在現(xiàn)代煤化工生產(chǎn)過程中，物位是保障系統(tǒng)安全平穩(wěn)運(yùn)行的一項必須監(jiān)控的參數(shù)。通過物位測量可以實現(xiàn)整個生產(chǎn)運(yùn)行系統(tǒng)原料、輔料、中間產(chǎn)品和成品的監(jiān)測、控制與計量。隨著儀表自動化水平的不斷提高，加之煤化工生產(chǎn)過程中各類介質(zhì)的復(fù)雜多樣性，對各類物位監(jiān)測的需求也進(jìn)入多樣化、精準(zhǔn)化階段。從傳統(tǒng)的磁翻板、浮筒到在的超聲波、音叉等多種形式的物位計，為現(xiàn)場生產(chǎn)提供了更加有針對性、安全性的選擇空間。目前雷達(dá)物位計在我國各個生產(chǎn)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，尤其在煤化工生產(chǎn)過程中，雷達(dá)物位計以其適用范圍廣、精度高及非接觸式測量等優(yōu)勢在物位測量領(lǐng)域擔(dān)負(fù)著重要任務(wù)。對雷達(dá)物位計在煤化工中的應(yīng)用及維護(hù)進(jìn)行探討，以使雷達(dá)物位計能更好地為煤化工服務(wù)。
雷達(dá)物位計的工作原理
雷達(dá)物位計的發(fā)射端天線發(fā)出可用于測量距離的窄微波脈沖，發(fā)射脈沖以光速在被測量空間傳輸，當(dāng)脈沖遇到被測介質(zhì)時會在其表面反射，被反射的脈沖能量由發(fā)射端天線接收。通過脈沖在被測空間的運(yùn)行時間即可測出物位高度。
通過專業(yè)的時間計算方法可以保證較短的時間段里對物位進(jìn)行可靠準(zhǔn)確的測量。然而在脈沖到達(dá)被測介質(zhì)表面反射時，脈沖部分返回容易造成虛假信號，因此采用濾波和微處理技術(shù)對脈沖信號進(jìn)行分析處理，從而得到正確的脈沖信號，計算出測量距離。
測量儀表與物料之間的距離為D，一個測量周期的時間段為T，D與T成正比關(guān)系:
D=C×T/2
其中，C為光速。由于整個空罐的高度H已知，則物位L為:
L=H－D
對儀表內(nèi)部的空罐高度H、滿量程(即滿罐高度)F、被測介質(zhì)的形式及罐的形狀等參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，然后儀表根據(jù)設(shè)定的參數(shù)進(jìn)行匹配計算，進(jìn)而適應(yīng)測量環(huán)境，同時根據(jù)要求輸出為模擬量信號。
選型與應(yīng)用
針對原煤、石灰石等顆粒狀物料或存在安息角等不規(guī)則料堆的測量時，應(yīng)選用高頻非接觸式雷達(dá)物位計。26GHz高頻雷達(dá)測量精確，而且能準(zhǔn)確、有效處理回波，同時對揮發(fā)、結(jié)晶及粉塵等干擾因素都能予以排除。值得注意的是，這些料倉中在安裝物位計時要確定儀表的安裝位置，應(yīng)避開進(jìn)料口以免造成進(jìn)料虛假信號。
由于灰倉定期進(jìn)料造成上部空倉部分粉塵較大極易造成虛假信號，另外已沉積的積灰表面比較松軟，不易造成信號反射。所以選擇導(dǎo)波雷達(dá)等接觸型物位計和水滴形高頻雷達(dá)物位計可以對除塵的灰倉及一些液體物位實現(xiàn)準(zhǔn)確的測量。
煤化工罐區(qū)被測介質(zhì)的介電常數(shù)是影響雷達(dá)物位計的主要因素，所以在選型時應(yīng)充分考慮被測介質(zhì)的介電常數(shù)需滿足雷達(dá)物位計對最小介電常數(shù)的要求。當(dāng)選擇接觸式測量時應(yīng)考慮測量纜(桿)的防腐蝕、防反應(yīng)等因素。非接觸式儀表應(yīng)著重考慮測量儀表在罐頂?shù)陌惭b位置，避開進(jìn)料口、氮?dú)庋a(bǔ)入口或其他干擾因素，防止對物位計正常工作造成干擾。由于一般成品罐體積較大，裝在罐頂?shù)膬x表不容易檢修維護(hù)，因此在選型時可以考慮分體式儀表。另外，在選擇接觸式物位計時，纜(桿)會隨著液面的波動而擺動。久而久之，在根部的連接部位會出現(xiàn)斷裂或測量信號中斷等現(xiàn)象，故在儀表選型時應(yīng)充分考慮此因素。
對于現(xiàn)場液位參與聯(lián)鎖控制的監(jiān)測儀表，兩線制的測量儀表就可以滿足使用要求，但對于參與交易或者計量要求精度高的儀表則建議選擇四線制的儀表，供電與信號電纜分開使用。在選用分體式儀表時，根據(jù)現(xiàn)場的實際情況選擇合適的信號電纜長度，但如果距離較長則易造成信號衰減。目前市場上的產(chǎn)品有24V(DC)、220V(AC)兩種供電形式，可根據(jù)現(xiàn)場的防爆要求、安裝距離及精度要求等來選擇使用，其中220V(AC)供電比較適合遠(yuǎn)距離傳輸。
檢修與維護(hù)
現(xiàn)場儀表測量不準(zhǔn)確，與實際物位有偏差。首先從儀表的選型分析，認(rèn)真對照被測介質(zhì)的介電常數(shù)，看是否與所選儀表相匹配;其次分析儀表的安裝位置，一般情況下不建議儀表安裝在罐(倉)的正中間部位，這樣會產(chǎn)生大量由倉壁對探測波的多重反射而形成的高能虛假回波，從而使儀表無法準(zhǔn)確分析回波數(shù)據(jù)，導(dǎo)致探測誤差較大，甚至無法實施探測;再次是進(jìn)入菜單模式，檢查設(shè)置的各種基本參數(shù)是否合適，例如正向、反向的測量會直接影響儀表的終測量值等;最后在條件允許的情況下打開連接法蘭檢查測量元件，看喇叭口是否有凝結(jié)水滴、雷達(dá)天線是否有其他物質(zhì)附著或沉積，若有則用柔軟材料及時進(jìn)行清理。
儀表測量數(shù)據(jù)波動頻繁，這種現(xiàn)象的出現(xiàn)應(yīng)通信PC機(jī)，及時獲取儀表的歷史測量數(shù)據(jù)，增強(qiáng)儀表對虛假信號的濾波功能。當(dāng)罐(槽)內(nèi)帶有的攪拌器、隔離擋板等設(shè)施處于雷達(dá)物位計的信號范圍內(nèi)時，會產(chǎn)生干擾反射波，直接影響液位測量的準(zhǔn)確性。
對于易揮發(fā)、易結(jié)晶的測量介質(zhì)，應(yīng)增加儀表維護(hù)頻率，及時查看檢測元件的工作狀態(tài)。如果現(xiàn)場條件允許，可以考慮在連接法蘭處開孔引入反吹氣，這樣就不會在天線的部位出現(xiàn)結(jié)晶現(xiàn)象。反吹氣管線同時配備過濾減壓閥，保證反吹氣壓力略大于被測量空間壓力，防止結(jié)晶物附著于天線處，造成測量誤差。