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微波料位開關(guān)在純堿料倉上的應(yīng)用
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微波料位開關(guān)在純堿料倉上的應(yīng)用

時間:2018-04-09

 摘要:固體粉料的料位測量既要滿足工藝生產(chǎn)控制要求,又要保證測量準確。在純堿料倉的料位測量中,根據(jù)料倉結(jié)構(gòu)以及純堿粒徑小、密度輕的特點,采用微波料位開關(guān)來測量物料的極限料位,并將信號傳送至分散控制系統(tǒng)(DCS),在料倉即將滿倉的時候停止進料,防止物料外溢,在充分利用料倉存儲空間的同時,保證了生產(chǎn)的安全性和經(jīng)濟性。gBn壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

 
         文中主要介紹了微波料位開關(guān)在純堿料倉中的應(yīng)用。大型純堿料倉的料位參數(shù)是保證生產(chǎn)安全性和經(jīng)濟性的重要參數(shù)之一,其測量結(jié)果直接影響控制的準確性和生產(chǎn)的連續(xù)性,而料倉的極限料位則是測量過程中的關(guān)鍵參數(shù)。
 
         通過在料倉的低料位處安裝1對微波料位開關(guān),實現(xiàn)對料倉低料位的監(jiān)測,當(dāng)料位過低時,接收端接收的微波信號會產(chǎn)生變化,并向分散控制系統(tǒng)(DCS)發(fā)出1個開關(guān)量信號,實現(xiàn)低料位報警聯(lián)鎖。
 
1 純堿料倉的工況背景
1.1 料倉的結(jié)構(gòu)形式
         在某大型純堿項目中,重質(zhì)純堿料倉如圖1所示。料倉的頂部為拱形結(jié)構(gòu),上部為圓柱形筒倉結(jié)構(gòu),下部為錐形結(jié)構(gòu),錐段高10m,剖視圖方向的錐形角度為26.7°,整個筒倉高27m,直徑達18m。
純堿料倉結(jié)構(gòu)示意
         料倉頂部N1a,N1b,N1c,N1d分別為4個進料口。料倉底部并排設(shè)置4個出料口,分別為N2a,N2b,N2c和N2d。由于4個出料口呈矩形排列,因而料倉底部結(jié)構(gòu)不是標準圓錐形結(jié)構(gòu)。圖2為錐形料倉底部的側(cè)視圖。
料倉底部側(cè)視圖示意
1.2 重質(zhì)純堿的物料特性
         重質(zhì)純堿即高純度碳酸鈉(Na2CO3),密度0.96~1.06g/cm3,粒徑0.15~0.90mm。碳酸鈉常溫下為白色無氣味的粉末或顆粒,有吸水性,置于空氣中會逐漸吸收1mol/L的水分;長期暴露在空氣中能吸收空氣中的水分及二氧化碳,生成碳酸氫鈉,并結(jié)成硬塊。
 
2 微波料位開關(guān)在純堿料倉的應(yīng)用
         由于純堿具有吸水性的特點,為了避免傳感器掛料或者物料吸水附著在傳感器上,因而shou選非接觸式的測量方法。同時,由于大型重質(zhì)純堿料倉的底部結(jié)構(gòu)不規(guī)則,且物料下料時會形成一定的安息角,并在料倉內(nèi)形成較高體積分數(shù)的懸浮顆粒物,這些因素會對頂裝、連續(xù)測量的雷達料位計等的精度和準確度產(chǎn)生干擾。因此,在該純堿項目中,采用VEGA的微波料位開關(guān)測量料位的極限值,實現(xiàn)純堿料倉的低料位報警聯(lián)鎖。
 
