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　　摘要：工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場物料的測量對生產(chǎn)很重要，物料測量不準(zhǔn)確，將會影響生產(chǎn)的順利進(jìn)行，針對這種情況，綜合考慮儀表的特性，韶鋼第三煉鋼廠對2號轉(zhuǎn)爐副原料料位檢測系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造，于2010年2月采用E+H的FMR250型雷達(dá)料位計(jì)進(jìn)行料位測量。

        1、引言
　　
　　工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場物料的測量對生產(chǎn)很重要，物料測量不準(zhǔn)確，將會影響生產(chǎn)的順利進(jìn)行。韶鋼第三煉鋼廠2號轉(zhuǎn)爐副原料上料系統(tǒng)現(xiàn)場粉塵大、噪聲大、環(huán)境溫度高，現(xiàn)場環(huán)境相當(dāng)惡劣，對現(xiàn)場物位檢測儀表提出了很高的要求。原來安裝的超聲波料位計(jì)對物位檢測準(zhǔn)確度較低。由于受現(xiàn)場電磁場的干擾，信號不穩(wěn)定，物位檢測不準(zhǔn)確，導(dǎo)致物料堆積在上料皮帶機(jī)上，需要經(jīng)常維護(hù)，且維護(hù)工作量大，不能滿足滿負(fù)荷的生產(chǎn)需求。FMR250料位計(jì)采用*的回波處理技術(shù)和數(shù)據(jù)處理技術(shù)，同時(shí)由于雷達(dá)波本身頻率高，穿透性能好的特點(diǎn)，F(xiàn)MR250雷達(dá)料位計(jì)能夠克服惡劣的現(xiàn)場環(huán)境，準(zhǔn)確地對物位進(jìn)行連續(xù)測量。針對這種情況，綜合考慮儀表的特性，韶鋼第三煉鋼廠對2號轉(zhuǎn)爐副原料料位檢測系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造，于2010年2月采用E+H的FMR250型雷達(dá)料位計(jì)進(jìn)行料位測量。
　　
　　2、系統(tǒng)工作原理
　　
　　2.1FMR250測量原理
　　
　　FM250的變送器采用DC24V，兩線制進(jìn)行供電，傳輸電纜采用屏蔽電纜，用以對現(xiàn)場其他干擾信號進(jìn)行屏蔽。FMR250料位計(jì)采用*的回波處理技術(shù)和數(shù)據(jù)處理技術(shù)，同時(shí)由于雷達(dá)波本身頻率高，穿透性能好的特點(diǎn)，F(xiàn)MR250雷達(dá)料位計(jì)能夠克服惡劣的現(xiàn)場環(huán)境，準(zhǔn)確地對物位進(jìn)行連續(xù)測量。Micropilot是基于時(shí)間行程原理的“俯視式”測量系統(tǒng)，用于測量參考點(diǎn)（過程連接）與物料表面間的距離。天線發(fā)射微波脈沖信號，在被測物料表面產(chǎn)生反射，且反射的回波信號又被雷達(dá)系統(tǒng)所接收。FMR250型雷達(dá)料位計(jì)的測量原理如圖1所示。　　　　
　　天線接收物料表面反射回的微波脈沖信號，并將其傳輸給電子部件。微處理器對信號進(jìn)行處理，識別微波脈沖在物料表面所產(chǎn)生的回波信號。參考點(diǎn)至物料表面間的距離與脈沖信號的運(yùn)行時(shí)間成正比：
　　
　　D=Ct/2
　　
　　其中C為光速。
　　
　　空罐高度已知，則物位為：
　　
　　L=E-D+A
　　
　　其中A為修正值。
　　
　　2.2物位測量系統(tǒng)原理
　　
