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一、概述
工業(yè)自動化生產(chǎn)過程中料位是主要測量參數(shù)之一，隨著工藝要求的提高，料位作為一個重要的過程參數(shù)日益引起大家的關(guān)注。水泥生產(chǎn)中的原料、半成品、成品均為粒塊狀或粉狀固體物料，對其進(jìn)行料位測量的場合很多如石灰石庫、粘土庫、鐵粉庫、煤粉庫、生料均化庫、熟料庫、混合材庫、石膏庫、水泥庫等工藝環(huán)節(jié)都有應(yīng)用，均為固體粉狀、塊狀物料。隨著水泥生產(chǎn)自動化水平和控制系統(tǒng)可靠性要求的提高，料位測量控制的作用日益突出。
二、常用料位測量方法
料位測量的方法很多，通常分為接觸式測量儀表（重錘、導(dǎo)波雷達(dá)、射頻導(dǎo)納、電容、音叉、阻旋等）和非接觸式測量儀表（γ射線、超聲波、雷達(dá)等）。按生產(chǎn)工藝要求，料位測量裝置有兩類，一是極限料位檢測，料位開關(guān)，一般有上、下限2個檢測點(diǎn)。二是連續(xù)料位測量，有定時(shí)測定和需要時(shí)進(jìn)行測定2種工作方式，用于較掌握料面高
度的場合。以下簡要介紹各類儀表的原理。
1、傳統(tǒng)重錘式料位計(jì)：料位探測過程由控制器發(fā)出的信號來控制，當(dāng)傳感器接到探測命令時(shí)，電機(jī)正轉(zhuǎn)，使鋼絲繩下放，帶動重錘由倉頂下降，當(dāng)重錘降至料面被測面托起而失重，鋼絲繩松弛，檢測單元發(fā)出信號，控制器得到該信號即發(fā)出電機(jī)反轉(zhuǎn)命令，重錘上升返回，，重錘回到倉頂原位置完成一次探測過程。此過程中控制器計(jì)算出鋼纜放出長度，得出重錘從倉頂?shù)搅厦娴木嚯x。測量不受介質(zhì)密度、顆粒大小的影響。
2、導(dǎo)波式雷達(dá)料位計(jì)：通常采用脈沖波方式工作，而是通過1根（或2根）從倉頂伸入、直達(dá)倉底的導(dǎo)波體傳播。導(dǎo)波體可以是金屬硬桿或柔性金屬纜繩，微波脈沖沿桿或纜的外側(cè)向下傳播，在被測物料表面被反射，回波被天線接收，由發(fā)射與回波脈沖的時(shí)間差即可計(jì)算出傳播距離。
3、射頻導(dǎo)納和電容式料位計(jì)：原理是插入料倉的電極與料倉壁之間構(gòu)成電容器，當(dāng)倉內(nèi)物料料位變化引起電容量的變化，通過轉(zhuǎn)換電路得到相應(yīng)的料位。要求被測介質(zhì)穩(wěn)定。
4、阻旋式料位計(jì)：基本原理是同步微電動機(jī)，帶動檢測葉片旋轉(zhuǎn)，當(dāng)被測物料的料位上升使葉片轉(zhuǎn)動受阻，檢測機(jī)構(gòu)便圍繞主軸產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)位移。該位移首先使一個微動開關(guān)動作，發(fā)出有料位信號。隨后另一個微動開關(guān)動作，切斷電動機(jī)電源使其停轉(zhuǎn)。當(dāng)料位下降至葉片失去阻擋時(shí)，檢測機(jī)構(gòu)便依靠彈簧拉力使其恢復(fù)原始狀態(tài)，一個微動開關(guān)先動作，接通電動機(jī)電源使其旋轉(zhuǎn)，隨后另一個微動開關(guān)動作發(fā)出無料信號。
5、γ射線料位計(jì)工作原理是在料庫一側(cè)設(shè)置同位素源，另一側(cè)設(shè)置探測器，同位素源向探測器定向發(fā)射γ射線，若庫內(nèi)料面低于它，探測器檢測料空信號；若料面高于它，則物料遮擋、吸收γ射線，得出料滿信號。
