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    北京诺盈佳业科技发展有限公司
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    【深度分析】| 物位测量技术应用及发展

    时间: 2018-04-03 10:19:42     


    前言
    Level

       液位(Level)是从蒸汽时代开始就有的四大热工参数(温度、压力、流量、液位)之一。20 世纪二次大战以后,随着经济的恢复发展,电力、冶金、化工、石化、采矿、建材工业得到飞速发展,自动化程度也日益提高,上述工业过程控制中,主要检测参数仍是这四大参数,当然,其内容更丰富了。液位也从早期只是测量水位、发展到各类液体如:酸、碱、化工液体、各种油类的液位,并且延伸到不相容液体的界面如:油—水界面,水中的固态沉淀物界面(污泥界面)等,以及散装固体料位如:煤、矿石、砂、水泥、谷类等。英文仍是Level 来涵盖以上测量内容。而中文如仍用液位显然不妥,故近年来逐步用物位来作为这类参数的中文名称,具体的定义应为:不同相或不相混物料其分界面的位置称为物位。根据不同相物料,可细分为:液位(气—液相界面位置)、料位(气—固相界面位置),液—液相界面位置,液—固相界面位置等。  


    1.物位仪表技术现状
    Current status of material position instrument

    物位是过程参数中最简单的参数,借助简单工具(量尺),甚至目测就能知道物位值。直到20世纪50年代以前,主要还是测量液位,主要的方法是用机械原理的浮子式、浮力式及亚力式,用指针就地指示液位,或进行位式控制。另外就是用于目测的玻璃板(管)液位计,窥镜等,严格意义上不能算仪表,只是设备的附件。国际上历史有七,八十年的物位仪表公司,早期也都是生产这些现在看来很简单的产品。

    20世纪50年代起,电测技术的发展促进了电气式液位计的发展。除了简单的电极式液位控制器外,最先被应用的是电容式物位控制器,以及在这基础上发展的连续式电容物(液)位计。浮子式之类机械式液位计也被附加电气装置、使能给出电气控制信号或将测得的液位信号用电气信号远传。电动压力(差压)变送器也广泛用来测液位,使液位测量仪表从纯机械型向电气型发展。

    物位测量技术的迅速发展是从20世纪70年代后期起,由微电子技术的迅速发展而带动起来的。首先是微电子技术促进了工业自动化的发展。PLC、PC、DCS等的应用对物位计及其他各种现场检测仪表提出了巨大的需求。同时微电子技术又使非电量电测技术有了飞跃进步,发展了许多新型的物位检测方法,以及电子型的物位检测仪表,使整个物位仪表领域有了非常巨大的改观,使原来以机械式原理为主的物位仪表,发展为以应用微电子技术的智能仪表为主。

    近年来发展较快的物位仪表有以下几类。

    1.1 电子型限位式物位控制器(物位开关)

    在物位的过程控制中,很多场合只需要将物位控制在一定范围内,而并不需要精确测量其位置;或在物位越过某一极限位置(高位或低位)时,发出控制或报警信号,这类应用的需求量很大,早期主要应用浮球式液位控制器或电接点式液位控制器。由于原理限制,许多场合不能应用,电子型物位控制器的发展极大地扩展了这类应用。最典型的产品就是振动阻尼式物位控制器(音叉物位开关),不但能应用于液体,还能应用于固体物料,有多种形式的信号输出,有些还有自诊断功能。此外,还有多种原理的产品,如:超声式、光导式、热导式、雷达式等等,都是微电子技术与非电量电测技术结合的产品。

    1.2 机-电一体化的物位仪表

    微电子技术和传统的机械原理的物位测量技术相结合,使原有的仪表性能有很大提高,如电浮筒液位计,并且发展出许多机电一体化的物位测量仪表,如:磁致伸缩液位计、伺服型浮子液位计、重锤式物位计等,应用越来越广。

    1.3 非接触的TOF(行程时间)测量原理

    TOF(Time of Flight行程时间或传播时间)测量原理,又称回波测距原理,是非接触测距的一种方法,是近年来发展最快、应用最广的物位测量新技术。原理是:安装在料仓顶部的探头向仓内发射某种能量波,能量波传播到被测物料面上时,在物料面上反射并返回探头被接受,波的来回传播时间就是距离的量度,可以据之计算出物位。

    可以应用的能量波有机械波(声或超声波)、电磁波(通常为K波段,C波段或X波段的雷达波),光波(通常为红外波段的激光)。相应的物位计称为:超声物位计、雷达物位计及激光物位计,都是电子型的物位计。