　　FMR250型料位計(jì)采用兩線制進(jìn)行供電和信號輸出。整套料位檢測系統(tǒng)的原理圖如圖2所示。　　　　
　　如圖2所示，三鋼廠2號轉(zhuǎn)爐副原料料位檢測系統(tǒng)的物位傳感器安裝在現(xiàn)場，用以檢測料位信號，采用屏蔽線進(jìn)行信號傳輸，減少電磁干擾。配電隔離器、PLC、上位機(jī)均在配電房和操作室，可在zui大限度上減少現(xiàn)場惡劣環(huán)境對系統(tǒng)的干擾，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度。配電隔離器對物位計(jì)提供直流24V電源，接受變送器輸出的4~20mA標(biāo)準(zhǔn)信號，同時(shí)對輸入的標(biāo)準(zhǔn)信號進(jìn)行光電隔離后輸入PLC，經(jīng)由PLC再把數(shù)據(jù)傳送到上位機(jī)上，供操作人員使用。
　　
　　3、E+HFMR250型料位計(jì)的安裝
　　
　　3.1FMR250型料位計(jì)的安裝要求
　　
　　由于雷達(dá)料位計(jì)是采用接受返回的雷達(dá)波的方式來計(jì)算空距，通過換算得出料位高度的，所以料位計(jì)的安裝位置對料位計(jì)的測量有至關(guān)重要的影響。雷達(dá)料位計(jì)安裝位置的選擇要遵循不能產(chǎn)生干擾回波的原則，干擾回波將直接影響測量數(shù)據(jù)。FRM205型雷達(dá)料位計(jì)的安裝位置的選擇如圖3所示。　　　　
　?。?）由罐的內(nèi)壁到安裝短管的外壁應(yīng)大于罐直徑的1/6（圖3中“1”所示距離），在任何情況下，儀表與罐內(nèi)壁間的距離不能小于20cm。
　　
　?。?）料位計(jì)不能安裝在罐頂?shù)闹行奈恢茫▓D3中“3”的位置），干擾回波會導(dǎo)致信號丟失。
　　
　　（3）為了保持在上料過程中數(shù)據(jù)的穩(wěn)定，料位計(jì)不能安裝在上料口的上方（圖3中“4”的位置）。若安裝在上料口上方，在上料過程中，下落的物料會造成回波干擾，使測量數(shù)據(jù)波動(dòng)，不能真實(shí)地反映上料情況。
　　
　?。?）為了避免造成虛假回波而影響測量，在信號波束內(nèi)不能安裝纖維開關(guān)、溫度傳感器、對稱裝置等可能造成回波的設(shè)備。
　　
　?。?）為了使安裝具有一定的靈活性，三鋼廠2號轉(zhuǎn)爐副原料系統(tǒng)所使用的料位計(jì)帶有萬向節(jié)的安裝法蘭，可以很方便地對料位計(jì)天線的方向進(jìn)行調(diào)整。
　　
　　3.2FMR250型料位計(jì)安裝步驟
　　
　?。?）在罐頂合適的位置開孔，為了便于安裝料位變送器，可以加裝安裝短管。但是喇叭天線必須伸出安裝短管。由于機(jī)械結(jié)構(gòu)導(dǎo)致天線喇叭無法伸出安裝短管時(shí)，可以選用尺寸較短的安裝短管。
　　
　?。?）用螺絲固定安裝法蘭到安裝短管上，轉(zhuǎn)動(dòng)萬向節(jié)接頭，使喇叭口天線朝向罐體的出料口，這樣能及時(shí)的反應(yīng)料位的變化。
　　
　?。?）擰緊固定螺絲，打開表頭顯示的蓋子，根據(jù)正負(fù)接好電源線，蓋好蓋子，儀表的安裝就完成了。
　　
　　4、E+HFMR250料位計(jì)的調(diào)試
　　
　　4.1確定喇叭口的準(zhǔn)確方向
　　
　　在料位計(jì)投入使用前需要根據(jù)工藝的具體要求對其參數(shù)進(jìn)行設(shè)定、調(diào)試，以滿足工藝的需求。安裝好之后要確定喇叭口天線的準(zhǔn)確方向。在料倉空倉的時(shí)候，查看料位計(jì)的回波曲線圖，通過轉(zhuǎn)動(dòng)料位計(jì)的萬向節(jié)接頭，使喇叭口天線對準(zhǔn)料倉出料口，然后微調(diào)，使回波曲線顯示的空罐高度與設(shè)計(jì)的罐高相符，記錄此數(shù)據(jù)，用于空罐標(biāo)定的參數(shù)設(shè)置。
