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E+H雷達(dá)料位計(jì)在韶鋼第三煉鋼廠的應(yīng)用
閱讀：1781 發(fā)布時(shí)間：2013-1-17工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)物料的測(cè)量對(duì)生產(chǎn)很重要，物料測(cè)量不準(zhǔn)確，將會(huì)影響生產(chǎn)的順利進(jìn)行。韶鋼第三煉鋼廠2 號(hào)轉(zhuǎn)爐副原料上料系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)粉塵大、噪聲大、環(huán)境溫度高，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境相當(dāng)惡劣，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)物位檢測(cè)儀表提出了很高的要求。原來安裝的超聲波料位計(jì)對(duì)物位檢測(cè)準(zhǔn)確度較低。由于受現(xiàn)場(chǎng)電磁場(chǎng)的干擾，信號(hào)不穩(wěn)定，物位檢測(cè)不準(zhǔn)確，導(dǎo)致物料堆積在上料皮帶機(jī)上，需要經(jīng)常維護(hù)，且維護(hù)工作量大，不能滿足滿負(fù)荷的生產(chǎn)需求。E+H FMR250 料位計(jì)采用先進(jìn)的回波處理技術(shù)和數(shù)據(jù)處理技術(shù)，同時(shí)由于雷達(dá)波本身頻率高，穿透性能好的特點(diǎn)，E+H FMR250 雷達(dá)料位計(jì)能夠克服惡劣的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，準(zhǔn)確地對(duì)物位進(jìn)行連續(xù)測(cè)量。針對(duì)這種情況，綜合考慮儀表的特性，韶鋼第三煉鋼廠對(duì)2 號(hào)轉(zhuǎn)爐副原料料位檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造，于2010 年2 月采用 E+H 的FMR250 型雷達(dá)料位計(jì)進(jìn)行料位測(cè)量。 E+H：吳海鳳 ：
E+H FMR250 測(cè)量原理
E+H FM250 的變送器采用 DC24V，兩線制進(jìn)行供電，傳輸電纜采用屏蔽電纜，用以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)其他干擾信號(hào)進(jìn)行屏蔽。E+H FMR250 料位計(jì)采用先進(jìn)的回波處理技術(shù)和數(shù)據(jù)處理技術(shù)，同時(shí)由于雷達(dá)波本身頻率高，穿透性能好的特點(diǎn)，E+H FMR250 雷達(dá)料位計(jì)能夠克服惡劣的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，準(zhǔn)確地對(duì)物位進(jìn)行連續(xù)測(cè)量。 Micropilot是基于時(shí)間行程原理的“俯視式”測(cè)量系統(tǒng)，用于測(cè)量參考點(diǎn)（過程連接）與物料表面間的距離。天線發(fā)射微波脈沖信號(hào)，在被測(cè)物料表面產(chǎn)生反射，且反射的回波信號(hào)又被雷達(dá)系統(tǒng)所接收。E+H FMR250型雷達(dá)料位計(jì)的測(cè)量原理如圖 1 所示。
圖1 E+H FMR250測(cè)量原理圖
天線接收物料表面反射回的微波脈沖信號(hào)，并將其傳輸給電子部件。微處理器對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，識(shí)別微波脈沖在物料表面所產(chǎn)生的回波信號(hào)。參考點(diǎn)至物料表面間的距離與脈沖信號(hào)的運(yùn)行時(shí)間成正比：
D=Ct /2
其中 C 為光速。
空罐高度已知，則物位為：
L=E-D+A
其中 A 為修正值。
物位測(cè)量系統(tǒng)原理
E+H FMR250 型料位計(jì)采用兩線制進(jìn)行供電和信號(hào)輸出。整套料位檢測(cè)系統(tǒng)的原理圖如圖2 所示。