    这3种原理的仪表中,超声波物位计已应用了30多年,技术已成熟;雷达物位计是近十几年来发展起来的,发展速度很快,应用也越来越广;激光物位计虽然技术也已成熟,由于原理上的原因,应用面较狭。总体来说,这类仪表已成为物位测量中非常重要的手段,应用增长很快。

    1.4 大型储罐液位精密计量

    液体石油产品以及化工液体的转运、仓储管理中,许多大型储罐需高精度测量液位,以计算储量,或进行贸易结算。按国际惯例,用于贸易结算的液位计测量准确度需在±1mm以内,用于库存管理的液位计,测量准确度在±3mm以内,都属于计量级的液位计,量程一般为30m或更大。

    能满足这类要求的液位计有:伺服型浮子液位计,高精度雷达(微波)液位计,磁致伸缩液位计等。由于都是结合了微电子技术,除了能达到高精度测量液位外,都有数字通讯接口,并可以和平均温度计、压力传感器结合进行综合测量。

    目前国内对大型储罐高精度计量液位是用量油尺人工计量(按国家标准)。国际法制计量组织建议成员国允许液位计作为计量器具来使用。我国虽然已进口了不少计量级的液位计,但并未用作计量器具使用,因为尚未有相应准确度的检验标定装置及检验规程。

    根据我国计量器具产品监督管理工作需要,2010年国家质检总局批准国家大容量第一计量站建立国家固定储罐自动液位计型式评价实验室,开展固定储罐自动液位计型式评价工作。目前液位计型式评价实验装置已完成,型式评定大纲也在制定中,这有助于我国储罐液位计量的自动化。

    综上所述,电子型物位仪表已成为物位仪表中主流,即使机械原理的仪表许多也是结合了微电子技术成为机电一体型的仪表。


    2.诺盈佳业产品特点&技术优势
    Features and Advantages 

            北京诺盈佳业科技发展有限公司是依托哈尔滨工业大学密集的高科技人才和雄厚的技术力量而成长起来的高科技实体。致力于环境保护、石油化工、天然气、电力、水利、节能降耗、锅炉热网、除尘设备、冶金、矿山等领域的工业过程测量、控制、管理等方面的系统集成及其领域的机电一体化设备、,雷达物位计的研制、开发、销售和服务。

    主要物位产品种类包括:雷达物位计、智能物位计、导波雷达物位计、射频导纳物位计、电容式物位计、阻旋物位开关、射频导纳物位开关、音叉等,其中主要以雷达物位计为主。

    主要产品简介:

    固体雷达物位计NYRD810:于2009年推出市场,主要针对固体物位测量。

    水位雷达物位计NYRD806:于2009年推出市场,主要针对河道、水利工程等液位测量。

    导波雷达物位计NYRD701:于2009年推出市场,主要针对液体、粉尘、小颗粒固体的物位测量。

    棒式雷达物位计NYRD805:于2009年推出市场,主要针对强腐蚀性液体的液位测量。

    平板式雷达物位计NYRD-PB:于2012年推出市场,主要针对结晶、结露工况的物位测量。

    水滴式雷达物位计NYRD-SD:于2012年推出市场,主要针对冷凝、有搅拌工况的物位测量。

    主要特点:

    - 物位产品种类丰富,尤其是雷达产品。

    - 技术应用经验丰富,销售人员及代理商相关专业程度较高。

    - 进入我国市场较早,在我国品牌认知度较高。


    3.流程工业等领域物位仪表应用状况 
    Application

           

    3.1 水泥工业

    水泥工业是基础工业之一。主要是固体物料的采掘、加工处理、传送、储存、包装外运等过程,需用大量物位仪表。主要工作于两个领域:

    ·检测位置信号,用于控制泵、加料装置、报警器及其他操作器。

    ·检测料仓或料斗中的料位,用于库存管理。

    3.1.1 初碎机

    圆锥回转破碎机是最通用的,在初碎机中有两种主要应用:

    ·卡车定位—超声换能器水平安装在翻斗卡车的通道上,并且接线到控制红、绿灯的电路中。当卡车工作时,超声系统连续监视它的位置。当它到达正确的倾倒位置时,报警继电器闭合,绿灯亮,发信号给驾驶员,卡车上的矿石可以安全的倾倒入破碎机中。