6、超聲波料位計(jì)：主要利用回波測距原理，通過測量換能器發(fā)射和接收到聲波的時(shí)間，計(jì)算出換能器到物料表面距離。高溫、蒸汽、大量粉塵等環(huán)境不可用。
7、雷達(dá)料位計(jì)：利用回波測距原理，其喇叭狀或桿式天線向被測物料面發(fā)射微波，微波傳播到不同相對介電率的物料表面時(shí)被反射，并被天線接收。發(fā)射波和接收波的時(shí)間差與物料面和天線的間距成正比，測出傳播時(shí)間即可得知距離。
三、水泥行業(yè)的物料特點(diǎn)
1、顆粒狀物料：在水泥廠原料大多是顆粒狀物料，少數(shù)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。
2、粉狀物料 ：在水泥廠和粉磨站里水泥庫、生料均化庫和粉煤灰?guī)斓?，這些物料全是粉料，粉料表面非常疏松。
3、測量范圍較寬，從幾米至幾十米都有；測量環(huán)境惡劣，倉內(nèi)粉塵極大、并伴有生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的高溫、水汽等，大量的粉塵會粘付在傳感器上，影響測量。
四、水泥物料對常用連續(xù)量物位儀表的影響
1、傳統(tǒng)重錘式料位計(jì)：zui早應(yīng)用的物位儀表，測量不受介質(zhì)密度、顆粒大小、粉塵干擾等的影響。 缺點(diǎn)：機(jī)械內(nèi)部易落灰塵影響測量效果；機(jī)械磨損較嚴(yán)重，需經(jīng)常維護(hù)；重錘易發(fā)生被物料埋住現(xiàn)象，發(fā)生掉錘頭、斷帶故障。
2、導(dǎo)波雷達(dá)料位計(jì)：同介質(zhì)的介電常數(shù)有關(guān)，要注介電常數(shù)大于1.5以上。 缺點(diǎn)：介質(zhì)會在纜繩周圍結(jié)塊，影響測量；埋在物料中的纜繩由于物料重力會產(chǎn)生較大的下拉力，造成纜繩被拉斷等故障。
3、超聲波料位計(jì)：缺點(diǎn)：超聲波屬于機(jī)械波，常常以空氣作為傳播介質(zhì)，而空氣的溫度、濕度等變化會影響超聲波傳播速度，故在一些有溫度、壓力、蒸汽等場合，該料位計(jì)不能正常工作；料庫空氣中的粉塵也衰減超聲波信號，影響測量效果；由于粉倉料位表面在下料時(shí)非常疏松，對超聲波信號有較強(qiáng)衰減，故對粉倉料位的測量效果較差。
4、γ射線料位計(jì)：缺點(diǎn)：放射源污染環(huán)境；放射源衰減使料位控制不可靠。
5、射頻導(dǎo)納和電容料位計(jì)：缺點(diǎn)：埋在物料中的纜繩由于物料重力會產(chǎn)生較大的下拉力，造成纜繩被拉斷等故障。另外被測介質(zhì)如果發(fā)生變化，也會影響測量結(jié)果。
6.調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)料位計(jì)：由于電磁波不受溫度、蒸汽、粉塵干擾，雷達(dá)料位計(jì)能適應(yīng)水泥粉倉環(huán)境。但對粉塵在雷達(dá)探頭上結(jié)垢問題，比較難處理，一般要求現(xiàn)場加吹掃裝置，增加了儀表的不可靠性。雷達(dá)采用回波測距原理，對返回波的有效捕捉是非常重要的，要求根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際進(jìn)料情況調(diào)整探頭角度，但由于料位變?nèi)A較大，很難找到zui合適的角度。另外，雷達(dá)調(diào)試時(shí)，需要專業(yè)工程師依靠專門分析軟件，根據(jù)雷達(dá)波在現(xiàn)場實(shí)際反射波形，來分析倉內(nèi)情況，排除干擾。對使用者的技術(shù)要求較高。