2.1 測量原理
         如圖3所示,微波料位開關(guān)由1個微波發(fā)射器和1個微波接收器組成,分別裝在料倉底部的兩端,發(fā)射器發(fā)出1個連續(xù)的24GHz微波信號,對面的微波接收器接收該信號。如果料位到達一定高度,物料就會阻斷微波的信號通道,使接收器收到的信號產(chǎn)生衰減,從而向控制系統(tǒng)發(fā)出1個開關(guān)信號。由于微波料位開關(guān)不與物料直接接觸,只要微波信號通道被物料阻斷就能發(fā)出開關(guān)信號,因而非常適用于塊狀或者磨蝕性固料的檢測。
 微波料位開關(guān)測量原理示意
2.2 微波料位開關(guān)的測量方式
         1)直接測量。當(dāng)物料對料倉震動沖擊不大,且物料沖刷性和粘附性不強時,可采用在罐壁上直接安裝的測量方式,要求盡可能齊平安裝,或者采取很短的焊接接管,如圖4所示。
直接測量示意
         2)窗口測量。當(dāng)料倉倉體震動強烈,或罐壁受力很大的情況下,可采用窗口測量的方式。要求視窗齊平于倉壁,視窗材質(zhì)根據(jù)被測介質(zhì)的物料特性,可選塑料、橡膠、陶瓷或耐磨損材質(zhì)。在料倉和微波料位開關(guān)之間使用抗震緩沖物,如圖5所示。
窗口測量示意
         3)接管測量。如圖6所示,將微波料位開關(guān)安裝在料倉的長接管上,根據(jù)物料的特性不同,可在接管內(nèi)填充不同的填充物。這樣做的優(yōu)點:填充材料不會導(dǎo)致信號衰減;接管內(nèi)不會粘附物料而導(dǎo)致測量受到干擾;填充物可根據(jù)物料的特性進行更換,如強熱輻射的場合可填充石棉、陶瓷纖維或耐火磚等材料;填充材料的形狀可根據(jù)料倉的結(jié)構(gòu)形式進行切割,保證其內(nèi)側(cè)與料倉內(nèi)壁齊平。在該純堿項目中,微波料位開關(guān)在錐形料倉底部的安裝方式如圖7所示。
 接管測量錐形料倉底部安裝示意
2.3 注意事項
         1)微波是能量的一種偏振形式。因此,必須要把接收器和發(fā)射器排列在同一平面內(nèi),否則,接收器接收到的能量將隨著偏差角度的增大而增大,甚至無法檢測到能量信號。
 
         2)當(dāng)安裝位置選定后,無論是普通測量還是接管測量,須盡量保證設(shè)備內(nèi)側(cè)位置或填充物內(nèi)側(cè)與料倉內(nèi)壁齊平,#大限度地減小物料的堆積,以免引起誤動作。而且,填充物的厚度越大,對微波信號產(chǎn)生的衰減作用越強。不同材質(zhì)的填充物允許的#大厚度見表1所列。
常用材質(zhì)填充物允許的#大厚度
         3)當(dāng)微波料位開關(guān)安裝位置導(dǎo)致極限料位高度不便于觀測,可采用遠程型微波料位開關(guān)。發(fā)射器與接收器只作為傳感器,需額外配置信號放大器,安裝在便于觀測的位置,開關(guān)量信號通過信號放大器發(fā)送至DCS。
 
         4)對于環(huán)境溫度超過60℃的測量,必須填充陶瓷或耐火磚以確保傳感器處于安全環(huán)境溫度下工作,否則必須延長接管長度或者配置高溫型適配器。
 
3 結(jié)束語
         綜上所述,微波料位開關(guān)適用于惡劣的工況,對物料的粘附不敏感,不受強粉塵的影響,也不受物料特性變化的影響,如密度、顆粒度、介電常數(shù)、濕度、導(dǎo)電性等。同時,微波料位開關(guān)的安裝形式和測量方法也可以根據(jù)料倉結(jié)構(gòu)形式的不同進行調(diào)整。因此,針對純堿的物料特性以及不同形式的料倉結(jié)構(gòu)特點,微波料位開關(guān)在純堿極限料位的測量中能夠達到良好的效果。
 
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