導(dǎo)波雷達料位計是利用電磁波的特殊性能來進行測量的一種高精度料位測量儀表，具有測量精確、效率高、安裝簡單等特點。本文介紹了導(dǎo)波雷達料位計在粉煤加壓氣化裝置中的應(yīng)用、測量原理、常見問題及解決方法。

我國作為煤資源大國，現(xiàn)代煤化工的發(fā)展必須立足于自主知識產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)。在國家科技計劃支持下，水煤漿氣化及煤化工國家工程研究中心（兗礦魯南化肥廠）、華東理工大學(xué)和中國天辰化學(xué)工程公司共同承擔(dān)了國家“十五”科技攻關(guān)課題“粉煤加壓氣化制備合成氣新技術(shù)研究與開發(fā)”，成功建設(shè)并運行了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的粉煤加壓氣化中試裝置。通過科技部主持的課題專家委員會驗收，專家委員會認定“該技術(shù)具有自主知識產(chǎn)權(quán)，填補了國內(nèi)空白，工藝技術(shù)指標達到了國際先進水平”?！笆晃濉逼陂g，三方在粉煤水冷壁氣化技術(shù)方面深入研究，已經(jīng)取得階段成果。

粉煤加壓氣化工藝是以干煤粉為原料的新型氣化技術(shù)。原煤除雜后送入磨煤機破碎，同時由經(jīng)過加熱的低壓氮氣將其干燥，制備出合格煤粉存于料倉中。加熱用低壓氮氣少量放空，大部分可循環(huán)使用。料倉中的煤粉先后在低壓氮氣和高壓氮氣的輸送下，通過氣化噴嘴進入氣化爐。氣化劑氧氣、蒸汽也通過氣化噴嘴進入氣化爐，并在高溫、高壓下與粉煤進行氣化反應(yīng)。出氣化爐的高溫合成氣經(jīng)水激冷和洗滌后供用戶。熔融灰渣在氣化爐激冷室中被激冷固化，經(jīng)鎖斗收集，定期排放。粉煤加壓氣化工藝中煤粉輸送控制系統(tǒng)是關(guān)鍵技術(shù)之一，為保證氣化反應(yīng)連續(xù)、穩(wěn)定的進行，必須選擇合適的煤粉料位計。

1、煤粉輸送系統(tǒng)流程簡介
煤粉輸送系統(tǒng)由粉煤料倉、粉煤輸送罐和粉煤加料罐組成。由粉煤料倉向粉煤輸送罐內(nèi)輸送煤粉，粉煤儲罐裝滿后，充氮氣加壓，將煤粉輸送至粉煤加料罐中，加壓后的煤粉從粉煤加料罐由氮氣（二氧化碳氣）輸送至氣化爐燒嘴。

煤粉料位有別于液體液位，同一容器內(nèi)的液位一定是水平的，而料位卻不一定在同一水平面上，這個差異會給生產(chǎn)帶來影響，嚴重時可以導(dǎo)致系統(tǒng)跳車。為避免這種現(xiàn)象的發(fā)生，就必須保證煤粉料位必須高于一個料位值，不可使料位處于一個低值，否則容易使煤粉“走空”。但也不允許料位太高，因為高料位時加入的煤粉會導(dǎo)致“滿罐”，這樣會使煤粉切斷閥在充滿煤粉的環(huán)境中關(guān)閉，從而增加了閥門磨損，降低了閥門使用壽命。所以在生產(chǎn)過程中，粉煤加料罐的料位要保持在一定范圍內(nèi)，這就要求對各煤粉儲罐料位進行連續(xù)、準確測量，我們選擇了昌暉儀表制造有限公司導(dǎo)波雷達料位計。

料位計測量的目的主要有兩個：一是通過物位測量來確定容器中的原料、產(chǎn)品或半成品數(shù)量，以保證連續(xù)供應(yīng)生產(chǎn)中各個環(huán)節(jié)所需的物料或進行經(jīng)濟核算；另一個是通過物位測量，了解物位是否在規(guī)定的范圍內(nèi)，以便使生產(chǎn)過程正常進行，保證產(chǎn)品的質(zhì)量、產(chǎn)量和生產(chǎn)安全。

2、導(dǎo)播雷達料位計簡介
導(dǎo)波雷達料位計利用了電磁波的特殊性能來進行料位檢測，其示意圖見圖1。
 

圖1  導(dǎo)播雷達料位計正確的安裝位置

導(dǎo)波雷達料位計由發(fā)射裝置和探測裝置組成，導(dǎo)波料位計的發(fā)射裝置可以發(fā)射一種特殊的電磁波，電磁波的物理特性與可見光相似，以光速傳播，且傳速不受溫度、壓力、蒸汽等介質(zhì)特性的影響。雷達料位計采用發(fā)射—反射—接收的方式工作，發(fā)射率取決于被測介質(zhì)的傳導(dǎo)率和介電常數(shù)。電磁波可以穿透空間氮氣、粉塵等干擾源，遇到障礙物易于被反射，被測介質(zhì)導(dǎo)電性越好或介電常數(shù)越大，回波信號的反射效果越好。

導(dǎo)波雷達料位計采用HART通訊協(xié)議，可通過計算機、手持通訊器進行組態(tài)，通過儀表測量和回波曲線來調(diào)整參數(shù)、判斷故障。

