一 前言

物位的測(cè)量，一直是工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域需要解決的問(wèn)題之一?；痣姀S電除塵，除灰系統(tǒng)中料位的準(zhǔn)確的測(cè)量十分重要。

目前好多電廠由于料位計(jì)不好用，輸灰系統(tǒng)大多采用時(shí)間控制，而且由于灰斗下料速度不穩(wěn)定，從安全角度考慮，時(shí)間都設(shè)定的比較保守。

結(jié)果就是導(dǎo)致每次倉(cāng)泵輸送的灰都很少，用掉的壓縮空氣卻很多。當(dāng)灰量比較大時(shí)，就來(lái)不及排灰，使得灰斗內(nèi)大量積灰。另一個(gè)副作用是，加大了輸送每噸灰塵的耗氣量，增加個(gè)對(duì)排灰管道，閥門的磨損。曾經(jīng)，某電廠的電除塵器發(fā)生了坍塌事故，其原因是因?yàn)榛叶范佳b滿了，料位計(jì)卻沒(méi)有報(bào)警，導(dǎo)致坍塌。當(dāng)然事后分析主要原因是除塵器廠家提供的支撐鋼材不達(dá)標(biāo)，無(wú)法承受當(dāng)時(shí)的荷載，但如果當(dāng)時(shí)料位計(jì)能夠準(zhǔn)確報(bào)警，操作人員通過(guò)適當(dāng)?shù)牟僮鳎苍S就可以避免如此嚴(yán)重的事故。

那么，采用何種物位測(cè)量產(chǎn)品能夠真實(shí)的反應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工況下火電廠中灰斗，倉(cāng)泵，灰?guī)斓牧衔荒?

二 原理

火電廠中目前采用的測(cè)量料位的產(chǎn)品主要有超聲波料位計(jì)，雷達(dá)料位計(jì)，射頻導(dǎo)納物位計(jì)，重錘式料位計(jì)，還有無(wú)源核子料位計(jì)。下面先了解他們的測(cè)量原理。

超聲波料位計(jì)：

音波發(fā)射頭能發(fā)射一束強(qiáng)烈音波脈沖，當(dāng)此音波達(dá)到物料表面時(shí)會(huì)有反射波傳回發(fā)射頭，此反射波經(jīng)由發(fā)射頭轉(zhuǎn)換成電氣信號(hào)，然后被送到超聲波控制器，由控制器計(jì)算音波反射傳送時(shí)間，再轉(zhuǎn)換成料位或距離。

雷達(dá)料位計(jì)工作時(shí)的基本原理和超聲波料位計(jì)一樣：發(fā)射-反射-接收，不同的是采用的為雷達(dá)波。

射頻導(dǎo)納料位計(jì)：

所謂射頻導(dǎo)納，導(dǎo)納的含義為電學(xué)中阻抗的倒數(shù)，它由電阻性成分，電容性成分，感性成分綜合而成。而射頻即高頻無(wú)線電波譜，所以射頻導(dǎo)納可以理解為用高頻無(wú)線電波測(cè)量導(dǎo)納。儀表工作時(shí)，儀表的傳感器與管壁及被測(cè)介質(zhì)形成導(dǎo)納值，物位變化時(shí)，導(dǎo)納值相應(yīng)變化，電路單元將測(cè)量導(dǎo)納值轉(zhuǎn)換成物位信號(hào)輸出，實(shí)現(xiàn)物位測(cè)量。射頻導(dǎo)納料位計(jì)有射頻導(dǎo)納連續(xù)料位計(jì)和射頻導(dǎo)納物位開關(guān)兩種，前者輸出模擬量信號(hào)，后者輸出開關(guān)量信號(hào)。

重錘式料位計(jì)：智能電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)控制著系在不銹鋼鋼纜上的重錘向下降，重錘接觸介質(zhì)表面的瞬間停止下降，而后重錘式料位計(jì)改變電機(jī)的傳動(dòng)方向?qū)⒅劐N收回。測(cè)量過(guò)程中，重錘式料位計(jì)通過(guò)雙光學(xué)傳感器的計(jì)量，獲取料位信號(hào)。

