引言
雷達(dá)料位計(jì)的應(yīng)用，干熄焦是相對(duì)于濕熄焦而言，采用惰性氣體熄滅熾熱焦炭的一種熄焦方法。我國干熄焦技術(shù)應(yīng)用，開始于20世紀(jì)八十年代，進(jìn)入21世紀(jì)，干熄焦技術(shù)在我國的研究和應(yīng)用日臻成熟，目前，國內(nèi)干熄能力位于世界第一位。干熄爐預(yù)存室料位是干熄焦系統(tǒng)中一個(gè)不可缺少的重要工藝檢測參數(shù)，為保障焦炭生產(chǎn)的連續(xù)、安全、穩(wěn)定，必須獲得真實(shí)、準(zhǔn)確的預(yù)存室料位，過高或過低都會(huì)影響生產(chǎn)的連續(xù)性和系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
1預(yù)存室料位檢測的發(fā)展情況
預(yù)存室料位的被測介質(zhì)為1000℃左右的紅焦，考慮到紅焦在干熄過程中的介質(zhì)特性和工況條件，對(duì)預(yù)存室料位的設(shè)計(jì)一般采用非接觸的測量方式，主要有兩種：一種是射線料位計(jì)。在干熄焦發(fā)展初期，干熄爐預(yù)存室料位檢測采用的是射線料位計(jì)，在極端的工況條件下，這種料位測量的可靠性、靈敏度和精度是比較高的，使用壽命也很高。但射線料位計(jì)經(jīng)過長時(shí)間運(yùn)行，輻射源會(huì)逐漸衰減，從而影響測量效果，加大維護(hù)量，同時(shí)存在輻射源泄漏的風(fēng)險(xiǎn)。另一種為雷達(dá)料位計(jì)。隨著干熄焦技術(shù)的發(fā)展，雷達(dá)料位計(jì)逐漸開始應(yīng)用在預(yù)存室料位檢測中，采用高頻段，窄波束角的雷達(dá)波，能夠適應(yīng)干熄爐惡劣的工況條件。雷達(dá)料位計(jì)具有準(zhǔn)確安全、可靠性高、精度高、抗粉塵干擾等優(yōu)點(diǎn)，操作簡單且安裝調(diào)試方便。
由于人們心理上對(duì)放射線料位計(jì)的疑慮和抵觸，已有一些單位通過實(shí)施技術(shù)改造，將射線料位計(jì)改為雷達(dá)料位計(jì)。在近幾年新設(shè)計(jì)的項(xiàng)目中，往往使用雷達(dá)料位計(jì)取代射線料位計(jì)。
2雷達(dá)料位計(jì)的工作原理
雷達(dá)波是一種電磁波，可以穿透干熄爐中的粉塵等干擾源，雷達(dá)料位計(jì)利用電磁波的物理性能來進(jìn)行料位測量，通過位于預(yù)存室頂部探頭天線發(fā)射連續(xù)調(diào)頻的高頻雷達(dá)波對(duì)干熄爐內(nèi)紅焦料位進(jìn)行連續(xù)的檢測。當(dāng)雷達(dá)波信號(hào)經(jīng)紅焦表面反射后，回波被天線接收，分析該反射波與發(fā)射波之間的頻率差異，計(jì)算出間隔時(shí)間，從而獲知空間高度，進(jìn)而反映出物位高度。
通過公式：
式中：h——物位高度；H—安裝高度；V——雷達(dá)波的速度。V=C=300000km/s；T——雷達(dá)波從發(fā)射到接受的間隔時(shí)間。可以精確計(jì)算出料位。雷達(dá)料位計(jì)的設(shè)備組成：雷達(dá)料位計(jì)由耐高溫材質(zhì)的錐形雷達(dá)天線、天線吹掃裝置、雷達(dá)頭、爐體連接基座、隔溫透波裝置、導(dǎo)波管、變送處理單元（發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、電源及顯示器、還有數(shù)據(jù)錄取設(shè)備、抗干擾設(shè)備等輔助設(shè)備）、保護(hù)箱、安裝附件、專用通訊器及電纜、編程工具、調(diào)試維護(hù)設(shè)備等組成。高溫雷達(dá)料位計(jì)選用220V.AC供電，在料位計(jì)內(nèi)部通過軟件換算，可以現(xiàn)場顯示出當(dāng)前干熄爐內(nèi)的紅焦物料高度。輸出4~20mA標(biāo)準(zhǔn)模擬量信號(hào)疊加上HART協(xié)議；方便進(jìn)入控制系統(tǒng)，使用手操器進(jìn)行調(diào)試。
