摘要：非接觸式雷達(dá)測(cè)量粉料料位應(yīng)用, LR460應(yīng)用特點(diǎn)
關(guān)鍵詞：塑料粒子、粉塵、非接觸式雷達(dá)、雙核處理器、固體料位回波處理技術(shù)、
瞄準(zhǔn)器
Application of non-contact radar for powder
level in petroleum and chemical
Li Zi-Dong
（ Fushun petrochemical Ltd）
Abstract: application of non-contact radar in powder level ，LR460 application features
Key words: plastics pellets、powder、 non-contact radar、dual processor、solid level echo process Algorithm、aimer
一、概述
撫順石化是我國(guó)煉油工業(yè)的“搖籃”，是集“油化纖塑洗蠟”為一體的大型石油化工聯(lián)合企業(yè)，有80年的發(fā)展歷史，在中國(guó)石油石化工業(yè)中具有重要的地位和影響，銷售收入近500億元，1150萬(wàn)噸/年煉油，100萬(wàn)噸/年乙烯，中石油四大石油化工原料生產(chǎn)基地之一。
撫順石化聚丙烯（PP）裝置1998年從意大利HI鄄MONT公司引進(jìn)技術(shù)，采用液相本體法生產(chǎn)PP，工藝采用傳統(tǒng)的齊格勒－納塔催化劑作為主催化劑，助催化劑為三乙基鋁，并用給電子體（DonorC）進(jìn)行產(chǎn)品等規(guī)度控制，生產(chǎn)出滿足下游用戶需求的PP產(chǎn)品，年產(chǎn)30萬(wàn)噸聚丙烯，聚丙烯粉料倉(cāng)料位的測(cè)量一直是難題。傳統(tǒng)的測(cè)量方式幾乎都是電容、重錘、導(dǎo)波雷達(dá)等接觸式儀表，安裝、維護(hù)較麻煩。
塑料粒子、粉料的非接觸式料位測(cè)量方式是目前許多石油化工用戶期待的解決方法，西門子公司通過(guò)多年的應(yīng)用研發(fā)、實(shí)踐，成功的推出一款非接觸測(cè)量塑料粒子、粉料料位LR460雷達(dá)。
二、聚丙烯粉料緩沖料倉(cāng)應(yīng)用特點(diǎn)
粉料緩沖料倉(cāng)工藝
聚合物粉料從聚合單元聚合后,用N2風(fēng)送到D-803粉料緩沖料倉(cāng),粉料從頂部下落,N2經(jīng)過(guò)艙頂分離器返回N2壓縮機(jī)循環(huán)使用.粉料從料倉(cāng)底部通過(guò)粉料計(jì)量設(shè)備后送擠壓造粒機(jī)造粒,通常正常生產(chǎn)是保持一定的料位. 料位控制對(duì)裝置的能耗、產(chǎn)量、安全起到至關(guān)重要的作用，直接影響到裝置的效益水平。
D-803粉料緩沖料倉(cāng)工況:
總高20米,其中下錐體5米.
直徑:6米
溫度:80~100℃
壓力: 0.02MPa
粉料密度: 450~500Kg/m3
介電常數(shù)1.5左右
圖1 D-803粉料緩沖料倉(cāng)
由于料倉(cāng)的介質(zhì)密度較輕、介電常數(shù)較低，而且由于采用氣動(dòng)輸送工藝，粉塵較大。一般傳統(tǒng)的雷達(dá)測(cè)量方式效果較差，信號(hào)不穩(wěn)定、經(jīng)常出現(xiàn)失波、跳變現(xiàn)象，造成測(cè)量不準(zhǔn)，誤差較大，不能正確反映實(shí)際的料位變化。
西門子公司提供專為測(cè)量塑料粉料、粒料料位非接觸式雷達(dá)LR460，安裝與人孔蓋上LR460雷達(dá)采用了西門子固體料位回波處理技術(shù)
LR460雷達(dá)是采用24GHz連續(xù)調(diào)頻FMCW工作方式，LR460不僅采用固體料位回波處理技術(shù)，而且吸取傳統(tǒng)雷達(dá)在測(cè)量固體粉料、粒料中由于數(shù)據(jù)信號(hào)處理量較大，造成信號(hào)失真、丟失現(xiàn)象，采用了雙核處理器分別進(jìn)行通訊和控制及數(shù)字信號(hào)處理，能夠快速進(jìn)行信號(hào)發(fā)送、采集、回波信號(hào)篩選處理，確保更穩(wěn)定的信號(hào)輸出。
