水泥厂常用料位计的原理和应用

水泥生产中的原料、半成品、成品均为粒块状或粉状固体物料，对其进行料位测量的场合很多，除生料、煤粉、水泥、混合材库外，篦冷机下料、立窑的卸料等工艺环节都有应用。随着水泥生产自动化水平和控制系统可靠性要求的提高，料位测量控制的作用日益突出。按生产工艺要求，料位测量装置有2类，一是极限料位检测，即料位开关，一般有上、下限2个检测点。一旦料面达到预先设定的料位，即发出控制信号，使喂料或卸料设备进行相应的动作。二是连续料位测量，有定时测定和需要时进行测定2种工作方式，用于较xx掌握料面高度的场合。有时为较好满足工艺要求，在一个料库上既设置连续测量的料位计，又配置固定高度的料位开关，即2种料位计各司其职，互相补充。

　　实际采用的料位计种类很多，必须针对不同工艺物料要求、不同料库，选用不同的料位计。本文对水泥厂常用料位计的原理和应用进行介绍。

1　电容式料位计

　　电容式料位计原理是插入料仓中的电极与料仓壁之间构成电容器，当仓内物料料位变化引起电容量的变化时，通过转换电路得到相应的控制信号。因为电容量是连续变化的，因此该料位计可以用作连续式料位测量，也可用作料位开关，作为报警或喂料、卸料设备的输入信号。该料位计有造价低、无机械磨损、安装和维修方便等特点。传统的方式是通过调频振荡电路实现电容量到频率的转换，又经限幅放大及鉴频器的线性化，得到相应的电压或电流信号。若使用一段时间后电极(探头)上粘有物料，则往往会导致控制器误动作，现已由传统的检测电容量发展为检测探头与仓壁间导纳的方式。

　　依据量程的大小和控制方式的不同，电极设计成杆(棒)式或钢缆(重型钢缆)式，可应用于各种料仓。现在的新型产品为全密封一体化安装结构，采用射频振荡器和数字集成电路，无运动机械部件，“数字标定技术”使得用户可以在空仓的状态下一次完成标定，功能齐全、性能可靠、控制及时、显示直观。

　　安装此类料位计时应注意选取合适的安装点，避开下料口；注意信号线的屏蔽和接地，防止干扰。但仓内物料温度、湿度、运动速度的变化以及物料粘挂仓壁和电极等因素的影响，引起电容介电常数的变化。因此，若用作连续料位检测，其测量精度不高，通常用作料位开关。必须定期检查探头和料位开关动作情况并进行校验。

2　阻旋式料位计

　　阻旋式料位计是一种料位开关。它也有不同的检测控制方式，如某产品的基本原理是同步微电动机经减速后，带动检测叶片以2.5～5r/min的转速旋转，当被测物料的料位上升使叶片的转动受到阻碍时，检测机构便围绕主轴产生旋转位移。此位移首先使一个微动开关动作，发出有料位信号。随后另一个微动开关动作，切断电动机电源使其停转。只要此料位不变这种状态便一直保持下去。当料位下降至叶片失去阻挡时，检测机构便依靠弹簧拉力使其恢复原始状态。一个微动开关先动作，接通电动机电源使其旋转，随后另一个微动开关动作发出无料信号，只要没有物料阻挡检测叶片的转动，此种状态也将一直保持下去。为防止使用中物料的冲击，库侧安装时应在检测叶片上方的料仓内壁上方安装防护板；如采用加长轴顶置垂直安装时，则应在轴套外安装保护套筒。此种料位开关结构简单、价格低廉、维护方便，多用作粉状物料料仓的料满开关，但不适合高温下工作。

3　γ射线料位计

　　γ射线料位计常用作料位开关。工作原理是在料库的一侧设置同位素源，在另一侧设置探测器，同位素源向探测器定向发射γ射线，若库内料面低于它，探测器检测得出料空信号；若库内料面高于它，则物料遮挡、吸收γ射线，探测器检测得出料满信号。依据料仓的形状和工艺要求，γ射线料位计可安装在不同的位置。它是非接触式测量，常用于工作环境恶劣的大型混凝土料库，如水泥熟料库。此时，要求所用的同位素源强，常用Co60源，源强达50～100mCi。γ射线料位计还广泛用在立窑的卸料料封控制上。γ射线被管中的熟料所吸收，探测器发出料满信号启动下面的卸料电振机。此时γ射线料位计的同位素源常用源强较低的且半衰期很长的Cs137源。

　　它还可以用作窑尾预热器防堵的料位报警或者选粉机下料管的锁风。因有时接收器靠近热源，易导致信号失真和仪器寿命缩短，因此在高温环境工作时应重视冷却问题。它的特点是日常运行维护工作量小，操作简单，但也存在γ射线料位计放射源污染环境，放射源的衰减使料位控制不可靠等不足。

4　超声波料位计

　　超声波料位计装置是利用声纳原理来确定容器内物料料位的，是一种在线声纳定位设备。超声波换能器发出的超声波脉冲，通过空气传到物料的界面并被反射，测出超声波脉冲从发射到换能器接收所用的时间，再根据空气中的声速，就可计算出换能器到物料面的距离，从而确定料位。物料表面的松散程度，对超声波信号的衰减影响很大；若料仓中弥漫料尘时，超声波会被料尘吸收，从而使信号有所衰减，且粉料粘附在换能器表面等原因都严重影响料位测量的准确性。因此，超声波料位测量装置适合块状物料的连续料位监测。

　　为解决该类仪器的不足，某些生产厂家，通过采用新材料、新技术，提高了换能器发射强度，避免了换能器的挂料、堵塞现象，并能应用于高温环境。在控制电路设计中，增加鉴别真伪信号的功能，使研制的超声波料位计成功应用于水泥仓。笔者曾到北京某混凝土搅拌站现场考察过某大学声学研究所的仪器，发现它安装和使用方便，测量数据xx。5　雷达料位计

　　雷达料位计工作原理和超声波料位计类似，它发射的微波是一种电磁波，其传播速度不受介质的特性影响。它是利用电磁波回波测距原理来实现料位测量的。微波从天线出发，到达被测目标经反射再被天线接收，按微波来回传播时间来计算的距离反映了料位。一般有脉冲雷达和调频连续波雷达2种。由于受粉尘、料面坡度及物料松散程度的影响，微波在传输过程中会有衰减，影响其准确性和可靠性。某公司生产的缆式导波雷达可以解决传统雷达料位计的上述缺点。它的原理是高频脉冲从探头发出后沿缆绳传播，当脉冲遇到料位表面时将会反射回来，由接收器接收，信号经转换成料位信号。由于微波沿缆绳传播，脉冲的强度及方向性均不受粉尘及料面松散程度的影响。同时可通过软件设计对干扰进行抑制。其传播缆绳经过耐磨性、下拉力试验，可以适应水泥厂的工况，此种料位计测量精度高，已在水泥厂成功应用。但产品价格高使应用范围受限制。

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