3雷達(dá)料位計(jì)的安裝使用
能否獲得準(zhǔn)確的測量值，取決于反射波信號(hào)的接受效果，選擇的安裝位置應(yīng)能將雷達(dá)波準(zhǔn)確的反射回雷達(dá)天線，減少干擾物反射干擾波，使雷達(dá)料位計(jì)可以正確的反映真實(shí)料位。避免在發(fā)射角內(nèi)有造成假反射的物體，特別要避免在距離天線最近的1/3錐形發(fā)射區(qū)內(nèi)有阻礙物體，障礙越近，虛假發(fā)射信號(hào)越強(qiáng)。被測介質(zhì)為固體物料時(shí)，因介質(zhì)會(huì)有一個(gè)堆焦，雷達(dá)安裝時(shí)要傾斜一定的角度。對(duì)于安裝在預(yù)存室頂部的雷達(dá)料位計(jì)，一般安裝在預(yù)存室錐頂端，料位計(jì)的安裝以干熄爐砌筑縣中心為基準(zhǔn)點(diǎn)，安裝角度考慮到能夠精確測量到上極限料位，設(shè)計(jì)專用的測量通道，避免移動(dòng)機(jī)械碰撞。
正常作業(yè)時(shí)，預(yù)存室內(nèi)的溫度高達(dá)1050℃（最高1100℃），高溫介質(zhì)的熱傳導(dǎo)和熱輻射，會(huì)對(duì)料位計(jì)發(fā)射探頭造成損害。設(shè)計(jì)時(shí)一般使用氮?dú)庾詣?dòng)吹掃來實(shí)現(xiàn)設(shè)備的冷卻和清掃。也可以通過隔溫透波裝置將預(yù)存室上開的孔密封住，雷達(dá)通過隔溫透波裝置來測量預(yù)存室內(nèi)料位，隔溫透波裝置耐溫應(yīng)能達(dá)到1200℃以上，而且表面需做抗粘附處理，防止吸附揮發(fā)的粉塵。
4雷達(dá)料位計(jì)存在的問題
4.1雷達(dá)天線易結(jié)焦粉問題
結(jié)焦會(huì)對(duì)測量結(jié)果造成影響，目前的一般在設(shè)計(jì)應(yīng)選用表面需做抗粘附處理的隔溫透波裝置同時(shí)采用氮?dú)獯祾叩姆绞郊右郧鍜摺?/p>
4.2雷達(dá)料位計(jì)的死區(qū)問題
通常雷達(dá)料位計(jì)都存在一個(gè)死區(qū)問題，在死區(qū)空間內(nèi)，雷達(dá)料位計(jì)無法正常工作。在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將安裝位置高于上極限料位一定距離，該距離需大于雷達(dá)料位計(jì)的死區(qū)范圍，以避免雷達(dá)料位計(jì)工作在死區(qū)范圍內(nèi)，造成料位無法顯示。
5結(jié)語
雷達(dá)料位計(jì)具有適應(yīng)復(fù)雜的工況條件和無污染的優(yōu)勢，與射線料位計(jì)相比對(duì)操作和維護(hù)人員有更好的安全性。測量精度高，無移動(dòng)部件，與被測物料不接觸，無需經(jīng)常維修和再標(biāo)定，對(duì)灰塵不敏感，適用于干熄爐內(nèi)高溫及多粉塵的工況。在我公司設(shè)計(jì)的濟(jì)鋼干熄焦、柳鋼干熄焦、河南順成干熄焦，四川達(dá)鋼干熄焦等工程中已經(jīng)成功投用，完全能夠達(dá)到工藝要求，效果良好。隨著其價(jià)格的進(jìn)一步降低，性價(jià)比的提高，應(yīng)用將會(huì)越來越廣泛，在料位測量中發(fā)揮越來越重要的作用。
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