料位計在使用過程中要精心維護、定期校驗

水泥生產中的原料、半成品、成品均為粒塊狀或粉狀固體物料，對其進行料位測量的場合很多，除生料、煤粉、水泥、混合材庫外，篦冷機下料、立窯的卸料等工藝環節都有應用。隨著水泥生產自動化水平和控制系統可靠性要求的提高，料位測量控制的作用日益突出。按生產工藝要求，料位測量裝置有2類，一是極限料位檢測，即料位開關，一般有上、下限2個檢測點。一旦料面達到預先設定的料位，即發出控制信號，使喂料或卸料設備進行相應的動作。二是連續料位測量，有定時測定和需要時進行測定2種工作方式，用于較**掌握料面高度的場合。有時為較好滿足工藝要求，在一個料庫上既設置連續測量的料位計，又配置固定高度的料位開關，即2種料位計各司其職，互相補充。
　　實際采用的料位計種類很多，必須針對不同工藝物料要求、不同料庫，選用不同的料位計。本文對水泥廠常用料位計的原理和應用進行介紹。

1　電容式料位計(開關)

　　電容式料位計原理是插入料倉中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時，通過轉換電路得到相應的控制信號。因為電容量是連續變化的，因此該料位計可以用作連續式料位測量，也可用作料位開關，作為報警或喂料、卸料設備的輸入信號。該料位計有造價低、無機械磨損、安裝和維修方便等特點。傳統的方式是通過調頻振蕩電路實現電容量到頻率的轉換，又經限幅放大及鑒頻器的線性化，得到相應的電壓或電流信號。若使用一段時間后電極(探頭)上粘有物料，則往往會導致控制器誤動作，現已由傳統的檢測電容量發展為檢測探頭與倉壁間導納的方式。
　　依據量程的大小和控制方式的不同，電極設計成桿(棒)式或鋼纜(重型鋼纜)式，可應用于各種料倉。現在的新型產品為全密封一體化安裝結構，采用射頻振蕩器和數字集成電路，無運動機械部件，“數字標定技術”使得用戶可以在空倉的狀態下一次完成標定，功能齊全、性能可靠、控制及時、顯示直觀。
　　安裝此類料位計時應注意選取合適的安裝點，避開下料口；注意信號線的屏蔽和接地，防止干擾。但倉內物料溫度、濕度、運動速度的變化以及物料粘掛倉壁和電極等因素的影響，引起電容介電常數的變化。因此，若用作連續料位檢測，其測量精度不高，通常用作料位開關。必須定期檢查探頭和料位開關動作情況并進行校驗。

2　阻旋式料位計(物位開關)

　　阻旋式料位計是一種料位開關。它也有不同的檢測控制方式，如某產品的基本原理是同步微電動機經減速后，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的轉動受到阻礙時，檢測機構便圍繞主軸產生旋轉位移。此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。只要此料位不變這種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，此種狀態也將一直保持下去。為防止使用中物料的沖擊，庫側安裝時應在檢測葉片上方的料倉內壁上方安裝防護板；如采用加長軸頂置垂直安裝時，則應在軸套外安裝保護套筒。此種料位開關結構簡單、價格低廉、維護方便，多用作粉狀物料料倉的料滿開關，但不適合高溫下工作。

3　超聲波料位計

　　超聲波料位計裝置是利用聲納原理來確定容器內物料料位的，是一種在線聲納定位設備。超聲波換能器發出的超聲波脈沖，通過空氣傳到物料的界面并被反射，測出超聲波脈沖從發射到換能器接收所用的時間，再根據空氣中的聲速，就可計算出換能器到物料面的距離，從而確定料位。物料表面的松散程度，對超聲波信號的衰減影響很大；若料倉中彌漫料塵時，超聲波會被料塵吸收，從而使信號有所衰減，且粉料粘附在換能器表面等原因都嚴重影響料位測量的準確性。因此，超聲波料位測量裝置適合塊狀物料的連續料位監測。
　　為解決該類儀器的不足，某些生產廠家，通過采用新材料、新技術，提高了換能器發射強度，避免了換能器的掛料、堵塞現象，并能應用于高溫環境。在控制電路設計中，增加鑒別真偽信號的功能，使研制的超聲波料位計成功應用于水泥倉。筆者曾到北京某混凝土攪拌站現場考察過某大學聲學研究所的儀器，發現它安裝和使用方便，測量數據**。

4　智能(導波)雷達料位計

　　雷達料位計工作原理和超聲波料位計類似，它發射的微波是一種電磁波，其傳播速度不受介質的特性影響。它是利用電磁波回波測距原理來實現料位測量的。微波從天線出發，到達被測目標經反射再被天線接收，按微波來回傳播時間來計算的距離反映了料位。一般有脈沖雷達和調頻連續波雷達2種。由于受粉塵、料面坡度及物料松散程度的影響，微波在傳輸過程中會有衰減，影響其準確性和可靠性。某公司生產的纜式導波雷達可以解決傳統雷達料位計的上述缺點。它的原理是高頻脈沖從探頭發出后沿纜繩傳播，當脈沖遇到料位表面時將會反射回來，由接收器接收，信號經轉換成料位信號。由于微波沿纜繩傳播，脈沖的強度及方向性均不受粉塵及料面松散程度的影響。同時可通過軟件設計對干擾進行抑制。其傳播纜繩經過耐磨性、下拉力試驗，可以適應水泥廠的工況，此種料位計測量精度高，已在水泥廠成功應用。但產品價格高使應用范圍受限制。

