5 操作條件

限位檢測推薦使用發(fā)射角為α=5°的QG020/100型源盒，如果使用大的發(fā)射角（20°或40°），應(yīng)確保射線水平。為此QG020/100采用小孔水平定位安裝。

3 限位開關(guān)標(biāo)定方法

3.1 背景標(biāo)定

限定開關(guān)標(biāo)定時(shí)，滿足以下情況：放射源關(guān)閉。盡可能完全覆蓋輻射路徑。為了記錄在Gammapilot M安裝位置的自然背景輻射，需要進(jìn)行背景標(biāo)定。將會(huì)從所有測量脈沖率中自動(dòng)減去背景輻射脈沖率，也就是說：只計(jì)算和顯示從應(yīng)用放射源發(fā)出的脈沖率。與應(yīng)用放射源的輻射不同，背景輻射在整個(gè)測量過程中幾乎保持不變。因此，不服從Gammapilot M的自動(dòng)衰減補(bǔ)償。

3.2 覆蓋標(biāo)定

滿足以下情況：放射源開啟；盡可能完全覆蓋輻射路徑；在標(biāo)定過程中，如果不能完全覆蓋輻射路徑，還可以關(guān)閉放射源再進(jìn)行覆蓋標(biāo)定，這是模擬完全覆蓋的一種方法。這種情況下，覆蓋標(biāo)定與背景標(biāo)定一樣。因?yàn)楸尘拜椛涞拿}沖率自動(dòng)的被扣除，顯示的脈沖率應(yīng)該為0cps。

3.3 空置標(biāo)定

滿足以下情況：放射源開啟，盡可能排空罐內(nèi)料漿。限位開關(guān)在我廠主要應(yīng)用于料位報(bào)警，其裝置安裝于溶出工段緩沖器上，實(shí)現(xiàn)料位的低報(bào)、高報(bào)、高高報(bào)的報(bào)警。

4 料位開關(guān)常見問題

在工作過程中易遇到以下幾種狀況，現(xiàn)列舉出來，以供交流。

（1）電源供電不正常，表現(xiàn)為指示燈不亮，料位開關(guān)不工作。應(yīng)檢查線路連接通斷情況、電源開關(guān)是否合上，恢復(fù)電源正常供電。

（2）料位報(bào)警，用r輻射輻射儀檢測是否誤報(bào)。如是誤報(bào)檢查料位轉(zhuǎn)換開關(guān)，料位一體化變送器，信號(hào)隔離器，進(jìn)行調(diào)?；驈?fù)位。如果不是誤報(bào)，則配合工藝人員對(duì)緩沖罐的進(jìn)行排汽（低料位）、壓氣（高料位）處理，消除報(bào)警。

（3）連鎖設(shè)備不能啟動(dòng)，主要存在于停汽檢修進(jìn)行作業(yè)恢復(fù)信號(hào)時(shí)，信號(hào)線接錯(cuò)（低料位轉(zhuǎn)換開關(guān)為有料斷開，沒料閉合。高料位轉(zhuǎn)換為有料閉合，沒料斷開。高高料位轉(zhuǎn)換為有料閉合，沒料斷開），使高低報(bào)警信號(hào)連接錯(cuò)誤，造成連鎖設(shè)備不能啟動(dòng)。

（4）連鎖設(shè)備啟動(dòng)后迅速跳停，主要存在于停汽檢修進(jìn)行作業(yè)恢復(fù)信號(hào)時(shí)，高高報(bào)、高報(bào)、低報(bào)料位信號(hào)線交叉接錯(cuò)時(shí)，表現(xiàn)為投入流程使用時(shí)，連鎖設(shè)備迅速跳停。

（5）緩沖罐高低料位出現(xiàn)交叉頻繁報(bào)警，其表現(xiàn)有：正常報(bào)警，表現(xiàn)為生產(chǎn)控制不當(dāng)，引起液位波動(dòng)過大；高低料位的脈沖率相似，需重新標(biāo)定；緩沖罐內(nèi)部結(jié)疤。

在筆者工作的核儀表組內(nèi)，曾經(jīng)遇到過“頻繁出現(xiàn)低料位報(bào)警，后又出現(xiàn)高料位報(bào)警”的故障。去到現(xiàn)場，查看限位開關(guān)顯示屏?xí)r發(fā)現(xiàn)高低料位信號(hào)的橫杠高度相似（故障狀態(tài)如圖5），初步判定限位開關(guān)出現(xiàn)此故障報(bào)警可能是由于工藝方控制不當(dāng)，引起液面波動(dòng)太大，發(fā)生了高低料位交叉報(bào)警。于是，我們與工藝方聯(lián)系，請(qǐng)他們調(diào)節(jié)控制手段使緩沖罐的液位平穩(wěn)，后發(fā)現(xiàn)故障排除。這充分說明了此情況非我們放射性液位開關(guān)誤報(bào)，屬正常報(bào)警的典型。

5 結(jié) 語

總而言之，在企業(yè)的生產(chǎn)實(shí)踐活動(dòng)中，料位開關(guān)具有非常重要的作用。料位的正常工作對(duì)促進(jìn)企業(yè)生產(chǎn)效率提升意義重大，上文通過對(duì)料位開關(guān)的工作原理進(jìn)行闡述，并且對(duì)料位開關(guān)使用過程中的常見問題，以期提升料位開關(guān)的使用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

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[2]李小強(qiáng)，賈德強(qiáng).核料位開關(guān)在密閉容器物位測量中的應(yīng)用[J].機(jī)械研究與應(yīng)用，2011，24（06）：115～116.

收稿日期：2018-4-11

作者簡介：龍秀菊（1982-），女，助理工程師，大專，主要從事核儀表調(diào)試維護(hù)等方面工作。