火力发电厂原煤仓激光.docx
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火力发电厂原煤仓激光
火力发电厂原煤仓
激光物位计产品应用方案
第一部分
现状分析
为什么大部分料位计在电厂原煤仓、煤粉仓、灰库使用失败？
在我们电厂很多原煤仓、煤粉仓、灰库选用过超声波料位计、雷达料位计、射频导纳料位计、重锤料位计等，可绝大多数都使用失败。
原因是什么？
不管哪种料位计，它都是建立在某一种原理基础上的。
但该种原理是否适合在电厂原煤仓、煤粉仓、灰库的场合下使用——即是否适合使用环境条件的要求，是正确选用料位计的重要依据。
那么，电厂原煤仓、煤粉仓、灰库的工况、特点以及对料位测量仪表的要求是什么呢？
原煤仓工况：
在燃煤发电厂中原煤仓负责储运原煤,根据煤质的差异,仓体的不同设计和机组的大小,决定了此处测量方式的特殊性.普通的原煤仓工况为常温,敞口设计,量程在5-35米,直径5米以上,有轻、中度粉尘工况。
电厂原煤仓的特点：
电厂原煤仓、煤粉仓、灰库绝大多数都具有以下的几个特点之一：
1、仓内粉尘浓度高，特别是在卸料的时候，仓内浓尘滚滚；
2、自燃，特别是褐煤由于其燃点低容易引起自燃形成白色烟雾；
3、原煤仓中有挥发性物质和水蒸气；（褐煤的可挥发性大于40%,水分大）
4、皮带通过犁煤器往仓内卸料的时候，煤块下落时的冲击和磨砺。
5、仓内有大量悬浮物。
对于测量仪表来说，电厂原煤仓的环境是比较恶劣的。
原煤仓对料位测量仪表的要求：
1、由于仓内进料为原煤,原则上要求非接触测量方式.
2、由于安装位置高,需满足：
测量量程大;安装拆卸简单方便,不影响原煤仓正常工作;免维护的要求.
3、仪表在露天工况下工作不受影响,灵敏而快速的反馈,精确而良好的信号输出。
了解了原煤仓基本的特点、特性后，我们来看一看目前所使用的仪表的问题到底出在哪里？
（一）为什么超声波料位计不适合在电厂原煤仓、煤粉、仓灰库使用？
1、超声波物位计是如何工作的
超声波探头一般都安装在原料仓的上方。
超声波在空气中的传播速度是340米/每秒。
超声波从探头出发向下发射，当声波碰到矿料的表面时会被反射回来，又被超声波探头接收。
探头就可以测量到声波从出发——反射——到接收所花费的时间。
有了这个时间和速度，探头电路就可以计算出探头到矿料表面的距离，也就是矿料在料仓中的位置。
2.电厂原煤仓煤粉仓灰库的特点是如何破坏了超声波料位计的正常运行
（1）如果在原料槽内空间的某处有一团浓度很高的粉尘，它也会对超声波造成反射，但由于反射的位置不是矿料的表面，因而造成虚假指示；
（2）在仓中，挥发性物质、灰尘等呈粘糊状和灰尘一起积附在探头的发射面，阻碍了超声波的发射和接收。
因此，电厂原煤仓、煤粉仓、灰库的高粉尘浓度的环境特点破坏了超声波料位计的正常工作条件。
（二）为什么雷达料位计、射频导纳、重锤料位计等在电厂原煤仓、煤粉仓、灰库使用碰到问题？
从上面超声波的例子说明一个共同的道理：
如果使用的环境破坏了料位计的运行原理，这种料位计就不适合在该种环境下使用。
雷达料位计、射频导纳料位计等等，都有各自的工作原理，为了避免赘述，就不一一详细介绍。
只指出它们使用时碰到的要害问题。
雷达料位计：
其天线上最忌讳粘附着粉尘，而电厂原煤仓煤粉仓灰库就是粉尘浓度大。
因而要有专人去频繁地擦拭天线。
这无论从高炉原料仓的布局、人员安全和可操作性都是不可取的；
射频导纳料位计：
最忌讳潮湿。
一旦潮湿和受潮粉尘，其极间就会漏电，它的指示就完全错误。
而电厂原煤仓、煤粉仓、灰库随时可能有水蒸气和潮气；
重锤式料位计：
因其不断的进行机械运动，电气装置不可避免的被传动装置所吸附的粉尘所污染，长期污染最终导致电器部分损害。
另外重锤容易被物料砸掉以及机械疲劳问题。
大家都知道现在非接触物位计是比较适合仓式结构的测量的，而目前非接触式的料位计主要有超声波物位计和雷达物位计，而在物位方面超声波物位计有被雷达物位计取代的趋势。
那么雷达物位计将被什么形式的仪表取代呢？
第二部分
激光方案说明
激光物位变送器测量原理：
激光变送器工作时，发出激光，遇到被测物体时（物料）表面被反射折回，反射回波被同一换能器接收，转换成电信号。
脉冲发射和接收之间的时间（声波的运动时间）与换能器到物体表面的距离成正比。
声波传输距离 S与声速C和时间T的关系是S=C*T/2 。
激光物位变送器优点：
1、能耗小，能量集中，回波率高。
2、安装空间小，能测量直径很窄的罐或釜的物位,也可侧装。
3、所见即所得，点对点,精确测量
4、进料无影响
5、发散角度小，无虚假回波，快速响应
6、在中间有搅拌器,侧壁空间狭小的矿料粉碎斗测量
7、量程大,可达400米以上
8、耐更高温度、压力
以上为冶炼厂钢熔炉上的应用
9、可穿透灰尘
缺点：
不能直接测量透明的介质。
相关参数
分辨率：
