1、大型粉粒料筒倉測量的難點
測量難點一：筒倉倉體細長，空間狹窄，如果采用非接觸的高頻雷達或超聲波料位計測量，測量信號很容易打在倉壁上，如果倉壁有圈梁等障礙物，或者由于料有濕度在倉壁上掛料，將導致虛假信號產生，對測量造成嚴重影響。同時由于空間狹窄，測量信號也無法避開料流，也會造成信號的大幅衰減。
測量難點二：粉塵大，對高頻于雷達物位計、超聲波料位計的信號會造成極大的損耗，導致料位信號大幅降低，甚至回收不到任何信號。
測量難點三：對儀表天線的粘附。對于濕料來說，粉料容易在雷達物位計天線上形成嚴重粘附；對于干料來說，由于微粒之間的碰撞和摩擦，粉料容易產生靜電，這樣會加速粉料在天線上的吸附，也會造成嚴重的粘附問題。
測量難點四：一般的粉料介電常數(shù)都很低，比如電廠的飛灰，石灰粉、粉煤；石化廠的塑料粉末，塑料顆粒，催化劑微粒；此外還有氧化鋁粉、氧化硅粉、水泥、木屑等等，介電常數(shù)都很低，對于雷達儀表來說，會造成料位信號的不穩(wěn)定，甚至無法收到料位信號。
2、主要測量儀表和測量方案的比較
2.1 電容式物位計
電容式物位計利用物位變化導致的電容值變化對物位進行測量。電容物位計的優(yōu)點是不受罐內障礙物的影響，對粉塵、料流也不敏感，缺點是受介質的介電常數(shù)影響。粉料的介電常數(shù)是不穩(wěn)定的，如果是濕料，粉料中含水量的多少，就會導致介電常數(shù)的變化。如果是干料，物料堆積的緊密度，也會導致介質介電常數(shù)的變化。物料堆積越緊密，那么物料中的空隙就越小，介質的介電常數(shù)就越高。因此通過電容物位計測量粉料筒倉，只能大致判斷物位的高度，而難以實現(xiàn)精確的測量。
此外，電容式物位計必須帶料調試，對于大型的筒倉，帶料調試是一件非常耗時耗力的工作。
2.2 超聲波物位計
超聲波物位計的優(yōu)點是測量不受介質介電常數(shù)的影響。但由于超聲波是一種機械波，需要通過空氣進行傳播，因此它對粉塵、氣流非常敏感。粉料筒倉粉塵很強，并有料流干擾。此外，粉料倉一般都是風送料，罐上同時有排風管和除塵器，罐內會形成很強的氣流。因此，超聲波物位計在該工況測量會產生很大的誤差，甚至根本無法正常工作。
2.3 導波雷達物位計
導波雷達物位計抗粉塵能力較強，而且由于信號范圍較窄，可以避開倉壁圈梁、掛料，而直接測到料位。導波雷達物位計的信號范圍是以測量纜或棒為圓心，半徑500mm的圓面。它不像非接觸的高頻雷達物位計，測量范圍不會因為傳播距離加大而變大。
導波雷達物位計的缺點是由于它是一種接觸式測量，纜很容易被料流磨蝕，在放料時，纜也容易被拉斷。當粉料是干料時，容易產生靜電，靜電不但容易導致粉塵在纜上的粘附，而且當靜電足夠強時，電流會順著纜導入電子部件，燒壞電子部件中的元器件，這種情況在塑料顆粒測量時容易發(fā)生。
2.4 高頻雷達物位計
高頻雷達物位計由于抗粉塵能力強，而且是非接觸測量，安裝、維護都很簡單，因此一直是粉料筒倉物位測量的首選。但是對于量程很大，筒體細長，同時介質的介電常數(shù)很低的極端工況，雷達物位計的測量也存在一定的問題。
首先由于空間狹窄，雷達信號很難避開料流。在進料時，料位信號會變弱，甚至根本找不到料位信號，這時測量值就會發(fā)生跳變，或出現(xiàn)死機，測量值停留在一個位置不動。當停止進料時，測量值又能恢復到正常料位上。
其次，高頻雷達物位計信號雖然抗粉塵能力強，但當粉塵濃度很強時，雷達信號還是會衰減。當料位較高時，雷達信號還能穿透粉塵測到料位，但料位較低時，雷達信號可能在上空范圍內就被高濃度粉塵消耗掉了，而無法到達料面。
最后，介質的介電常數(shù)對雷達物位計有著非常大的影響。粉料的介電常數(shù)可能會非常低，特別是對于塑料粉末或塑料顆粒，當介質密度很低或堆積很松的情況下，介質的介電常數(shù)很可能低于1.5，給測量帶來很大的困難。
針對大型粉料筒倉測量的特點和復雜性，VEGA公司推出了新一代雷達物位計PULS69，其量程可達120m，由于其高聚焦、強信號、高抗粉塵能力等特點，可以很好地解決上述測量難點，而達到穩(wěn)定精確的測量。
VEGA PULS69的發(fā)射角僅為3o（目前國產雷達物位計發(fā)射角一般為3o-12o），因此雷達信號范圍很集中，可以很好地避開長筒型倉的倉壁以及料流，信號直達料面。由于采用高頻技術和高靈敏度的電子部件，雷達信號得到極大的增強，量程可達到120m，這樣即使有強粉塵，或者介質介電常數(shù)很低，仍能得到很強的料位信號，實現(xiàn)穩(wěn)定而準確的測量。
應用案例1：高頻雷達物位計高密度聚乙烯粉料筒倉的測量
高密度聚乙烯粉料倉是一種細長型的筒倉，倉高達18.5m，直徑為5m。倉內粉塵極大，而且由于粉料中有一定濕度，很容易形成嚴重的掛壁。原來使用稱重測量系統(tǒng)，由于稱重系統(tǒng)的傳感器和料倉的安裝問題，造成稱重測量極不穩(wěn)定，經常出現(xiàn)跳變和死機的情況。采用VEGAPULS69以后，測量效果非常穩(wěn)定準確。
圖1 粉料倉雷達物位計的回波曲線
如上圖所示，PULS69幾乎沒有虛假信號，說明其雷達信號有效地避開了倉壁和料流，并穿透強粉塵，得到了很強的料位信號。 并且此款雷達可采用氣體吹掃，保證雷達天線不掛料。
應用案例2：高密度聚乙烯粒料筒倉的測量
高密度聚乙烯粒料倉的高度為31.5m，直徑為7m，介質的介電常數(shù)低且夾帶粉料，但PULS69仍能得到非常強的料位信號，實現(xiàn)了穩(wěn)定的測量，如下圖：
圖2 粒料倉雷達物位計的回波曲線
3、綜述
粉粒料筒倉是固體料位測量中采用連續(xù)料位測量比較難的一種應用，特別是對于大型的、細長型的粉粒料筒倉，對測量儀表提出了更大的挑戰(zhàn)。目前在市場上，主要有電容、超聲波物位計、導波雷達物位計和高頻雷達物位計可以用來對粉粒料筒倉進行測量。各種測量方式各有優(yōu)劣，但綜合起來，導波雷達物位計和高頻雷達物位計是應用最為成功，也最為廣泛的。特別是小發(fā)射角度的高頻雷達物位計，得益于高頻雷達技術的突飛猛進，已經不斷克服諸如大量程、窄空間、高粉塵，低介電常數(shù)等過去難以逾越的障礙，在高密度聚乙烯粉粒料筒倉的連續(xù)料位測量應用中取得了極大的成功。
文章作者：中沙（天津）石化有限公司 邵維偉
