德国UWT钢带式重锤料位计应用方案

• 关键词：料位计,料位仪表,料位开关,重锤,阻旋,音叉,电容,雷达,超声波,射频导纳
• 作者：uwt
• 摘要：本文通过分析和比较当前料位仪表市场各种主流的测量原理及其优缺点，重点推荐德国UWT厂家的料位仪表系列，针对电厂行业提出的解决方案。

电厂原煤仓料位测量常用方法及选型

上海物位帝国际贸易有限公司， 上海市中山西路2281号徐汇晶典大厦1004室  200235；

摘要：随着自动化程度的提高，电厂原煤仓料位的测量方式越来越多的采用仪表代替人工操作。市场中料位计的种类繁多，根据料仓情况进行合理的选择成为解决料位测量问题的关键。本文介绍市场中应用广泛的几种料位计，并结合实际讲解如何根据料仓及物料的特性对料位计进行选择。

关键词：固体料位测量；钢带式重锤料位计；火电厂；原煤仓；

1. 前言

火电厂的灰库、石灰石粉仓、原煤仓、渣仓等固体料仓，因现场工况粉尘大,介电常数低,易粘料易挂料等特点，使得料位测量一直是物位测量技术中的一大难点。

料位测量中最稳定、最可靠的方式是传统的人工测量方法。但是由于现场工况极其恶劣、危险性大，不适宜人工操作。随着科学发展，越来越多的测量方法可供选择，如：阻旋、音叉、射频导纳等开关量测量方式和重锤、电容式、称重式、雷达、超声波、γ射线等连续量测量方式。但是，许多测量装置受测量原理和现场、制造条件的制约，在水泥厂料仓中的应用都不十分理想。能实现这种对工况要求严格的料位测量仪器寥寥无几，最常用的连续量测量方式有：重锤式、雷达式、超声波等。

2. 测量难点

l 原煤仓：海运或者汽运过来的原煤一般露天堆放，经皮带输送到原煤仓，通过犁煤器将原煤分送进原煤仓内，一般原煤仓有4或6个进料口，进料速度快，且多数为块料，干燥时粉尘特别大，潮湿时容易产生挂料，以及造成塌料等情况，内部堆料面不平，雷达式料位计很难精准测量真正的料面，且容易受挂料干扰，出现虚假料位的情况；

l 原料煤粉仓：常温常压，原煤经磨煤机磨成粉后经管道输送进入料仓内部，主要特点：加料速度快，且频繁，内部粉尘非常大，进料时扬尘严重，工况十分恶劣，雷达波或超声波经吸收，容易产生“失波”“虚假料位”等问题；

l 石灰石粉仓：常温常压，脱硫的主要原料之一，通常通过管道输送到料仓内部，容易吸附空气中的水分，结料，挂料，容易糊住雷达或超声波的喇叭口，导致误报；

l 灰库：锅炉燃烧后的灰经灰斗、仓泵，通过压力输送到灰库储存，主要特点是：存在一定的压力及温度，介电常数低，容易吸收超声波或雷达波；通过气力输送，灰尘非常严重，很容易弥漫在仓内，粘附到雷达或超声波的喇叭口；

    由于燃煤电厂内各个料仓的情况非常复杂，工况特别恶劣，粉尘非常大，因此很多用户尝试过各种各样的非接触式或接触式的料位产品，仍未找到比较合适的解决方案。因此通过如下方案比较及在众多电厂的实际应用，我们推荐UWT的重锤料位计（带式）来技改，替换雷达或超声波，以解决电厂连续料位测量方面的问题。

3. 方案论述

l 重锤料位计

重锤式料位计是采用最新技术和传统测量方式相结合研制的智能化产品。测量原理简单、可靠。能够避免粉尘、湿度、介电常数等参数影响。

重锤料位计的测量原理是利用现场的传感器（探头）控制重锤快速下降至物料表面，感应锤一旦触及被测料面便立即回收，返回待测位置。传感器内部编码器发出与重锤位移相应的脉冲信号，由嵌入式处理器进行运算处理后，输出与料位对应的4～20mA标准信号。其关系式：;其中，为料仓高度，为实际测量距离, 为输出电流值，实际料位高度为: 。

在众多重锤料位计当中，德国UWT品牌的重锤物位计（详见第6部分）质量稳定，测量精度高，使用寿命长，安装方便，免维护，拥有众多成功的应用案例，取得优异的业绩。

l 雷达料位计

雷达波是一种特殊形式的电磁波，雷达料位计利用了电磁波的特殊性能来进行料位检测。电磁波的物理特性与可见光相似，传播速度相当于光速。其频率为300MHz-3000GHz。电磁波可以穿透空间蒸汽、粉尘等干扰源，遇到障碍物易于被反射，被测介质导电性越好或介电常数越大，回波信号的反射效果越好。雷达波的频率越高，发射角越小，单位面积上能量（磁通量或场强）越大，波的衰减越小，雷达料位计的测量效果越好。雷达式料位计组成：它主要由发射和接收装置、信号处理器、天线、操作面板、显示、故障报警等几部分组成。发射－反射－接收是雷达式料位计工作的基本原理。雷达传感器的天线以波束的形式发射最小5.8GHz的雷达信号。反射回来的信号仍由天线接收，雷达脉冲信号从发射到接收的运行时间与传感器到介质表面的距离以及物位成比例。即： 式中 h为料位；H为料仓高度； v为雷达波速度；t为雷达波发射到接收的间隔时间。

