雷達料位計在水泥廠的應用

1.雷達料位測量原理和主要技術因素
　　雷達料位計是利用回波測距原理。發射天線向被測目標發射微波，被測目標的微波被接收天線接收，信號處理器將發射信號與接收信號比較，計算出被測距離，并可算出相應的物位值。接收的回波能量大小與天線的發射和接收效率以及天線輻射功率有關，故雷達料位計的天線設計和形狀很關鍵，現有的天線除號角天線（喇叭口）和棒狀天線外，還有平面天線和拋物面天線，為用于介電常數較小的物料，將纜繩作為天線或安裝導波管，纜繩和導波管一直延伸到庫或倉底，由此來傳遞發送和接收的電磁波，增強了回波的信號。接收的回波能量大小與物料表面的介電特性有關，介電常數ε高，反射率高，得到的回波強度也高；介電常數ε低，物料會吸收部分微波的能量，回波強度也較低。通常要求被測物料的介電常數ε：液體為ε>1.8,固體ε>2.5，水泥廠固體ε>2.5，水泥的介電常數ε為3。
　　在水泥工廠，各種固體物料儲存在庫或倉里，都存在物料的安息角，回波反射也會象超聲波一樣存在漫反射，產生干擾回波和假回波，通過軟件可排除干擾回波和假回波，但有效回波強度會減少很多，故設計選型時，要考慮衰減，選量程要留有一定的余量。
 

2雷達料位計的選型
2.1　脈沖型雷達
　　用于測物位的雷達料位計通常分為兩類：脈沖型雷達和調頻連續波雷達。在過程監測場合主要選用脈沖型雷達，由于其頻率較低（6.3GHz），并且在天線結構設計時充分考慮了冷凝、積料等影響，還能利用超聲波料位計中的回波信號處理，在有攪拌器等復雜工況中也能識別有效回波，價格相對也較便宜，故在水泥行業中主要采用了脈沖型雷達。
2.2　顆粒狀物料的選型
　　在水泥廠原料大多是顆粒狀物料，個別是塊料，如石灰石、原煤、頁巖等，其半成品熟料也是顆粒狀物料，儲存在庫或倉里，都存在物料的安息角，但也有反射介面。根據入料和卸料所形成的物料安息角和表面情況，在確定有效量程后，建議采用非接觸型的雷達料位計，即帶有棒形或號角形天線的料位計。如用接觸型的雷達料位計，會產生對纜繩較大的下拉力，造成事故。根據水泥廠信息反饋，號角形天線的料位計回波更強，度更高（±0.2％～±1％F.S）.
2.3　粉狀物料的選型
　　在水泥廠和粉磨站水泥庫一般有4～8個，在水泥廠還有生料均化庫和粉煤灰庫，這些物料全是粉料，非常難測其料位。在庫里的粉料表面極為疏松，微波反射相當困難，為此建議采用接觸型雷達料位計,也可選用大法蘭的帶有號角天線的非接觸型雷達料位計，較典型的產品有纜式雷達料位計，它實際上是把纜繩既當天線又作導波管，合二為一，微波脈沖從探頭發出后沿纜繩傳播，當脈沖遇到物料表面時會被反射回來，其量程可達35m，被測物料的介電常數εzui低為1.6,另外纜繩的耐磨和忍受的zui大下拉力，能滿足水泥廠各類粉料庫的檢測要求。目前已有許多水泥廠用纜式雷達料位計測量均化庫、水泥庫和粉煤灰庫的料位，取得較好的效果。
2.4　二線制
　　目前使用的雷達料位計大多是一體化的產品，由二線制供電，可直接控制系統的模塊，輸出4～20mA的模擬信號，可節省大量電纜；同時還提供HART數字信號和各種協議的現場總線數字通信功能，和計算機監控系統連接非常方便，既可在現場調試，也可用PC機在控制室調試，如組成FCS系統還可在操作員站調試。
3　結論
　　水泥廠的物位測量是水泥生產線自動化系統一個重要組成部分，雷達料位計的應用解除了人們對水泥廠的物位測量的疑慮，現有雷達料位計在品種、度、標準材料、耐壓、耐高溫、防爆等方面都能滿足水泥廠檢測和控制的要求