《電子技術(shù)應(yīng)用》
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西門子物位測量技術(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量儀表,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)時的新產(chǎn)品Sitrans LR400后,,在熟料倉,、同化倉、成品水泥倉等測量工況取得了非常好的效果,。
Abstract:
Key words :

    有170多年歷史的法國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)展與中國的合作伙伴關(guān)系,,不斷地加大在中國的投資,,并在中國水泥行業(yè)取得巨大的發(fā)展。2005年8月,,與中國西南地區(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)入國內(nèi)水泥行業(yè)產(chǎn)能三強(qiáng)。
  
    作為拉法基在中國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,,采用低價策略徹底打破了成都水泥市場原有的競爭格局。
  
    拉法基的市場擴(kuò)張策略,、成本控制策略和產(chǎn)品的技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢,,都有值得國內(nèi)水泥生產(chǎn)廠商學(xué)習(xí)和借鑒的地方。
  
挑戰(zhàn)
  
  
    對于拉法基而言,,如何選擇可靠高效的自動化控制系統(tǒng)及儀表設(shè)備是提高產(chǎn)品的競爭力的成本控制策略的重要內(nèi)容,。在水泥廠中,對各種不同的物料倉的連續(xù)物位測量對于提高整個生產(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、電容式物位計、導(dǎo)波式雷達(dá)物位計等接觸式物位測量方式后,,發(fā)現(xiàn)這些在使用除了測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)的危險性,因此已經(jīng)基本上已經(jīng)放棄了這種接觸式物位測量方式的選擇
  
  
    超聲波物位計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的測量范圍內(nèi)得到測量信號,;但是在量程較大(料位較低時)和粉塵嚴(yán)重(連續(xù)進(jìn)料和放料)時,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生產(chǎn)線達(dá)到完全自動化的可靠的物位測量方式,,使工作人員能從危險有害的工作環(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量儀表,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)時的新產(chǎn)品Sitrans LR400后,,在熟料倉,、同化倉、成品水泥倉等測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,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:
    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)的測量應(yīng)用中,,也能得到可靠、穩(wěn)定,、準(zhǔn)確地物位測量,。

    2、繼承了西門子妙聲力50多年的物位制造經(jīng)驗而成得先進(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區(qū)分開來,,從而保證物位測量的可靠性。

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

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

    堅固的鋁制外殼設(shè)計。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)針對固體物位測量的特點,做了很多改進(jìn),。比如:將瞄準(zhǔn)器作為微波雷達(dá)物位計的標(biāo)準(zhǔn)配置,,提高了儀表的性能同時不增加任何費用;喇叭口可以根據(jù)客戶的實際需要加長,;量程升級至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)物位測量的難題,。在熟料倉、水泥倉,、同化倉等測量應(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重要的料倉的物位控制系統(tǒng)實現(xiàn)完全地自動化,,不再需要工人每天到各個工況惡劣的料倉上用投尺來檢測料位,,也不必?fù)?dān)心類似接觸式物位計拉斷鋼纜的風(fēng)險,即提高了物位測量的可靠性和準(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)計使用壽命為10年,,這一設(shè)計特點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)有兩點需要特別注意,否則可能會帶來意外的影響,。
  
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,揚起的粉塵可能會粘附到雷達(dá)波發(fā)射電極上,,而導(dǎo)致發(fā)射信號的衰減,,甚至完全丟失。有時候,,揚起的粉塵非常潮濕,,甚至?xí)谖⒉ɡ走_(dá)物位計的喇叭口上結(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)物位計喇叭口上安裝一個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,,但還是會有泥塊粘結(jié)在防塵罩,定期地更換防塵罩會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——吹掃裝置后,,可以將壓縮定時或連續(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,。在水泥廠有一個倉的使用中,,發(fā)現(xiàn)物位測量儀表的指示總是固定在某個數(shù)值上。西門子工程師到了現(xiàn)場以后,,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較強(qiáng)的虛假回波(如圖六),。回來通過現(xiàn)場的查看發(fā)現(xiàn),,這臺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”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量范圍“中心”時,,采取固定干擾回波抑制的方式可能會帶來“副作用”,,而產(chǎn)生較大的測量“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)物位計已經(jīng)成為拉法基公司的推薦產(chǎn)品。在每個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,。
  
    新推出的固體型LR400更以物美價廉的優(yōu)勢,對固體物料測量市場進(jìn)行了更大的一次沖擊,,從而進(jìn)一步確定了SITRANS LR400在固體物位測量中的領(lǐng)導(dǎo)地位,。

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