但是由于固体物料的介电常数很低，这将导致雷达料位计的回波信号减弱，极大的影响长距离测量的稳定性和准确性。所以在固体料位应尽量避免使用这种类型的料位计。

l 超声波料位计

超声波物位变送器是测量一个超声波脉冲从发出到返回整个过程所需的时间。超声波传感器垂直安装在液体或者物体的表面，它向物/液面发出一个超声波脉冲，经过一段时间，超声波传感器接收到从液面反射回的信号，信号经过变送器电路的选择和处理，根据超声波发出和接收的时间差，计算出物/液面到传感器的距离。但是由于固体料仓中粉尘严重，这对于超声波原理的料位计在这种长距离和大粉尘工况的测量无能为力，在这种工况下除非选用超大声波发射功率的超声波料位计才能勉强测量。国内外品牌中还没有合适的选择。

比较以上几种常见的料位测量仪表，如表1所示:

表1 连续量测量料位计：

l 推荐使用进口品牌：德国UWT重锤料位计

1) 严谨的制造工艺，体积小巧、重量轻，是国产重锤的十分之一；认证齐全，通过多种国际防爆认证及国际无毒无害原料RoSH认证；测量精确，精度高达到0.5%，选择合适的探头可以实现对不同物料不同工况的测量。

2) 智能化程度高，安装维护方便,适用于各种复杂工况的。整个过程可通过总线连接到远程控制系统, 实时地进行远程控制及监测，或由内部定时器启动测量，间隔为6分钟至数十小时；同时，还具有自诊断预诊断功能，能从仪表自带信号灯及错误代码，迅速判断出重锤运行状态，方便维护。

3) 受恶劣工况影响小，壳体防护等级IP66；电路模块与机械模块完全隔离开，正常操作时，绝对不受仓内粉末，粉尘，静电，或介质状态(干燥或潮湿)的影响；钢带配有内部清洁器，潮湿的粉料依附于钢带上，在其上升过程中，均会被刮洗干净,避免介质进入仪表箱内导致卡塞；料位仪表与锤头(不锈钢)之间以钢带连接，钢带和锤头间设有一特殊连接，使锤头在受到固体粉料冲击时，可自由旋转以减少阻力，而钢带不受其影响扭曲，安装位置选择合适的情况下不会出现埋锤和断锤, 这一点在很多水泥厂都得到有效验证。

4) 产品完全免维护，运行成本低廉，易损件只有钢带一项, 在正常使用的情况下，按每天20次测量计算,可以使用3年以上而无需检修(该重锤料位计的寿命按次数计算,在170000次测量时需要开盖复位检修,一般可用220000次甚至更久) 。

4. 应用案例----原煤仓物位测量的难点分析

原煤仓物料特点为：重量重、粉尘大、介电常数低、仓壁易形成挂料等。由此造成的料位测量困难主要有以下几点：

l 原煤仓中存储的原煤介电常数低，超声波雷达波等无法形成较强反射。

l 在连续进料及出料的情况下，由于介质温度较高，煤仓内充满浓重的灰尘，)形成扬灰，容易吸收电磁波，对于超声波雷达波等非接触测量方式易造成虚假料位——持续的满仓信号，造成跳变误报。

l 原煤容易受温度、外界环境(阴雨)等影响，造成同一料位高度时由于介质表面反射强度不同而测得料位高度不一致，对于超声波、雷达波等非接触测量方式容易形成误报。

l 由于原煤仓内粉尘较大，容易造成雷达、超声波料位计喇叭口挂灰，导致误报，因此需经常去清理维护。

根据这种工况条件可以使用重锤式料位计可以准确地测量原煤仓的料位，维护量少。重锤式料位计是采用最新技术和传统测量方式相结合研制的智能化产品。测量原理简单、可靠。能够避免粉尘、湿度、介电常数等参数影响。

5. 技改实施

   使用UWT钢带式重锤料位计替换雷达式料位计的技改方案实施需要注意如下几点：

1）正确的选择符合工况的UWT重锤型号，充分考虑料仓的结构、量程、温度、压力、防爆要求、连锁要求等；

2）UWT重锤采用的是四线制，即供电（交流220VAC）与输出(模拟量4~20mA)是独立开的两路线，而雷达式一般都是二线制，且是24VDC直流供电，4~20mA模拟量输出，因此在PLC/DCS端，必须改到四线制的I/O口，提供220VAC交流电源；

3）UWT重锤的安装必须严格依照厂家的规范进行安装，正确的安装于现场料仓顶部；

4）UWT重锤调试非常简单，只需设置三个参数：最大移动距离M，料仓高度H，测量时间间隔Timer.

6. 结语

综上,德国UWT重锤料位计比超声波雷达式料位计更适合原煤仓的料位监测。德国UWT拥有30多年的固体料位测量的经验，专业为国内不同用户量身定制以满足不同现场工况的料位解决方案，目前国内有近200家火电厂（详细请查看业绩表）在使用德国UWT料位计产品，其产品质量及可靠性得到业内人士的普遍好评及推荐，因此，建议使用UWT产品来解决贵电厂在固体料位测量方面的难题(选型)：