0.4英寸/10毫米
精度：
±1.5英寸/30毫米
更新率：
3读数/秒至1读数/60秒
输出：
模拟量4~20mA,NAMURCompliantActive,SelfPowered
串口RS232测试,故障分析和设置
开关量：
ACRatingDCRating负载2SPST继电器输出（不适用于带高温玻璃视窗）最大1A阻抗@120VAC和0.5A@250VAC最大1A@60VDC,60W最大1A@120VAC
供电：
24VDC（16-32VDC）
功率消耗：
启动6瓦特
激光波长：
红外线905nm;可见瞄准635nm
孔径：
3英寸/80毫米
激光射束直径：
1.5英寸/30毫米
接收射束直径：
1.97英寸/50毫米
射束发散角度：
<0.2°，
操作温度：
-40°~150°F/-40°~65°C
压力：
大气压
电气接口：
1/2''FNPT提供1x电缆接头
外壳：
带涂层双腔铝制外壳
认证：
FactoryMutualResearchCorporation（美国）
NI/I/2/ABCD/T4ATa=65°C（149°F）
DIP/II,III/1/EFG/T4ATa=65°C（149°F）
Type4X
ATEXII3GExnAncIICT4;
SIRA07ATEX4179XII2DExtDA21IP66T85°C;
SIRA07ATEX9180X（-20°Cto+60°C）
IngressProtection
IP66
CanadianStandardsAssociation
ClassI,DivisionII,GroupsA,B,C,D
ClassII,GroupsE,F,G;
ClassIII,T4A;Ta=+65°CExnAncT4;ExtDA21T85°C（-20≤Tamb≤-60°C）
第三部分
对比分析
目前国内的原煤仓物位测量，主要采用的是以下方案：
1、射空雷达物位变送器,顶装式,利用雷达波的时域反射原理,随量程增大,能量损耗快,振动影响较大,进料影响较大。
2、超声波物位变送器,顶装式,利用超声波的时域反射原理,由于声波波长较长,发射角度大,声波在传播过程中会散射,折射等,所以受干扰程度较大,信号不稳定,受进出料振动的影响极大。
3、重锤料位变送器,提供单位间隔时间模拟量测量方式,由于测量中会接触到所测介质,设备损耗大,现场维护繁重,现已少有应用。
4、射频导纳料位计，接触式测量，受工作原理影响，一旦仓内有水汽或者潮湿，其输出完全为虚假信号。
下面介绍下激光物位计并和雷达物位计进行的对比
激光物位计激光物位计与传统的雷达物位计相比较
具有的优点：
精度高，频率高、波长短；测量稳定，可靠性高，波束不发散不易受到干扰；光束能够穿透玻璃窗和通明介质；量程大，信号衰减小；
产品
雷达
激光
备注
原理
脉冲行程时间原理
时域反射原理
供电电压
直流与交流可选
直流与交流可选
波长
0.4”to2”
905nm
1mm=1*（10的6次方）nm
能量密度
弱
强
发射角度
9ºto22º
<0.2°
返回能量
0.1%
95%
测量范围
最大60M
400M
比率
1:
4
1:
50,000
安装方式
只能垂直安装
不受安装角度的影响，可以任意安装
介电常数
受介电常数影响
不受介电常数影响
特点
凝聚性、高能量、不受安装位置影响，可以测量狭小角落
我们推广的激光物位变送器,采用顶装非接触式测量,利用激光发射及采集反馈信号测量被测介质量程,能量高,量程大,灵敏度高,反映速度快,抗干扰性强,振动不影响测量;粉尘对测量有影响,原则上直视可见激光即可测量。
常用原煤仓物位变送器性能对比表：
仪表类型
测量精度
可靠性
安装
抗干扰性
维护量
寿命
射空雷达物位变送器
一般
一般
简单
低
小
一般
超声波物位变送器
低
较低
简单
低
小
一般
重锤料位变送器
低
一般
一般
一般
大
短
激光料位变送器
高
高
简单
高
小
长
对于原煤仓测量激光物位计的优势：
1、以光速高速传播；（抗干扰能力强）
2、波长短905nm近于红外；（提高了电磁波的能量密度）
3、频率高；（提高了电磁波的能量密度）
4、发射角<0.2度；（可以任意角度点对点测量，减少虚假回波信号）
5、光束直径2英寸；（连贯的单色光）
6、高能量；（更好的穿透粉尘）
7、凝聚性；（能量更大）
8、防尘管；（产生静止段防止灰尘堆积通过）
9、吹扫空；（防止灰尘堆积在探头）
可以说激光物位计是物位计监测领域的最佳方案！
第五部分
经济性分析
1．一次购置成本略高于射空雷达；
2．无需维护，定期标定，减少维护人员，降低维护成本；
3．不用储存备件，减少占压资金，降低库存成本；
4．产品使用寿命长，降低更新成本；
5．安装、调试简单快捷，占用时间短。
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