  這里重點(diǎn)介紹下無(wú)源核子料位計(jì)，首先要知道什么是γ射線，他是原子核能級(jí)躍遷蛻變時(shí)釋放出的射線。γ射線有很強(qiáng)的穿透力，在穿過(guò)物質(zhì)時(shí)，強(qiáng)度減弱與物質(zhì)的密度密度相關(guān)，符合指數(shù)規(guī)律。主要機(jī)理是γ射線光子與物質(zhì)發(fā)生光電效應(yīng)，康普頓效應(yīng)和電子對(duì)效應(yīng)后損失其能量，從原射線束中消失。

  核子料位計(jì)就是利用γ射線這三種效應(yīng)的原理。所謂無(wú)源，即無(wú)放射源。傳統(tǒng)的核子料位計(jì)忽略自然環(huán)境中廣泛存在的微量的天然放射性核素，利用人工放射源發(fā)出的強(qiáng)度遠(yuǎn)大于環(huán)境的γ射線。當(dāng)物料位置發(fā)生變化，高于或低于探測(cè)器和源容器的安裝位置，探測(cè)器探測(cè)到的放射源發(fā)出的γ射線的強(qiáng)度有所不同。由此判斷物料是否到達(dá)安裝位置。而無(wú)源核子料位計(jì)是不需要設(shè)置人工放射源的，充分利用自然環(huán)境中廣泛存在的微量天然放射性核素。當(dāng)物料位置發(fā)生變化，物料數(shù)量的多少，與探測(cè)器距離的遠(yuǎn)近發(fā)生變化時(shí)，探測(cè)器測(cè)量到的物料自升的γ射線時(shí)不同的，由于物料的屏蔽作用，當(dāng)物料位置發(fā)生變化時(shí)，穿過(guò)容器的γ射線強(qiáng)度也會(huì)發(fā)生變化。

由此可見，無(wú)源核子料位計(jì)只是用了核方法，沒(méi)有輻射防護(hù)的必要。

上述幾種料位計(jì)哪些適合測(cè)量火電廠電除塵器，除灰系統(tǒng)中相關(guān)設(shè)備的物位呢？

三 對(duì)比

首先說(shuō)電除塵器的灰斗和輸灰系統(tǒng)的倉(cāng)泵，由于工藝設(shè)備及流程的原因，無(wú)法采用頂裝式，故超聲波料位計(jì)，雷達(dá)料位計(jì)，射頻導(dǎo)納料位計(jì)，重錘式料位計(jì)不能采用。那么采用側(cè)裝的射頻導(dǎo)納料位開關(guān)和無(wú)源核子料位計(jì)呢，它們有哪些優(yōu)缺點(diǎn)呢，從安裝方法來(lái)說(shuō)，射頻導(dǎo)納料位開關(guān)必須在設(shè)備本體上開孔，把探頭伸進(jìn)去做接觸測(cè)量。

設(shè)備內(nèi)部環(huán)境惡劣，特別是電除塵灰斗，內(nèi)部溫度160℃以上，而且灰塵無(wú)法避免的附著在儀表探頭上，盡管射頻導(dǎo)納料位開關(guān)在設(shè)計(jì)上使用了*抗粘附電路，采用多參量的測(cè)量，交流鑒相采樣器的實(shí)現(xiàn)手段從數(shù)學(xué)理論上解決了在開關(guān)掛料上的問(wèn)題，采用的材料也可以抗磨損，但在如此惡劣的工況中，難免會(huì)出現(xiàn)誤報(bào)警和損害。

從成本上講，雖然射頻導(dǎo)納料位開關(guān)相比較便宜，但經(jīng)常需要更換，維護(hù)量大，總體投資費(fèi)用會(huì)比無(wú)源核子料位計(jì)高，而無(wú)源核子料位計(jì)無(wú)需與被測(cè)介質(zhì)接觸，環(huán)境因素再惡劣對(duì)它也沒(méi)有絲毫影響，不存在磨損的問(wèn)題，它測(cè)量的是安裝位置的灰的總量，容器壁掛灰量與真實(shí)的料滿畢竟再總量上有很大差異，所以能分辨到底是掛料還是料位真的到了，避免了掛料問(wèn)題，且維護(hù)更換方便，不影響本體運(yùn)行。還有個(gè)方面，射頻導(dǎo)納料位開關(guān)僅能夠輸出開關(guān)量信號(hào)，而無(wú)源核子料位計(jì)不僅能夠輸出開關(guān)量，還能輸出模擬量，雖不能實(shí)現(xiàn)連續(xù)料位的測(cè)量，但是可以準(zhǔn)確的反映出測(cè)點(diǎn)位置灰位的變化過(guò)程，十分有利于運(yùn)行人員了解系統(tǒng)的運(yùn)行狀況。