非接觸式雷達(dá)測(cè)量塑料粒子還須解決下面幾個(gè)方面問(wèn)題：
1：克服倉(cāng)頂安裝位置的限制
2: 克服固體料位不規(guī)則影響
3: 克服粉塵造成的干擾
4: 克服金屬料倉(cāng)出現(xiàn)的電磁波諧振現(xiàn)象
三、非接觸式雷達(dá)應(yīng)用的解決方案
1：克服倉(cāng)頂安裝位置的限制:
一般雷達(dá)安裝要求雷達(dá)喇叭口必須探入料倉(cāng)1cm如下圖4，由于安裝在人孔蓋上,人孔蓋一般都較高，普通雷達(dá)喇叭口較短，一般探不到料倉(cāng)內(nèi)，喇叭口縮在人孔內(nèi)，這會(huì)造成信號(hào)的衰減、人孔內(nèi)部結(jié)構(gòu)的衍射，干擾雷達(dá)測(cè)量。
解決方法就是根據(jù)人孔高度增加雷達(dá)天線的長(zhǎng)度如下圖5，確保喇叭進(jìn)入料倉(cāng)，克服人孔及安裝管口的干擾，天線短管可加長(zhǎng)1米，能夠滿足所有石油化工料倉(cāng)要求。
2：克服固體料位不規(guī)則影響
由于固體料位堆積不規(guī)則，不同于液體液位都是水平那樣易于檢測(cè)。由于料位不規(guī)則常常造成雷達(dá)波反射信號(hào)不能*被接受，這樣回波接收信號(hào)就會(huì)衰減，有時(shí)由于料位堆積的坡度較陡，回波信號(hào)就會(huì)丟失，以至于雷達(dá)無(wú)法實(shí)時(shí)正確測(cè)量。
解決方法：LR460雷達(dá)通過(guò)在法蘭處配置瞄準(zhǔn)器（見下圖 6），瞄準(zhǔn)器可在30℃范圍內(nèi)靈活調(diào)整。在現(xiàn)場(chǎng)可根據(jù)雷達(dá)波信號(hào)的強(qiáng)度大小，調(diào)整瞄準(zhǔn)器到適當(dāng)?shù)奈恢茫ㄒ妶D7），雷達(dá)波信號(hào)的強(qiáng)度大小的確定可通過(guò)雷達(dá)的LCD上的顯示來(lái)判斷，也可通過(guò)PDM軟件來(lái)甄別雷達(dá)波的信號(hào)強(qiáng)弱（圖8），確定正確的安裝位置，且可采用相應(yīng)的固體料位回波算法，確保信號(hào)質(zhì)量，改善信號(hào)測(cè)量的可靠性。
3：克服粉塵造成的干擾
塑料粉料、塑料粒子的輸送一般都是通過(guò)氣體風(fēng)送，料倉(cāng)中的粉塵較大，經(jīng)常倉(cāng)中彌漫粉塵，造成雷達(dá)喇叭口內(nèi)壁沾滿粉料、雷達(dá)發(fā)射頭覆蓋粉塵，影響雷達(dá)波信號(hào)發(fā)射、接受。
解決方法1：通?？稍诶瓤诩友b防塵罩（見圖8），以防止粉塵進(jìn)入喇叭內(nèi)，由于塑料粉塵的介電常數(shù)較低，即使防塵罩上沾上粉塵，也有大部分雷達(dá)波可穿過(guò)防塵罩及粉塵，信號(hào)基本不受影響，完夠穩(wěn)定測(cè)量。
解決方法2：也可通過(guò)在雷達(dá)法蘭處加裝吹掃設(shè)備（見圖9），通入工廠風(fēng)，吹掉沾附在雷達(dá)喇叭內(nèi)的粉塵，滿足雷達(dá)正常測(cè)量。
4: 克服金屬料倉(cāng)出現(xiàn)的電磁波諧振現(xiàn)象
一般情況下，錐底倉(cāng)結(jié)構(gòu)易產(chǎn)生電磁諧振現(xiàn)象,一旦有少量的進(jìn)料,諧振消失,干擾隨之消失.為了消除在空倉(cāng)時(shí), 由于電磁諧振現(xiàn)象，造成雷達(dá)料位變化，可通過(guò)LR460內(nèi)置的現(xiàn)場(chǎng)智能固體回波算法進(jìn)行屏蔽。
LR460非接觸雷達(dá)目前已在石油化工行業(yè)的許多料倉(cāng)中得到了成功應(yīng)用，解決了石油化工行業(yè)固體料位非接觸式測(cè)量的難題。
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