《電子技術(shù)應(yīng)用》
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西門子物位測(cè)量技術(shù)在水泥廠中的應(yīng)用
摘要: 為了選擇合適的可靠的物位測(cè)量?jī)x表,成都拉法基大量咨詢了拉法基其他工廠的意見。位于美國(guó)密歇根州的Alpena水泥生產(chǎn)廠是北美最大的水泥廠,年產(chǎn)水泥270萬噸,他們的使用經(jīng)驗(yàn)給了我們很大的幫助。據(jù)介紹,該廠原來也存在著與我們同樣的問題。2001年7月試用了西門子公司當(dāng)時(shí)的新產(chǎn)品Sitrans LR400后,在熟料倉、同化倉、成品水泥倉等測(cè)量工況取得了非常好的效果。
Abstract:
Key words :

    有170多年歷史的法國(guó)Lafarge(拉法基)公司是目前世界上最大的水泥生產(chǎn)廠商。自1994年以來,拉法基致力于發(fā)展與中國(guó)的合作伙伴關(guān)系,不斷地加大在中國(guó)的投資,并在中國(guó)水泥行業(yè)取得巨大的發(fā)展。2005年8月,與中國(guó)西南地區(qū)最大的水泥生產(chǎn)企業(yè)瑞安建業(yè)正式宣布合并雙方在中國(guó)的水泥業(yè)務(wù),使作為外資企業(yè)的拉法基瑞安將一舉進(jìn)入國(guó)內(nèi)水泥行業(yè)產(chǎn)能三強(qiáng)。
  
    作為拉法基在中國(guó)投資最大的干法水泥生產(chǎn)廠——成都都江堰拉法基水泥廠,于2002年2月正式投產(chǎn),設(shè)計(jì)產(chǎn)量為年產(chǎn)140萬噸水泥。都江堰拉法基水泥公司投產(chǎn)初期就依靠先進(jìn)的生產(chǎn)工藝、高效地生產(chǎn)效率和有效的成本控制,采用低價(jià)策略徹底打破了成都水泥市場(chǎng)原有的競(jìng)爭(zhēng)格局。
  
    拉法基的市場(chǎng)擴(kuò)張策略、成本控制策略和產(chǎn)品的技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢(shì),都有值得國(guó)內(nèi)水泥生產(chǎn)廠商學(xué)習(xí)和借鑒的地方。
  
挑戰(zhàn)
  
  
    對(duì)于拉法基而言,如何選擇可靠高效的自動(dòng)化控制系統(tǒng)及儀表設(shè)備是提高產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力的成本控制策略的重要內(nèi)容。在水泥廠中,對(duì)各種不同的物料倉的連續(xù)物位測(cè)量對(duì)于提高整個(gè)生產(chǎn)線的產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率和安全環(huán)保起著至關(guān)重要的作用。
  
  
    拉法基曾嘗試過各種不同的物位測(cè)量技術(shù)以解決這一難題,但是都沒有得到令人滿意的效果,尤其是在熟料倉、同化倉、成品水泥倉等位置,其粉塵極大的特點(diǎn)使很多公司的物位產(chǎn)品都望而生畏。
  
  
    在使用過重錘式物位計(jì)、電容式物位計(jì)、導(dǎo)波式雷達(dá)物位計(jì)等接觸式物位測(cè)量方式后,發(fā)現(xiàn)這些在使用除了測(cè)量效果不是很理想外,還存在著鋼纜可能被拉斷而影響生產(chǎn)的危險(xiǎn)性,因此已經(jīng)基本上已經(jīng)放棄了這種接觸式物位測(cè)量方式的選擇
  
  
    超聲波物位計(jì)雖然是一種非接觸式的物位儀表,在很多領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛。但是在成品水泥廠的實(shí)際使用中發(fā)現(xiàn):它很容易受到粉塵的影響。在停止加料的情況下,超聲波能夠在20m的測(cè)量范圍內(nèi)得到測(cè)量信號(hào);但是在量程較大(料位較低時(shí))和粉塵嚴(yán)重(連續(xù)進(jìn)料和放料)時(shí),基本上處于失波狀態(tài)而無法正常工作。
  
    拉法基一直在尋找一種能夠使整個(gè)生產(chǎn)線達(dá)到完全自動(dòng)化的可靠的物位測(cè)量方式,使工作人員能從危險(xiǎn)有害的工作環(huán)境解脫出來,以提高生產(chǎn)效率,降低生產(chǎn)成本。
  
