水泥廠常用料位計的應用比較

工業自動化生產過程中料位是主要測量參數之一，隨著工藝要求的提高，料位作為一個重要的過程參數日益引起大家的關注。料位測量的方法很多，通常分為接觸式測量儀表（重錘式、電容式、音叉式、阻旋式等）和非接觸式測量儀表（γ射線式、超聲波式、雷達式等）。由于接觸式測量儀表受被測介質物理及化學性質的影響很大，且均為定長產品互換性較差；而非接觸式儀表基本不受被測介質物理及化學性質的影響或影響較小，有逐步取代接觸式測量儀表的趨勢。

　　一、接觸式測量儀表1.重錘式料位計料位探測過程由控制器發出的信號來控制，當傳感器接到探測命令時，電機正轉，經蝸輪、蝸桿減速后帶動齒輪軸和繞線筒轉動，使鋼絲繩下放，帶動重錘由倉頂下降，當重錘降至料面被測面托起而失重，鋼絲繩松弛，靈敏杠桿動作使微動開關接觸，控制器得到該信號即發出電機反轉命令，重錘上升返回，直到碰頂開關電機停轉，重錘回到倉頂原位置完成一次探測過程。此過程中控制器通過檢測繞線筒的圈數計算出重錘從倉頂到料面的距離。

　　該料位計適于塊狀、顆粒狀及粉狀的固態物位測量。

　　優點：測量不受介質密度、顆粒大小的影響。

　　缺點：機械內部易落灰塵影響測量效果；機械磨損較嚴重，需經常維護，花費較大；重錘易發生被物料埋住現象，發生掉錘頭、斷帶故障。

　　2.電容式料位計原理是插入料倉的電極與料倉壁之間構成電容器，當倉內物料料位變化引起電容量的變化，通過轉換電路得到相應的控制信號。

　　該料位計既可用作連續式料位測量，也可用作料位開關作為報警或入料、卸料設備的輸入信號。若用作連續料位檢測，測量精度不高，故通常用作料位開關。

　　優點：無機械磨損，安裝維修方便；依據量程大小和控制方式不同，電極設計成桿（棒）式或鋼纜（重型鋼纜）式，可應用于各種料倉；價格較低。

　　缺點：若電極（探頭）上或倉壁粘有物料，往往會導致控制器誤動作，從而影響測量效果，應定期檢查探頭和料位開關動作情況并校驗。

　　3.阻旋式料位計基本原理是同步微電動機減速后，帶動檢測葉片以2.5～5r/min的轉速旋轉，當被測物料的料位上升使葉片轉動受阻，檢測機構便圍繞主軸產生旋轉位移。該位移首先使一個微動開關動作，發出有料位信號。隨后另一個微動開關動作，切斷電動機電源使其停轉。只要此料位不變，該狀態便一直保持下去。當料位下降至葉片失去阻擋時，檢測機構便依靠彈簧拉力使其恢復原始狀態，一個微動開關先動作，接通電動機電源使其旋轉，隨后另一個微動開關動作發出無料信號，只要沒有物料阻擋檢測葉片的轉動，其狀態也將一直保持下去。

　　該料位計多用作粉狀物料料倉的料滿開關。安裝使用時應注意：1）為防止使用中物料沖擊，庫側安裝時應在檢測葉片上方料倉內壁的上方安裝防護板；2）如采用加長軸頂置垂直安裝，則應在軸套外安裝保護套筒。

　　優點：開關結構簡單、維護方便；價格較低。

　　缺點：不適合在高溫下工作。

　　二、非接觸式測量儀表1.γ射線料位計工作原理是在料庫一側設置同位素源，另一側設置探測器，同位素源向探測器定向發射γ射線，若庫內料面低于它，探測器檢測料空信號；若料面高于它，則物料遮擋、吸收γ射線，得出料滿信號。

　　該料位計常用作料位開關，因非接觸式測量，特別適用于工作環境惡劣的大型混凝土料庫，此時要求所用同位素源比較強。由于放射源污染環境等因素，此料位計在使用上受限制。

　　優點：日常運行維護工作量小，操作簡單；依據料倉形狀和工藝要求，γ射線料位計可安裝在不同位置。

　　缺點：放射源污染環境；放射源衰減使料位控制不可靠。

　　2.超聲波料位計主要利用回波測距原理，通過測量換能器發射和接收到聲波的時間，計算出換能器到物料表面距離。該料位計適用于塊狀、顆粒狀的固態料位測量。

　　優點：安裝方便、工作可靠、維護量少；價格有競爭性。

缺點：超聲波必須借助于媒質傳播，水泥廠的料位測量通常以空氣作為傳播介質，而空氣的溫度、濕度等變化會影響超聲波傳播速度，故在一些有溫度、壓力、蒸汽等場合，該料位計不能正常工作；料庫空氣中的粉塵也衰減超聲波信號，影響測量效果；由于粉倉料位表面在下料時非常疏松，對超聲波信號有較強衰減，故對粉倉料位的測量效果較差。

　　3.雷達料位計利用回波測距原理，其喇叭狀或桿式天線向被測物料面發射微波，微波傳播到不同相對介電率的物料表面時被反射，并被天線接收。發射波和接收波的時間差與物料面和天線的間距成正比，測出傳播時間即可得知距離。

　　兩種工作模式：

　　A、脈沖波（Pulse）方式：大多數脈沖式雷達料位計采用的微波頻率為5.8GHz，輻射角較大，度約為0.2～0.3%F.S.，一般中檔以下的微波物位計都用此方式。

　　B、調頻連續波（FMCW）方式：測量線路較復雜，度較高可達0.1%F.S.，干擾回波也較易去除。

　　該料位計適用于塊狀、顆粒狀、粉狀的固態料位測量。

　　優點：由于微波是電磁波，以光速傳播且不受介質特性影響，故在一些有溫度、壓力、蒸汽等場合，超聲波料位計不能正常工作，而雷達料位計可使用；此料位計大多為二線制的一體化產品，節省大量電纜；軟件調試方便。

　　缺點：二線制雷達料位計要求24VDC電源質量較高，交流諧波一般不能超過±30VAC；雷達料位計內部電源模塊易受其他大電流干擾而損壞，故應把料位計停電拆除；測量固體物料，易產生干擾回波，降低測量效果，故不適用于固體物料的測量。

　　4.導波式雷達料位計此為雷達料位計的一種變型，通常采用脈沖波方式工作。與雷達料位計不同微波脈沖不是通過空間傳播，而是通過1根（或2根）從倉頂伸入、直達倉底的導波體傳播。導波體可以是金屬硬桿或柔性金屬纜繩，微波脈沖沿桿或纜的外側向下傳播，在被測物料表面被反射，回波被天線接收，由發射與回波脈沖的時間差即可計算出傳播距離。

　　該料位計適用于測量固態料位，特別是粉狀物料的測量。

　　優點：與超聲波及雷達料位計相比，工作穩定可靠；同雷達料位計一樣，反射信號的強度取決于被測物料的介電率或導電率，但導波式可以測量更低介電率的物料。

　　缺點：雙桿（纜）及同軸管式導波體由于電場能量集中，易受外部結構影響；在桿之間（或管內部）易積料，產生虛假回波，影響測量效果；埋在物料中的纜繩由于物料重力會產生較大的下拉力，造成纜繩被拉斷等故障。