    ·岩石料斗—位于破碎机下面,超声物位换能器监视破碎后的石块的物位。


    3.1.2 采石场料堆

    粉碎后的石灰石从破碎机用堆取料机转运至堆场。

    超声物位换能器监测料堆的表面轮廓,对堆场中石灰石原料进行库存估计,保证库存。

    超声物位换能器安装在皮带机头监视从卸料点到料堆顶部的距离,当两者之间的距离到达编程设定点,报警被触发,发出信号,抬高或旋转皮带至新的位置。库存管理对于超声物位监测系统而言是一般应用。超声物位换能器坚固的结构以及方便的远程控制器监控,可以说分体超声物位测量系统是实现料堆物位监测的理想技术。

    3.1.3 二级粉碎机

    在这典型的噪声、潮湿和肮脏的环境中,超声物位换能器检测缓冲仓中的物位。超声物位系统也用于粉碎机的进料槽监测料槽堵塞。

    3.1.4 生料磨机给料仓

    粉碎的矿石从二级破碎机转送到给料仓中。在给料仓目前通常采用雷达料位计监视料仓中矿石物位。

    该应用是典型的原料库存管理,雷达料位计监测料仓内储存物料的物位。

    3.1.5 生料磨

    生料磨是典型的棒磨机,它将生料(包括添加剂)磨成细粉,然后传送到窑中。混合的生料被连续地馈送入生料磨。雷达料位计在辊道上的磨辊的高度,实质上是监视辊道的深度。操作员根据磨辊高度来调节加料速度,以保持恒定的辊道的深度,改善磨的效率及防止磨辊损坏辊道。

    3.1.6 窑喂料仓

    被粉碎的物料从原料仓被传送到窑喂料仓(有时被称为连续给料仓,因为物料被不断的馈送进出这个料仓),在那里它被储存及预热,准备用于送入窑中。超声波料位计监测在这个料仓内的物位,但是由于粉尘很大和环境影响,近年来逐步为雷达料位计所取代。近年来,许多窑给料仓用西门子公司SITRANSLR560雷达物位计来装备,它们能克服恶劣的环境,获得了很大的成功。超声波也可以工作,但是取决于粉尘程度,在合适的场合是替代雷达的低价格的替代选择。

    3.1.7 熟料仓

    热窑中输出的物料被称为熟料。尺寸范围从粉到拳头大小块状,在被磨成粉之前被储存在该料仓中,因为物料直接来自热窑,温度很高。雷达料位计在熟料仓料位中的测量非常成熟。

    3.1.8 添加剂仓和煤仓

    这些仓储存物料,用来添加到生料磨机过程中,并且和粉碎的石灰石在进入窑前混合。它们也保存物料,在熟料最终磨碎期间添加。这些料仓容纳沙、铁矿石、石灰、石膏、熟石膏或其他用于调节水泥成分的物料。

    煤仓储存在窑中燃烧的煤—燃烧产生的热有助于从生料到熟料的化学变化。超声系统监视用于库存的料仓内的物位。

    3.1.9 成品水泥库

    这些料仓储存成品水泥。一旦熟料和其他添加剂通过球磨机将它们磨成细粉,就被输送到储仓中,等待通过卡车、列车装运出去或进一步包装成袋装水泥。

    成品水泥是极细的,含水量很少,这使它容易飞扬。超声物位测量系统在这种场合的性能不是很适用,它取决于很多因素,包括料仓高度、粉尘收集系统、换能器安装位置、换能器的瞄准以及加料方式。在这种高粉尘应用场合,雷达料位计如:西门子公司的SITRANSLR460/560可以可靠稳定的工作。

    3.2 环保工业

    环保工业是雷达物位计最大的市场。从水/污水系统到净水系统,测量明渠流量、操纵泵、激励报警器及控制添加剂的库存等。

    3.2.2 雨水池

    在某些情况下溢流常常产生,暴雨水池被用来收集污水及雨水,以防止流到临近的河流中。一旦暴雨减弱,水被抽回到收集系统中用于处理。超声液位计用于监视这些水池中液位。

    3.2.3 污水处理厂主泵站

    主泵站是位于污水处理厂的一个中心泵站—城市内的所有远程泵站最终都把它们的污水泵送到中心站。现场类似于远程泵站,但是集水井大得多,通常井内障碍物较少。超声液位计监视系统和控制泵,来传送污水进入处理厂以及在处理厂中保持及时处理污水。

    3.2.4 溢流、暴雨水罐

    导波雷达液位计、智能雷达液位计智能雷达料位计

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