3、導(dǎo)波雷達料位計的測量原理
導(dǎo)波雷達料位計是基于時間行程原理的測量儀表，發(fā)射裝置發(fā)出高頻脈沖并沿著探測組件（鋼纜或鋼棒）傳播，當脈沖遇到物料表面時反射回來被導(dǎo)波雷達料位計內(nèi)的接收器接收，根據(jù)距離與脈沖時間形成之間的正比關(guān)系計算得到距離，并通過電子部件將距離信號轉(zhuǎn)化為物位信號。

導(dǎo)波雷達料位計的測量過程描述如下：
①導(dǎo)波雷達料位計發(fā)射裝置發(fā)出高頻脈沖并沿著探測組件（鋼纜或鋼棒）傳播，反射的脈沖信號沿纜繩傳導(dǎo)至儀表電子線路部分，微處理器對此信號進行處理，識別出微波脈沖在物料表面所產(chǎn)生的回波。正確的回波信號識別由智能軟件完成，距離物料表面的距離D與脈沖的時間行程T成正比：D=C×T/2，其中C為光速。如圖2所示，因空罐的距離E已知，則物位L為：L=E-D

圖2  導(dǎo)播雷達料位計測量原理示意圖

②通過輸入空罐高度E（E=零點），滿罐高度F（F=滿量程）及一些應(yīng)用參數(shù)來設(shè)定，應(yīng)用參數(shù)將自動使導(dǎo)波雷達料位計適應(yīng)測量環(huán)境。導(dǎo)波雷達料位計內(nèi)部的微處理器將物位轉(zhuǎn)換為4-20mA的電信號輸出。

4、導(dǎo)波雷達雷達料位計的安裝
導(dǎo)波雷達料位計若安裝位置不合理，將引起干擾回波，使儀表測量不穩(wěn)定或測量不準確。此時需重新定位，優(yōu)化雷達回波質(zhì)量，減少干擾回波。導(dǎo)波雷達料位計安裝要求如下：
①導(dǎo)波雷達料位計要垂直于物料表面安裝，使雷達波盡可能反射回去，減少能量損失。
②導(dǎo)波雷達料位計最佳安裝位置在容器半徑的1/2處，防止罐壁上所裝儀表生產(chǎn)干擾回波。
③導(dǎo)波雷達料位計不得安裝在進料口上方，以免產(chǎn)生虛假反射。
④導(dǎo)波雷達料位計要避免安裝在有很強渦流的地方。如：由于攪拌或很強的化學(xué)反應(yīng)等，建議采用導(dǎo)波管或旁通管測量。
⑤不要把導(dǎo)波雷達料位計裝在拱形頂罐或臥罐的中心位置，否則易使回波丟失。

5、導(dǎo)波雷達料位計應(yīng)用中常見問題及處理方法
在實際應(yīng)用中，導(dǎo)波雷達料位計的常見故障多是由干擾回波引起，常見故障及處理方法如下：
①導(dǎo)波雷達料位計無指示
處理方法：查電源、通訊電纜是否正常。
②導(dǎo)波雷達料位計有故障代碼
處理方法：清除故障代碼，若清除不了，參照故障代碼列表進行相應(yīng)處理或與廠商聯(lián)系。
③導(dǎo)波雷達料位計指示不穩(wěn)定、不正確或無回波
處理方法：這多數(shù)由干擾回波引起，除選擇功能強一些的雷達料位計或?qū)Рɡ走_、最佳安裝位置、合適的天線類型和稍大的尺寸外，還可選帶處理干擾回波功能強的多回波處理軟件的儀表，具體處理方法有虛假回波抑制、虛假回波寄存，使干擾回波與實際表面回波得以分離。
④導(dǎo)波雷達料位計斷纜現(xiàn)象
連接天線探頭的鋼纜斷裂，主要原因是罐內(nèi)溫度高、壓差較大，鋼纜往復(fù)的拉伸彎曲，加速了鋼纜的斷裂。
處理方法：如鋼纜長度夠用，可重裝探頭并將到頂信號條形磁鋼位置從新調(diào)整好，可繼續(xù)使用。如鋼纜不夠長時，可按以下方法處理。
a、導(dǎo)波雷達料位計在待測狀態(tài)下切斷電源，在鋼纜末端與變送器連接處，可以用金屬膠和環(huán)形卡箍固定。另外還可以通過把鋼纜與一螺母進行焊接，用螺栓固定在導(dǎo)波雷達料位計變送器上。
b、安裝新鋼纜
將鋼纜一端穿進圈線輪底部圓孔，把鋼纜對接，然后用鋼扎頭緊固，再一圈一圈逆時針向上環(huán)繞。新鋼纜一定要繞緊，排列整齊，否則會夾繩發(fā)生故障。
⑤天線探頭掛料
介電常數(shù)很小的掛料在干燥狀態(tài)下對測量無影響，而介電常數(shù)很高的掛料則對測量有影響?？捎脡嚎s空氣吹掃（或清水沖洗）。還可用酸性清洗液清洗堿性結(jié)疤，但在清洗期間不能進行料位測量。

導(dǎo)波雷達料位計是目前各類料位測量儀表中適用范圍最廣、測量精確、維護方便的料位測量儀表。昌暉導(dǎo)播雷達料位計在粉煤加壓氣化裝置中的成功應(yīng)用，提高了煤粉料位的準確測量，保證了生產(chǎn)安全。 
《導(dǎo)播雷達料位計在粉煤加壓氣化裝置的應(yīng)用與維護》文章作者為山東滕州水煤漿氣化及煤化工國家工程研究中心：徐軍、李磊、王中蒙、侯成軍等工程師共同撰寫。