雷達液位計在番茄加工水力輸送系統(tǒng)的應用

李 鵬，劉中海，肖 莉，張國玉，辛紅彬，楊傳甲

（1.新疆冠農果茸股份有限公司，新疆維吾爾自治區(qū) 庫爾勒 841000；2.新疆冠農番茄制品有限公司，新疆維吾爾自治區(qū) 庫爾勒 841000）

長期以來，在番茄醬的水力流送工藝中，水力輸送系統(tǒng)物位的高低完全依靠人工觀察，受人員因素影響，可靠性低，無法做到實時跟蹤，易出現(xiàn)水處理系統(tǒng)溢料、跑料，造成原料和資源的浪費、生產環(huán)境污染，增加了生產成本。結合生產情況，選用合適的測量儀表替代人工觀察，可以提高生產的可靠性和連續(xù)性，降低生產的勞動強度。非接觸液位檢測是目前連續(xù)液位檢測最有潛力的產品，對比其他方法，該項技術顯示出最大的增長比例及技術優(yōu)勢。文章中選用德國E+H品牌FMR10系列雷達液位計進行連續(xù)非接觸式物位測量，具有低維護、高性能、高精度、高可靠性、使用壽命長等優(yōu)點。

1 FMR10雷達液位計

FMR10是基于行程時間原理（ToF）工作的“俯視式”測量系統(tǒng)，見圖1。天線發(fā)射雷達脈沖信號，信號在介質表面發(fā)生發(fā)射，反射信號又被儀表接收，測量參考點（過程連接）至介質表面間的距離。

圖1 工作原理示意圖Fig.1 The schematic diagram of working principle

2 FMR10雷達物位計在水力流送系統(tǒng)中的應用

液位測量計在化工生產中使用較為廣泛，常見的有就地指示液位計，如磁翻板液位計、玻璃管液位計、遠傳式液位計，如浮筒式液位計、靜壓式液位計、雷達式液位計、超聲波式液位計等。在番茄加工水力流送系統(tǒng)中，最常見的浮球式液位計，僅用于水池高低液位報警和離心泵的啟停，可靠性低，故障率較高。在番茄加工水力流送系統(tǒng)中，水和物料混合在流送槽內流動，摻雜有泥沙和番茄秧，情況較復雜，就地指示液位計、浮筒式液位計和靜壓式液位計在此不適用，需要一款測量精度高、非接觸式的液位計。常用的非接觸式液位計有雷達式液位計和超聲波式液位計，超聲波是機械波，其傳播速度與傳播媒介的狀態(tài)密切相關，故受影響的條件（溫度、壓力等）較多；而雷達液位計發(fā)射的是電磁波，波速與環(huán)境溫度、煙霧、壓力等沒有關系。因此，引入FMR10雷達液位計，進行番茄水力流送系統(tǒng)的連續(xù)非接觸式物位測量。FMR10雷達液位計為非接觸式、可連續(xù)測量的測量儀表，精度等級高，測量精度誤差范圍±5 mm，測量范圍較大，最大測距可達8 m。

在番茄水力輸送系統(tǒng)中可將該傳感器用于流送槽液位的測量，流送槽深度為1 000 mm，當料位達到980 mm時關閉進水閥門和放料閥。放料調節(jié)閥由流送槽料位信號PID連鎖控制，在PLC系統(tǒng)中將流送槽目標值設定為960 mm，當料位低于960 mm時打開放料閥，確保流送槽內水和物料的平衡，使生產連續(xù)平穩(wěn)運行。該傳感器還可用于水池液位測量，水池深度4 m，正常情況下有1臺三級水泵始終啟動（A/B/C3臺泵可自由切換），當液位達到3 200 mm時啟動備用B泵，當液位升高至3 600 mm時啟動備用C泵，當液位降低至1 000 mm時停止備用B泵和C泵，當液位降低至500 mm時停止所有水泵。

3 計水力流送系統(tǒng)中FMR10雷達物位的特點

測量精度高，測量范圍較大，不受介質影響；整體PVDF材質的外殼可以在戶外安裝使用，密封接線和整體封裝電子部件完全防水；具備藍牙功能，通過手機app即可完成調試校準，方便快捷；操作簡單，簡單設置3個主要參數(shù)即可滿足大多數(shù)應用要求。

4 FMR10雷達物位計在水力流送系統(tǒng)中的調校

（1）可通過smartblue藍牙連接后確認設備信息，如狀態(tài)信號、輸出電流、物位、距離等，見圖2。

圖2 設備信息界面 Fig.2 Theequipment information interface

（2）基本設置?？筛脑O備位號、距離單位，根據(jù)現(xiàn)場實際情況進行空標和滿標設置，見圖3。

圖3 基本設置界面 Fig.3 The basic setting interface

（3）高級設置。①可設置評估靈敏度，一般選擇高電平（小的液位信號和干擾都能很好的被識別）；②可設置速度變化，根據(jù)被測物位的期望選擇進料或出料速度，如對液位控制要求較高，一般選擇快速＞1m（40 in）/min，會實時跟蹤，液位刷新頻率0.5 s；如需通過液位控制電機的頻率，一般選擇標準＜1 m（40 in）/min，液位刷新頻率2 s，對電機起到保護作用。③可設置輸出模式，如需顯示罐體或者料倉剩余的空間，選擇空高模式；如要顯示當前的實際液位，選擇物位（線性化值）模式，一般常用選擇物位（線性化值）模式。見如圖4。

圖4 高級設置界面Fig.4 Theadvanced setting interface

5 FMR10雷達物位計安裝及注意事項

安裝方式如圖5。

圖5 雷達液位計安裝方式Fig.5 The installation modeof radar level gauge

注意事項：①測量水力流送系統(tǒng)液面與液位計探頭要保持垂直；②安裝應高于水力流送槽壁400 mm，最佳位置是流送槽正中間，可避免流送槽壁對雷達波的干擾；③液位計不能安裝在出料口上方，盡可能減少因漩渦和氣泡造成雷達波回傳衰減，液位測量不準確；④儀表在戶外安裝使用時，建議安裝防護罩，避免陽光直射，在炎熱氣候的地區(qū)要特別注意。

6 FMR10雷達物位計常見問題處理及日常維護

FMR10雷達物位計在應用過程中，也會出現(xiàn)一些問題，如測量值躍變、測量值無變化、輸出超量程等?，F(xiàn)將易出現(xiàn)的故障列舉如下:

①測量值在一定區(qū)間內來回躍變。應排查是否被測液面不穩(wěn)定，或雷達液位計探頭上有異物附著，如水珠，會使測量結果出現(xiàn)波動；②測量值無變化。雷達波回傳距離一致，應檢查液位計探頭下方有無遮擋物；③輸出超量程。出現(xiàn)此類情況可能是雷達液位計探頭與液面不垂直；液面有擾動，或有泡沫；雷達探頭上異物附著，需調整探頭方向、清洗探頭等。

FMR10雷達物位計主要由電子元件和探頭構成，一體式構造，在使用中極少發(fā)生故障。使用中偶爾會遇到探頭有黏著物，只要定期檢查和清理，且清理時忌用硬度過大或含油污的布擦拭，以免造成探頭損傷或失波。

7 結語

FMR10雷達物位計的應用，解決了多年來番茄醬生產水力輸送系統(tǒng)物料平衡控制的難題，使生產連續(xù)平穩(wěn)，提高生產效率，效果顯著，且質量可靠，維護少，可廣泛用于番茄加工水力輸送系統(tǒng)中的液位測量。