解決方案
  
    為了選擇合適的可靠的物位測(cè)量?jī)x表,成都拉法基大量咨詢了拉法基其他工廠的意見。位于美國(guó)密歇根州的Alpena水泥生產(chǎn)廠是北美最大的水泥廠,年產(chǎn)水泥270萬噸,他們的使用經(jīng)驗(yàn)給了我們很大的幫助。據(jù)介紹,該廠原來也存在著與我們同樣的問題。2001年7月試用了西門子公司當(dāng)時(shí)的新產(chǎn)品Sitrans LR400后,在熟料倉、同化倉、成品水泥倉等測(cè)量工況取得了非常好的效果。
  
    經(jīng)過慎重地比較后,在眾多國(guó)際優(yōu)秀的儀表供應(yīng)商提供的解決方案中,成都拉法基最終采用了西門子公司的提供Sitrans LR400產(chǎn)品作為連續(xù)物位測(cè)量解決方案。
  
    Sitrans LR400是一款24GHz高頻,采用連續(xù)調(diào)頻工作方式的微波雷達(dá)物位計(jì),最大量程可達(dá)45米,可以完全滿足水泥廠中各種不同高度的倉的要求。
  
    除此之外,它還有以下特點(diǎn):
    1、能夠穿透嚴(yán)重的粉塵的影響,即使在用于諸如熟料、成品水泥、面粉、飛灰等介質(zhì)的測(cè)量應(yīng)用中,也能得到可靠、穩(wěn)定、準(zhǔn)確地物位測(cè)量。

    2、繼承了西門子妙聲力50多年的物位制造經(jīng)驗(yàn)而成得先進(jìn)的回波處理技術(shù)——聲智能技術(shù),能夠在各種苛刻的條件下將真假回波信號(hào)區(qū)分開來,從而保證物位測(cè)量的可靠性。

    3、采用較長(zhǎng)的喇叭口設(shè)計(jì),既方便了現(xiàn)場(chǎng)安裝的需要,又能夠得到較小的微波發(fā)射角度,有利于增強(qiáng)回波信號(hào)的強(qiáng)度和避開微波雷達(dá)物位計(jì)發(fā)射范圍內(nèi)的干擾信號(hào)。

    4、獨(dú)特的固體型算法。它經(jīng)過了西門子公司多年的研究和現(xiàn)場(chǎng)反復(fù)實(shí)驗(yàn),從而使它能夠在水泥等行業(yè)的各個(gè)粉塵極大的固體物位測(cè)量應(yīng)用中,始終保持著出類拔萃的表現(xiàn)。

    堅(jiān)固的鋁制外殼設(shè)計(jì)。能夠滿足各種惡劣的使用工況。
  
    西門子在2005年2月,新推出的固體型LR400在原有的基礎(chǔ)針對(duì)固體物位測(cè)量的特點(diǎn),做了很多改進(jìn)。比如:將瞄準(zhǔn)器作為微波雷達(dá)物位計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)配置,提高了儀表的性能同時(shí)不增加任何費(fèi)用;喇叭口可以根據(jù)客戶的實(shí)際需要加長(zhǎng);量程升級(jí)至50米等。
  
使用效果
  
    在3年多的使用過程中,Sitrans LR400始終工作穩(wěn)定可靠,完全解決了在嚴(yán)重粉塵工況中的連續(xù)物位測(cè)量的難題。在熟料倉、水泥倉、同化倉等測(cè)量應(yīng)用,在連續(xù)加料放料的情況,通過西門子提供的軟件讀取回波圖形發(fā)現(xiàn),回波信號(hào)基本沒有受到粉塵的影響,依然非常強(qiáng)烈。
  
    Sitrnas LR400可靠的性能使成都拉法基在各個(gè)重要的料倉的物位控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)完全地自動(dòng)化,不再需要工人每天到各個(gè)工況惡劣的料倉上用投尺來檢測(cè)料位,也不必?fù)?dān)心類似接觸式物位計(jì)拉斷鋼纜的風(fēng)險(xiǎn),即提高了物位測(cè)量的可靠性和準(zhǔn)確性,又大大節(jié)省了生產(chǎn)成本,而且還提高了生產(chǎn)的安全性。另外,LR400的設(shè)計(jì)使用壽命為10年,這一設(shè)計(jì)特點(diǎn)也使水泥廠的投資成本達(dá)到最大化。
  
