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雷达物位计实现储存库(仓)散状物料的体积测量

作者: 来源: 发布时间:2017-11-13 16:55:05

         在现代工农业生产中,对各种储存库(仓)中储存的物料量的检测至关重要。水泥行业生料库、均化库、熟料库、成品水泥库、储煤库等的物料量检测都涉及到对储存库物料的体积测量。只要测量出物料的体积就清楚地知道了储存库的剩余容量,根据物料的堆积密度也可以换算出物料的库存总质量,为科学调度和指导生产提供了重要的依据。因此用户对储存仓物料体积测量的需求十分迫切。

 
1 现状分析
        储存库通常体积很大,可存储物料的量也很大,因此很难通过直接称重的方法来实现储存物料量的检测,物料量的测量通常通过对料仓内料位的测量来实现。因为料仓的结构和尺寸是已知的,因此料仓的横截面积可通过计算得出,测量出料位信息则储存物料的总体积就可以测算出来。因此各类储存库普遍采用物位计来进行料位检测。
雷达物位计实现储存库(仓)散状物料的体积测量
        固体散状物料是堆积在一起的大量未经包装的块状、粒状、粉状物料,物料流动性较差造成物料在堆积时有休止角。表1列出了部分物料的休止角,休止角的大小和物料种类、粒度、水分等因素都有关系,因此列出的休止角仅供参考。各类储存库体积一般都很庞大,进料出料情况复杂,再加上物料的休止角因素造成料形极其复杂,料面高低落差很大。各类水泥储存库由于存储的是粉状物料,这类情况尤其严重。
部分物料的休止角
        目前市场上的各类物位检测仪表绝大多数都是单点物位检测仪表,这对于储存仓内液体物料的体积测量是没有问题的,但对于固体散状物料的体积测量问题严重。这是因为液面很平整单点液位可以代表整个液面的液位,而固体散状物料表明起伏不平,单点物位很难代表整体物位情况,从而造成了较大的体积测量误差。要解决该问题则需要对料位情况进行全面检测,测量出整个料仓的平均料位。
 
2 实现方案
        为了满足用户对储存仓物料体积测量的需求,首先要选择合适的物位检测仪表。可用于料位测量的物位计种类很多,我们曾经选用过一款可进行3D 扫描的声波原理物位计,但在使用中遇到了仪表对料位变化反应过于缓慢、不能及时反映料位变化情况、随料仓内温度湿度等工况变化,测量精度和标称值相差较大等问题,和厂家技术人员沟通也没有很好的解决办法,加之该仪表价格昂贵,最终放弃采用该仪表。非接触连续物位检测产品有声波(含超声波)原理、激光原理,雷达原理等不同种类的仪表。在固体料位检测领域由于存在粉尘大、料形差、干扰因素多等不利因素影响,一直是物位检测领域的世界性难题。雷达物位计因为具有高精度、高可靠性、环境适应性强、免维护、可实现非接触连续料位测量等突出的优点,已成为物位检测领域的主流产品。其它的仪表在环境适应性等方面还无法和雷达仪表相比,因此在物位检测领域,雷达物位计成为首选仪表。
 
        市场上的各类物位检测仪表(包括雷达物位计)绝大多数都是单点物位检测仪表,如果采用单点检测的雷达来进行平均料位的检测,必然要采用多台仪表对料面进行组网多点检测,并将检测结果汇总后求出平均料位。这种方式会增加用户的硬件成本及维护使用成本,还会增大施工量,因此并非最佳方案。
 
        料仓平均料位检测需要雷达物位计能以比较大的波束角进行料位检测,这样检测的料面面积较大,检测才具有代表性;除此之外还要对检测区域内的平均料位、最高、最低料位进行检测,不能仅仅检测单点料位。由于之前市场上没有满足我们需求的雷达物位计,因此我们针对市场需求开发出了DF-6201固体雷达物位计,它是与军工技术完美结合的业界首款X波段固体雷达物位计,可有效穿透极度粉尘的干扰,对介电常数较低的水泥成品也能可靠检测,可对大型粉料仓以18°波束角进行检测(其它产品通常用8°及以下波束角才能检测),在相同测量距离下检测面积是波束角为8°仪表的5倍,大大提高了仪表料位检测的代表性。该款雷达物位计创新性地实现了对料仓料位的全面检测(见图1),可对检测区域内的最高、最低、平均料位进行检测,选用智能模式后可根据料仓料位情况,自动选择料位输出模式。在料位较高时,仪表自动切换为最高料位检测模式,防止发生冒料情况;在料位较低时,仪表自动切换为最低料位检测模式,通知用户及时进行投料;在中间过程中,仪表自动切换为平均料位检测模式,最大程度地反映料仓内的物料料位信息。采用这款雷达物位计可以方便快捷地实现储存库散状物料的体积测量。
固体雷达物位计检测功能示意图
3 使用效果
        我们在湖南宁乡南方水泥有限公司、甘肃窑街煤电祁连山水泥有限责任公司、中煤集团华昱能源有限公司等多处储存仓现场采用DF-6201雷达物位计,实现了可靠的料仓物料体积检测。
 
        其中华昱现场最具代表性,其料仓高46m ,直径38m 。由于物料包含颗粒料和粉料,料仓直径大,出、入料口较多,故料形分布复杂。原工艺点应用的是多台德国进口雷达物位计,但在应用过程中发现中控室输出的检测数据不稳定,有时与实际生产预估的料位值相差很大;在出料及入料期间出现输出数据持续不动或不断跳动的情况,故现场为保证数据的可靠性,结合人工放绳测量的方法进行保障。DF-6201 雷达物位计投入使用后,解决了以上问题,见表2。
华昱现场料位检测数据验证记录/(单位:m)
        雷达设备投入使用后,用户采用在仓顶多个不同位置多点、多次人工放绳测量料位后取平均数值做为对比依据,分别对比DF-6201检测的平均料位值和原有进口某型号雷达检测的单点料位值。经对比D F-6201检测平均料位数据和多点放绳平均数据算术平均差值0.081m,方均根差值0.456m ;和原有某型进口雷达算术平均差值-0.876m,方均根差值4.007m 。数据表明平均料位测量模式的应用能够帮助用户准确测算仓内物料剩余量。仪表的大波束角检测能够有代表性地全面检测料位情况,快速有效反映料位实时变化情况,避免了丢波或锁波情况的发生,输出数据准确可靠。经过现场对两款仪表实际应用效果的对比,采用DF-6201雷达进行散状物料体积测量的效果得到了用户的高度肯定。
 
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