圖2 料位檢測(cè)系統(tǒng)原理圖 E+H：吳海鳳 ：
如圖 2 所示，三鋼廠2 號(hào)轉(zhuǎn)爐副原料料位檢測(cè)系統(tǒng)的物位傳感器安裝在現(xiàn)場(chǎng)，用以檢測(cè)料位信號(hào)，采用屏蔽線進(jìn)行信號(hào)傳輸，減少電磁干擾。配電隔離器、PLC 、上位機(jī)均在配電房和操作室，可在zui大限度上減少現(xiàn)場(chǎng)惡劣環(huán)境對(duì)系統(tǒng)的干擾，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度。配電隔離器對(duì)物位計(jì)提供直流24V 電源，接受變送器輸出的 4~20mA 標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，同時(shí)對(duì)輸入的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行光電隔離后輸入PLC ，經(jīng)由PLC 再把數(shù)據(jù)傳送到上位機(jī)上，供操作人員使用。
E+H FMR250型料位計(jì)的安裝
E+H FMR250 型料位計(jì)的安裝要求
由于雷達(dá)料位計(jì)是采用接受返回的雷達(dá)波的方式來計(jì)算空距，通過換算得出料位高度的，所以料位計(jì)的安裝位置對(duì)料位計(jì)的測(cè)量有至關(guān)重要的影響。雷達(dá)料位計(jì)安裝位置的選擇要遵循不能產(chǎn)生干擾回波的原則，干擾回波將直接影響測(cè)量數(shù)據(jù)。E+H FRM205 型雷達(dá)料位計(jì)的安裝位置的選擇如圖3所示。
圖3 E+H FMR250型雷達(dá)料位計(jì)安裝位置選擇
?。?）由罐的內(nèi)壁到安裝短管的外壁應(yīng)大于罐直徑的1/6（圖 3 中“1”所示距離），在任何情況下，儀表與罐內(nèi)壁間的距離不能小于 20cm。
（2）料位計(jì)不能安裝在罐頂?shù)闹行奈恢茫▓D 3 中“3”的位置），干擾回波會(huì)導(dǎo)致信號(hào)丟失。
（3）為了保持在上料過程中數(shù)據(jù)的穩(wěn)定，料位計(jì)不能安裝在上料口的上方（圖3 中“4”的位置）。若安裝在上料口上方，在上料過程中，下落的物料會(huì)造成回波干擾，使測(cè)量數(shù)據(jù)波動(dòng)，不能真實(shí)地反映上料情況。
?。?）為了避免造成虛假回波而影響測(cè)量，在信號(hào)波束內(nèi)不能安裝纖維開關(guān)、溫度傳感器、對(duì)稱裝置等可能造成回波的設(shè)備。
?。?）為了使安裝具有一定的靈活性，三鋼廠 2 號(hào)轉(zhuǎn)爐副原料系統(tǒng)所使用的料位計(jì)帶有萬(wàn)向節(jié)的安裝法蘭，可以很方便地對(duì)料位計(jì)天線的方向進(jìn)行調(diào)整。
E+H FMR250 型料位計(jì)安裝步驟
?。?）在罐頂合適的位置開孔，為了便于安裝料位變送器，可以加裝安裝短管。但是喇叭天線必須伸出安裝短管。由于機(jī)械結(jié)構(gòu)導(dǎo)致天線喇叭無法伸出安裝短管時(shí)，可以選用尺寸較短的安裝短管。
?。?）用螺絲固定安裝法蘭到安裝短管上，轉(zhuǎn)動(dòng)萬(wàn)向節(jié)接頭，使喇叭口天線朝向罐體的出料口，這樣能及時(shí)的反應(yīng)料位的變化。
?。?）擰緊固定螺絲，打開表頭顯示的蓋子，根據(jù)正負(fù)接好電源線，蓋好蓋子，儀表的安裝就完成了。
E+H FMR250料位計(jì)的調(diào)試
確定喇叭口的準(zhǔn)確方向
在料位計(jì)投入使用前需要根據(jù)工藝的具體要求對(duì)其參數(shù)進(jìn)行設(shè)定、調(diào)試，以滿足工藝的需求。安裝好之后要確定喇叭口天線的準(zhǔn)確方向。在料倉(cāng)空倉(cāng)的時(shí)候，查看料位計(jì)的回波曲線圖，通過轉(zhuǎn)動(dòng)料位計(jì)的萬(wàn)向節(jié)接頭，使喇叭口天線對(duì)準(zhǔn)料倉(cāng)出料口，然后微調(diào)，使回波曲線顯示的空罐高度與設(shè)計(jì)的罐高相符，記錄此數(shù)據(jù)，用于空罐標(biāo)定的參數(shù)設(shè)置。