    由于Sitrans LR400近幾年在拉法基各水泥廠的成功應(yīng)用,已經(jīng)成為拉法基公司的推薦產(chǎn)品。
  
    在使用SITRANS LR400的過程中,我們發(fā)現(xiàn)有兩點(diǎn)需要特別注意,否則可能會(huì)帶來意外的影響。
  
1. 防塵處理
  
    故障現(xiàn)象:雖然微波能夠穿透粉塵的影響,但是在一些粉塵極端嚴(yán)重的情況下,揚(yáng)起的粉塵可能會(huì)粘附到雷達(dá)波發(fā)射電極上,而導(dǎo)致發(fā)射信號(hào)的衰減,甚至完全丟失。有時(shí)候,揚(yáng)起的粉塵非常潮濕,甚至?xí)谖⒉ɡ走_(dá)物位計(jì)的喇叭口上結(jié)成泥塊(如圖四)。一般的情況,只需清除了喇叭口內(nèi)的粉塵和泥塊,就可以恢復(fù)儀表的正常使用。
  
解決方案:
    SITRANS LR400雷達(dá)物位計(jì)喇叭口上安裝一個(gè)PTFE的防塵罩,即可解決此類問題。在常溫的情況下,只需可選擇普通的塑料薄膜罩在喇叭口也可以達(dá)到同樣的效果。

    B、吹掃系統(tǒng)。在粉塵較潮濕的情況下,即使使用了防塵罩,但還是會(huì)有泥塊粘結(jié)在防塵罩,定期地更換防塵罩會(huì)增加員工的工作量和降低生產(chǎn)效率。選擇了西門子LR400的特殊選項(xiàng)——吹掃裝置后,可以將壓縮定時(shí)或連續(xù)地吹到喇叭口內(nèi),防止粉塵和濕氣的侵入。
  
2. 安裝位置。
  
    故障現(xiàn)象:避免安裝在靠近進(jìn)料口、倉壁等位置,以防止由于意外的干擾引起故障。在水泥廠有一個(gè)倉的使用中,發(fā)現(xiàn)物位測(cè)量?jī)x表的指示總是固定在某個(gè)數(shù)值上。西門子工程師到了現(xiàn)場(chǎng)以后,使用調(diào)試軟件讀取回波圖形發(fā)現(xiàn)在正常的回波前面有一個(gè)較強(qiáng)的虛假回波(如圖六)?;貋硗ㄟ^現(xiàn)場(chǎng)的查看發(fā)現(xiàn),這臺(tái)表由于安裝位置選擇合理,是倉壁的一根金屬橫梁被儀表“檢測(cè)”到而導(dǎo)致這一故障。
  
解決方案:
A、更換至合理的安裝位置。
B、選用帶瞄準(zhǔn)器的固體性LR400。只需稍微調(diào)整瞄準(zhǔn)器的角度,可以將固定干擾的回波強(qiáng)度降到最小。
C、利用先進(jìn)的回波處理軟件將固定干擾消除掉。但一般如果干擾回波較強(qiáng),或者固定干擾位置在測(cè)量范圍“中心”時(shí),采取固定干擾回波抑制的方式可能會(huì)帶來“副作用”,而產(chǎn)生較大的測(cè)量“盲區(qū)”。在如前的故障中,由于干擾發(fā)生的位置較高,因此采用回波處理軟件技術(shù)“切除”這一干擾。故障消除后使用至今,一直工作穩(wěn)定可靠,充分體現(xiàn)了Sitrans LR400出色的回波處理能力。
  
結(jié)束語
  
    Sitrans LR400在3年多的使用過程中,始終工作穩(wěn)定可靠,完全解決了在嚴(yán)重粉塵工況中的連續(xù)物位測(cè)量的難題。由于拉法基各水泥廠的成功應(yīng)用,Sitrans LR400雷達(dá)物位計(jì)已經(jīng)成為拉法基公司的推薦產(chǎn)品。在每個(gè)水泥廠都有大量的應(yīng)用,有的水泥廠應(yīng)用數(shù)量上百臺(tái)。
  
    新推出的固體型LR400更以物美價(jià)廉的優(yōu)勢(shì),對(duì)固體物料測(cè)量市場(chǎng)進(jìn)行了更大的一次沖擊,從而進(jìn)一步確定了SITRANS LR400在固體物位測(cè)量中的領(lǐng)導(dǎo)地位。

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