5　重錘式料位計

　　機電重錘式料位計是連續測量料位計。由探測單元和控制器組成。常用于粉狀物料和粒狀物料的連續測量。探測單元安裝在料庫頂上，用鋼絲繩(鋼帶)的末端系一重錘。當需要測量時，電動機帶動重錘下降，至料面時，鋼繩(帶)的張力松馳，電動機停轉并反轉，使重錘回到庫頂。檢測鋼繩(帶)位移的距離，得出庫內料位。控制方面，檢測重錘接觸物料從而控制電動機啟停有不同的方式。控制器通常遠離環境惡劣的現場，設置在控制室，可與上位機聯網。
　　重錘料位計安裝、運行注意事項:
　　1)測量點的選擇:如料庫為中心進料，探頭單元應安裝在料庫半徑的1/2處，探頭與進料口的水平距離要>1m，應遠離下料口。
　　2)由于測量重錘上升時有擺動，故在重錘升降時以0.5m為半徑的圓柱空間內應無鋼筋等障礙物。
　　3)庫內裝料時，不進行測量，因為進料可能埋錘，易造成故障。
　　4)定時檢查清理探頭單元、鋼繩(帶)、測量錘等并定時校驗控制器。
　　重錘式料位計是接觸式測量，基本上不受庫內溫度、濕度、粉塵的影響，計量精度較高而且國產設備的價格相對較低，有的產品還具有在線和離線調試的功能。但維修工作量較大，主要是因為錘頭和鋼繩(帶)易被粉料粘裹，受粉料沖刷，造成斷繩、掉錘頭事故。目前，重錘料位計在水泥廠仍占有一定市場，但必需加強維修管理以保證正常運行。

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6音叉式料位計(物位開關)

　　音叉式料位計由壓電晶體(振子)、電子電路和探測音叉構成。音叉由2塊極板組成，端部壓緊2組壓電晶體，一組是驅動元件，驅動音叉產生振動，另一組是檢測元件，將叉體振動變換成電壓。二者分別接于放大器的輸入和輸出端，形成振蕩電路。當叉體被固體物料所阻尼時，振蕩器停振，繼電器輸出開關信號，進行料位的有關動作。若大顆粒物料堆積在兩極板間，會影響測量精度。因此該料位計較適合粉料和小顆粒料的測量。
　　除以上9種料位計外，對有氣壓的料倉，如單倉泵的料位檢測中，可利用物料料位不同而倉內壓力不同，將倉內壓力引出進行測量，從而得到料位信號的差壓料位檢測方式。在立窯熟料卸料時，通過對落料聲的采集與微機處理，對其信號的幅值、頻率進行擬合，將擬合值與軟件中的數據庫數據進行比較，以判斷料位高低的聲控料位計等。

7　生產中應注意的問題

　　眾多形式的料位計為料位檢測帶來了便利，但在實際使用中很難找到一種較為理想而又通用的料位計。生產中測量的對象很多，以料倉為例，其大小、形狀、材質差別很大，儲存物料的特性也不同，因此必須根據不同的料倉特點來選擇合適的料位測量裝置。首先要明確所測的物料的特性，即粒料、粉料還是塊狀料，物料溫度的高低如何；其次要認真考察所選儀器的檢測部分、控制部分的性能原理；要在實際中合理應用，解決好信號的干擾等問題。一般而言，電容式、阻旋式、γ射線料位式、音叉式、膜式多用于料位開關使用；重錘式、雷達式、超聲波式多用于連續式料位檢測；而稱重式則用于體積不大的金屬倉的連續料位或限位檢測，主要用于下游計量設備的喂料穩定和流量標定。生產中也常有在1個料庫上既設置連續測量的料位計，又配置料位開關的情況。如，某2000t/d生產線料位計、料位開關設置見表1。

　　筆者認為，水泥生產線上各種料倉(庫)的工作環境都很惡劣，任何一種料位計都需要精心的維護、定期的校驗才可能良好地運行。如，重錘式料位計適用于水泥行業各種不同粒度的固體物料的測量和控制，所以除產品生產廠家要解決好鋼繩機械強度和控制儀表可靠性的問題，還要求使用廠家要嚴格按規范操作，杜絕進料時測量現象，以防沖擊錘頭，并定期校驗維護。冀東水泥集團在已投入運行的3條生產線、在建的3條生產線及多個粉磨站中，其生料庫、熟料庫、水泥庫的料位檢測均采用重錘式料位計，且大部分由該集團機電設備公司自行研制。為什么冀東集團對重錘式料位計這樣信任，而有些水泥廠家的重錘式料位計卻無法使用？筆者認為，除設備的質量因素外，這也與冀東集團長期使用一種產品，對其技術、性能有很多了解，對其使用、維護有較多經驗有關。這個事例也說明了料位計在使用過程中要精心維護、定期校驗。