各參數(shù)的設(shè)置
進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)定狀態(tài)，主要設(shè)定好表 1 中的參數(shù)，料位計(jì)即可進(jìn)行正確的測(cè)量。 E+H：吳海鳳 ：
E+H FMR250雷達(dá)料位計(jì)的日常維護(hù)及故障排除
E+H FMR250 料位計(jì)日常維護(hù)要點(diǎn)
（1）由于上料系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)粉塵大，需要對(duì)料位計(jì)的現(xiàn)場(chǎng)變送器加裝防塵裝置，以防止粉塵進(jìn)入變送器內(nèi)，損壞變送器內(nèi)部的電子元器件。
（2）E+H FMR250 雷達(dá)料位計(jì)支持 HART 協(xié)議通訊，技術(shù)參數(shù)的修改可以通過支持 HART 通訊協(xié)議的手持操作器（如 375 等）在配電器端進(jìn)行，而不必到現(xiàn)場(chǎng)。
?。?）由于韶鋼第三煉鋼廠安裝的 FMR250 料位計(jì)不帶反吹系統(tǒng)，需要定期對(duì)料位計(jì)的喇叭口天線進(jìn)行清灰處理，以確保測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確。
E+H FMR250 料位計(jì)常見故障排除
E+H FMR250 型料位計(jì)帶有自診斷功能，并以代碼的形式在表頭顯示出來，以幫助現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員排除故障。其故障代碼見表 2。
表2 料位計(jì)系統(tǒng)錯(cuò)誤信息
當(dāng)儀表系統(tǒng)沒有錯(cuò)誤提示，但測(cè)量數(shù)據(jù)仍然有故障時(shí)，需要檢查儀表安裝和參數(shù)設(shè)置，下面是在使用過程中遇到的問題及處理方法：
（1）料位計(jì)靜態(tài)檢測(cè)準(zhǔn)確，但在上料過程中所測(cè)得料位會(huì)下降，停止上料后，料位檢測(cè)回復(fù)正常。原因分析及處理方法：由于料位計(jì)天線偏轉(zhuǎn)角度太大，雷達(dá)波的投射路徑與下料路徑交叉，產(chǎn)生干擾回波，導(dǎo)致測(cè)量數(shù)據(jù)波動(dòng)、不準(zhǔn)。此時(shí)需要調(diào)整天線角度，使雷達(dá)波的投射路徑不與下料路徑交叉，但以能準(zhǔn)確反映料位變化為宜。
（2）測(cè)得的料位比實(shí)際料位偏高或偏低。原因分析及處理方法：根據(jù)料位的計(jì)算公式：L=E-D+A，可能是天線方向不對(duì)，或者參數(shù)設(shè)置不對(duì)。首先檢查料位計(jì)雷達(dá)波的投射方向能否準(zhǔn)確反映料倉(cāng)料位高度，調(diào)整天線到適當(dāng)角度后，故障仍不能排除，則修正量參數(shù)設(shè)置不對(duì)，此時(shí)需要根據(jù)料位高度調(diào)整公式L=E-D+A中的A 值（在 057 菜單中設(shè)定）。
（3）料位計(jì)表頭顯示的料位與上位機(jī)顯示料位不一致。原因分析及處理方法：在排除PLC 故障、配電器輸入輸出不一致的情況后，可考慮料位計(jì)的變送輸出量程參數(shù)設(shè)置與上位機(jī)量程不一致。通過修改變送輸出量程參數(shù) Max scale 046，使之與上位機(jī)量程一致。 E+H：吳海鳳 ：
三鋼 2 號(hào)轉(zhuǎn)爐雷達(dá)料位檢測(cè)系統(tǒng)從 2010 年2 月份改造投入使用以來，經(jīng)過一年的使用，料位檢測(cè)準(zhǔn)確，測(cè)量精度高，數(shù)據(jù)穩(wěn)定，耐高溫，抗干擾能力強(qiáng)，為轉(zhuǎn)爐上料系統(tǒng)提供了可靠的數(shù)據(jù)保證，解決了因料位檢測(cè)不準(zhǔn)造成的皮帶機(jī)堆料情況，減少了上料操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少了儀表系統(tǒng)的維護(hù)工作量，獲得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。