淺談料倉料位測量裝置在鋼鐵生產中的應用

秦久蓮，鄭 芳

（唐鋼微爾自動化有限公司 河北 唐山 063000）

1 料倉料位測量裝置的產生背景

料倉是為了提高生產效率，提前將需要使用的物料進行配比的容器，是鋼鐵工業(yè)生產的重要組成部分。料倉料位計是對容器中物料高度的變化進行實施檢測的儀表，又稱為料位變送器、料位控制器、料位儀、物位計等等，直接為鋼鐵工業(yè)生產提供實時的操作依據。目前普遍使用的料倉料位測量儀器包括雷達物位計、超聲波料位計、投入式重錘料位計、電容料位計等種類，但是由于鋼鐵產業(yè)實際生產的環(huán)境比較復雜惡劣、探測介質的易于損壞等原因，經常造成這些常規(guī)儀表不能正常工作，從而導致料倉料位不能正常檢測，影響生產的正常順利運行。迫切需要一種新的料倉料位計來解決上述問題，以降低生產故障率，減少人工維護成本，達到提高生產效率和準確率的目的。

2 料倉料位測量裝置的應用現狀

在鋼鐵生產中，煤粉倉作為高爐噴煤系統(tǒng)的原料庫，料倉料位是直接影響噴煤操作的重要參數，數據準確程度直接決定制粉系統(tǒng)是否能正常進行，從而影響整個煉鐵過程是否能政策進行。某煉鐵廠3200㎡高爐煤粉倉高25米，直徑8米，煤粉倉上部需要隨時輸入煤粉，下部隨時輸出煤粉，有時還需要從煤粉倉下部操作充入氮氣進行返粉用來防止料倉內煤粉結塊而影響使用，由于料倉內懸浮物煤粉很多，從投產開始，先后采用了幾種料位計——雷達物位計、超聲波料位計、重錘料位計、電容料位計，用以解決料位數據實時性和準確性的問題，但是上述幾種料位計都不能滿足測量操作的要求，對鋼鐵工業(yè)生產造成了影響。

雷達料位計是基于時間行程原理的測量儀表，雷達波以光速運行，運行時間通過電子部件被轉換成物位信號，探頭發(fā)出高頻脈沖信號并沿纜繩傳播，當脈沖信號遇到物料表面時反射回來被儀表內的接收器接收，并將距離信號轉化為物位信號。由于物料波動和隨機噪聲等因素的影響，檢測信號中會混有大量噪音，所以對物料準確性有很大影響；而且還會伴有探頭結疤和頻繁故障等多種情況，都會對料位的準確性造成影響，從而影響鋼鐵工業(yè)生產。

超聲波料位計在物位測量過程中，超聲波信號由超聲波探頭發(fā)出，經液體或固體物料表面反射后折回，由同一個探頭接收，測量超聲波的整個運行時間，由超聲波發(fā)射至接收所經歷的整個運行時間乘以聲速就可以計算出料位高度，從而得出物位的測量結果。但是由于空氣溫度高低會影響聲波的傳播速度，因此還需要測量空氣溫度以修正聲速；而且由于料倉內的粉塵影響、凹凸面影響以及噪音等非接觸式影響等因素，都會造成測量數據不準確，不適用于鋼鐵加工生產的復雜惡劣環(huán)境。

重錘料位計直接測量料倉內頂部無料空間距離，間接測量料倉內的物料高度。重錘料位計分為手動重錘料位計和自動重錘料位計。手動的重錘料位計由于傳統(tǒng)的攬式重錘容易發(fā)生斷錘、埋錘、亂繩，而且需要手動控制，并且料倉內物料液面不平，會造成數據影響，從而影響生產的順利進行。自動重錘料位計由伺服電機、懸有重錘的鋼絲繩、料位發(fā)信裝置以及帶有PLC的顯示儀表所組成。啟動后，PLC發(fā)出降錘信號，伺服電機轉動放下重錘，當重錘碰到料面后，發(fā)信裝置發(fā)出信號給PLC，重錘停止下降并且發(fā)出升錘信號，伺服電機反轉，重錘上升，并且發(fā)出料位信號值到顯示儀表上。自動重錘料位計克服了傳統(tǒng)手動重錘料位計的容易發(fā)生斷錘、埋錘、亂繩以及不需手動控制的缺點，但是沒有解決數據不準確性的問題，所以也同樣不適用于鋼鐵工業(yè)生產的復雜惡劣環(huán)境。

