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微波雷达料位计在干熄炉应用中存在的问题及改造方案
发布日期:2019/8/13 10:28:25
雷达料位计在干熄炉应用中存在的问题及改造方案
干熄炉内红焦料位是重要的工艺控制参数。为保障焦炭干熄生产的连续性,同时确保干熄炉有足够的热量传递给锅炉系统,必须控制好红焦的料位,料位过高或过低都会影响生产的连续性和系统的稳定性。
雷达料位计产品图


雷达料位计在干熄炉应用中存在的问题及改造方案
1.存在问题
由于技术上的局限性,红焦的料位无法用仪器直接测量,只能通过对相关量的计算得出。为提高计算的准确性和有效性,还需采用γ射线料位计,对料位的计算进行固定点的强制校准。工艺上要求每个班次必须调整料位,使其至少有1次穿越x射线料位计所在的平面,以实现强制校准。
公司5、6号焦炉的干熄焦设置了1套日本东芝公司的x射线料位计,投产初期的工作较为正常,但运行4年后,料位计的误动作逐渐增多,其主要原因是核源的衰减。由于核源的衰减曲线是按指数规律变化,时间越长衰减就越严重,因此要恢复射线料位计的正常使用就需要更换核源自2006年起,国内在干熄焦装置中应用微波雷达料位计已有成功例子,但都使用在新建装置上。2007年底,我们利用5、6号焦炉干熄焦装置年修的时机,对干熄槽料位的测量系统进行了改造,即将Y射线料位计改造为微波雷达料位计。
 
雷达料位计在干熄炉应用中存在的问题及改造方案
2.
微波雷达料位计
2.1测量原理
通过从容器顶部天线发射的雷达信号对容器内产品的料位进行测量。在雷达信号被物料表面反射后,回波被天线接收。由于信号频率不断变化,与此时发射的信号相比,回波的频率稍微有所不同。频率的差异与产品表面的距离成比例,因此可以精确计算料位。这种方法被称为FMCW(调频连续波)并用于雷达变送器。
2.2系统构成
系统由雷达料位变送器、天线、显示设备、保护装置、导线和电源组成。雷达料位变送器冋产品表面发送频率连续变化的微波信号。当反射信号返回天线时,与向外发射的信号混合。由于变送器连续改变发射信号的频率,因此在发射信号与反射信号之间存在频率差异变送器将这两种信号混合,从而产生与产品表面距离成比例的低频信号。雷达料位变送器使用快速傅立叶变换(FFT)技术,其软件模块 Echofiκer运行回波信号处理程序,从而得到储罐内所有回波的频谱,并从该频谱中求出表面料位。
2.3软件设置
Radar Master(雷达主机)软件包可提供组态和维护功能,也包括测量数据显示功能。采用HART技术,可通过手持通讯器或微机对测量数据进行组态和监控。基本组态设置的内容有天线、储罐几何尺寸、模拟输出、过程条件、温度测量、容量计算等。在基本组态设置后,需要根据应用对变送器进行优化。在某些情况下,必须利用高级功能对变送器进一步组态。
 
雷达料位计在干熄炉应用中存在的问题及改造方案
3.改造方案
3.1构筑测量通道
改造的难点之一是构筑微波雷达的测量通道,其成功与否直接关系到微波雷达料位计的使用效果。由于是在旧炉体上进行安装,需要考虑的主要因素有测量角度、通道直径、天线尺寸、连接方式、炉体强度变化、砖型设计、砌筑方法、设备检修及工期要求等。根据需要我们对干熄炉炉顶段安装基础的耐火砖材料重新进行了设计,通道引出部分采用了上圆下方的测量通道。
3.2设备选择
选择了 Tank Radar Pro高温型微波雷达料位计。雷达天线为锥型天线(耐高温不锈钢材);雷达头为10GHz;仪表精度≤±5mm;测量量程0~21m:供电电压220VAC;显示设备为信号接入原E&I控制系统。
3.3信号连接与防护
釆用屏蔽控制电缆,信号线与电源线分开使用。模拟量4~20mA叠加上HART。由于干熄炉内正常生产时的温度高达1050℃(最高1100℃),为保持微波雷达料位计的正常使用特别是为了防止高温烧坏变送器的电子部分,需要采取下列防护措施:
①用氮气连续对雷达头、天线进行吹扫降温
②设置温度传感器,信号引到中控室,对雷达头处的温度进行监测、报警
③增设氮气压力检测和低压报警。
一旦出现氮气压力低或雷达头处温度高的报警,应立即进行检查处理,如温度继续升高则应先控制炉内压力为负压,然后拆除雷达头
 
雷达料位计在干熄炉应用中存在的问题及改造方案
4.实施效果
改造后的雷达料位计由4~20mA对应~2lm炉内空高,通过软件的设置和换算,最终直接显示出红焦的物料高度。将料位测量的历史数据储存起来,通过调用历史趋势图,可对过往数据进行査询。在E&I程序中,根据料位测量信号重新设置料位的高、低报警、联锁值。
微波雷达料位系统的测量精度高,无移动部件,与被测物料不接触,无污染,不需经常维修再标定,对热与灰尘不敏感,适用于高温工况,克服了原系统不能连续监测的弊端改造后的干熄槽料位测量系统运行稳定,干熄槽料位的测量数据精确,达到了预期效果。由于测量精度的大幅提髙,使红焦料位联锁保护更加准确而可靠,实现了生产中的物料平衡和系统的热量平衡,干熄焦装置的生产更加稳定、安全
 
 
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