  另外，射頻導(dǎo)納料位計(jì)再使用前需要調(diào)試，調(diào)試時(shí)，需要經(jīng)過(guò)有灰和無(wú)灰兩種狀態(tài)，才能準(zhǔn)確的標(biāo)定料位計(jì)。所以在調(diào)試時(shí)，特別時(shí)在過(guò)168時(shí)，讓積灰到高位測(cè)量點(diǎn)，而這個(gè)時(shí)候料位計(jì)還處于調(diào)試狀態(tài)，不能可靠指示灰位，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行有一定的風(fēng)險(xiǎn)。

  那么在灰?guī)斓牧衔粶y(cè)量中，哪些料位計(jì)比較適用呢？灰?guī)旄叨雀撸臻g大，飛灰嚴(yán)重，而超聲波料位計(jì)無(wú)法穿透重粉塵，無(wú)法正常工作，因此不能選用。若采用雷達(dá)料位計(jì)，系統(tǒng)運(yùn)行一段時(shí)間內(nèi)會(huì)在喇叭口結(jié)上很多灰塵，影響測(cè)量，雖然可以采用加裝吹掃裝置的方法，但是無(wú)法*解決積灰，還需要定期清灰，增加儀表維護(hù)量，所以不太適用。重錘式料位計(jì)有抗粉塵干擾能力，不受介質(zhì)介電常數(shù)，電導(dǎo)率，導(dǎo)熱率影響的優(yōu)點(diǎn)，用來(lái)測(cè)量灰?guī)炝衔贿€是比較適用的，不過(guò)安裝時(shí)要盡量避開下料口，障礙物等干擾因素，還有它具有機(jī)械部分，雖結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但難免發(fā)發(fā)生斷鏈等機(jī)械故障。

  射頻導(dǎo)納料位計(jì)前面提過(guò)，有很好的抗磨損，放掛料，抗沖擊，抗高溫和腐蝕的能力，但是它屬于接觸類的測(cè)量?jī)x表，這點(diǎn)是無(wú)法和無(wú)源核子料位計(jì)相比的。可是在灰?guī)斓倪B續(xù)料位的監(jiān)視上，無(wú)源核子料位計(jì)是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的，但由于無(wú)源核子料位計(jì)不僅僅是對(duì)當(dāng)前設(shè)備中料位的高低判斷，還能夠反應(yīng)出測(cè)點(diǎn)位置的料位變化，可以通過(guò)在灰?guī)焐细叩筒煌奈恢茫惭b多個(gè)無(wú)源核子料位計(jì)，從而可以判斷灰?guī)炝衔坏拇笾伦兓?，達(dá)到間接的連續(xù)料位的監(jiān)視目的，當(dāng)然這樣就提高了一次投入的成本。

四 結(jié)束語(yǔ)

可見無(wú)源核子料位計(jì)在火電廠除塵，除灰系統(tǒng)中料位測(cè)量上有很好的優(yōu)勢(shì)，能夠提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，降低維護(hù)費(fèi)用，起到節(jié)能降耗的作用?，F(xiàn)在越來(lái)越多的電廠用戶對(duì)無(wú)源核子料位計(jì)在除塵除灰系統(tǒng)上測(cè)量的準(zhǔn)確性，維護(hù)的方便性得到了認(rèn)可。既然無(wú)源核子料位計(jì)在測(cè)灰位上有這么好的*性，那么在其他的物位測(cè)量上，比如煤粉倉(cāng)，煤斗的測(cè)量是否有好的結(jié)果呢，根據(jù)廠家和用戶的介紹，無(wú)源核子料位計(jì)在煤位的測(cè)量不理想，還需要進(jìn)一步的探索和研究。