電容料位計是依據電容感應原理，使傳感器與容器組成一個電容器的兩電極，電容值隨容器內物料介質的物位改變而變化，并轉換為相應的物位輸出信號，當被測介質浸汲測量電極的高度變化時，引起電容的變化。由于被測量介質的不穩(wěn)定會造成誤差，所以不適用于現代生產。

上述幾種類型的料倉料位計均存在不同的缺點，從而導致料倉料位測量的準確性和實時性差，需要一種全新的料倉料位計取代用以提高生產效率。

3 料倉料位測量裝置概述

料倉料位測量裝置，由料位測量部分、料位測量移動部分、測量信號傳輸和控制部分組成，其中料位測量部分包括測量筒、核輻射源、射線接收器和配重塊；料位測量移動部分包括排線輪、減速電機、限位開關、限位擋板、電位器；測量信號傳輸和控制部分包括電子轉換單元、PLC控制器、換向單元、料位轉換單元和顯示單元。

測量筒位于料倉內部，數量為兩支，并排平行排列，如果料倉內溫度偏高，為避免測量筒及內部構件損壞，可將測量筒至于料倉外壁。核輻射源和射線接收器分別在兩支測量筒內垂直放置，核輻射源的射線發(fā)生位置與射線接收器的射線接收位置相對應，分別通過線纜與兩個排線輪相連接，配重塊位于測量筒內通過線纜連接在射線接收器下方。

射線接收器的信號輸出端和電子轉換單元相連接，電子轉換單元與PLC控制器相連接，從而將射線接收器接收到的信號傳送到PLC控制器上，限位開關的信號輸出端和換向單元的信號輸出端分別與PLC控制器相連接，換向單元的另一端與減速電機相連接。換向單元將PLC控制器的指令傳送到減速電機從而控制減速電機的轉速。電位器固定在減速電機軸上，另一端與料位轉換單元相連接，限位開關不起限位作用時，PLC控制器將指令傳輸給換向單元，使減速電機按照PLC控制器指令上下運行，上限位減速電機下行，下限位減速電機上行。限位擋板安裝在排線輪的輪軸上，位于兩個限位開關之間，當限位開關起到限位作用時，限位開關隨著排線輪的轉動而移動，接觸限位擋板，從而控制上下限。減速電機的鏈條齒輪與排線輪的鏈條齒輪齒數相同，模數相同，電位器與減速電機軸心相同、轉數相同，從而保證了數據測量的同步性、準確性。

料位轉換單元分別與PLC控制柜和電位器相連接，以達到料位探測的同步性和實時性。顯示單元與PLC控制器相連接，將數據實時反應在PLC控制器上。

4 料倉料位測量的應用效果及前景

現代化鋼鐵生產中，不僅僅是對生產效率，同時對生產精度也有很高的要求。為了節(jié)省人工費用，自動化程度的要求也越來越高。料倉料位裝置由于核輻射源的特殊性，做到了探測源與測量物質無接觸，避免了高溫、粉塵等惡劣的工作環(huán)境對探測源的影響。由于減速電機的鏈條齒輪與排線輪的鏈條齒輪模數相同，齒數相同，同時電位器與減速電機軸心相同、轉數相同，保證了測量數據的實時性、準確性，這種裝置將核輻射儀表與自動化技術完備結合，做到了料倉料位測量的穩(wěn)定性以及精準性，對密封式和非密封式料倉，高溫、高壓、毒害性、腐蝕性、密閉性等各種惡劣環(huán)境均能適用，而且自動化技術的應用降低了人工維護等費用，具有高效、便捷，易于維護，使用范圍廣泛的優(yōu)點。

5 結語

綜合上述內容，料倉料位測量裝置克服了傳統(tǒng)料位測量裝置的不穩(wěn)定性以及不準確性等缺點，加之與自動化技術的完備結合，具有實時性、高效性、準確性等優(yōu)點，可廣泛應用于各種工況復雜的惡劣生產環(huán)境，應積極推廣到鋼鐵生產加工以及其他要求大直徑、大厚度料倉的料位測量領域，以減少現代生產加工的人工成本和維護成本。