　　
　　4.2各參數(shù)的設(shè)置
　　
　　進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)定狀態(tài)，主要設(shè)定好表1中的參數(shù)，料位計(jì)即可進(jìn)行正確的測量。
　　　　
　　5、FMR250雷達(dá)料位計(jì)的日常維護(hù)及故障排除
　　
　　5.1FMR250料位計(jì)日常維護(hù)要點(diǎn)
　　
　　（1）由于上料系統(tǒng)現(xiàn)場粉塵大，需要對料位計(jì)的現(xiàn)場變送器加裝防塵裝置，以防止粉塵進(jìn)入變送器內(nèi)，損壞變送器內(nèi)部的電子元器件。
　　
　?。?）FMR250雷達(dá)料位計(jì)支持HART協(xié)議通訊，技術(shù)參數(shù)的修改可以通過支持HART通訊協(xié)議的手持操作器（如375等）在配電器端進(jìn)行，而不必到現(xiàn)場。
　　
　　（3）由于韶鋼第三煉鋼廠安裝的FMR250料位計(jì)不帶反吹系統(tǒng)，需要定期對料位計(jì)的喇叭口天線進(jìn)行清灰處理，以確保測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確。
　　
　　5.2FMR250料位計(jì)常見故障排除
　　
　　FMR250型料位計(jì)帶有自診斷功能，并以代碼的形式在表頭顯示出來，以幫助現(xiàn)場技術(shù)人員排除故障。其故障代碼見表2。
　　　　
　　當(dāng)儀表系統(tǒng)沒有錯(cuò)誤提示，但測量數(shù)據(jù)仍然有故障時(shí)，需要檢查儀表安裝和參數(shù)設(shè)置，下面是在使用
　　
　　過程中遇到的問題及處理方法：
　　
　?。?）料位計(jì)靜態(tài)檢測準(zhǔn)確，但在上料過程中所測得料位會下降，停止上料后，料位檢測回復(fù)正常。
　　
　　原因分析及處理方法：由于料位計(jì)天線偏轉(zhuǎn)角度太大，雷達(dá)波的投射路徑與下料路徑交叉，產(chǎn)生干擾回波，導(dǎo)致測量數(shù)據(jù)波動(dòng)、不準(zhǔn)。此時(shí)需要調(diào)整天線角度，使雷達(dá)波的投射路徑不與下料路徑交叉，但以能準(zhǔn)確反映料位變化為宜。
　　
　　（2）測得的料位比實(shí)際料位偏高或偏低。原因分析及處理方法：根據(jù)料位的計(jì)算公式：L=E-D+A，可能是天線方向不對，或者參數(shù)設(shè)置不對。首先檢查料位計(jì)雷達(dá)波的投射方向能否準(zhǔn)確反映料倉料位高度，調(diào)整天線到適當(dāng)角度后，故障仍不能排除，則修正量參數(shù)設(shè)置不對，此時(shí)需要根據(jù)料位高度調(diào)整公式L=E-D+A中的A值（在057菜單中設(shè)定）。
　　
　?。?）料位計(jì)表頭顯示的料位與上位機(jī)顯示料位不一致。原因分析及處理方法：在排除PLC故障、配電器輸入輸出不一致的情況后，可考慮料位計(jì)的變送輸出量程參數(shù)設(shè)置與上位機(jī)量程不一致。通過修改變送輸出量程參數(shù)Maxscale046，使之與上位機(jī)量程一致。
　　
　　6、結(jié)束語
　　
　　三鋼2號轉(zhuǎn)爐雷達(dá)料位檢測系統(tǒng)從2010年2月份改造投入使用以來，經(jīng)過一年的使用，料位檢測準(zhǔn)確，測量精度高，數(shù)據(jù)穩(wěn)定，耐高溫，抗*力強(qiáng)，為轉(zhuǎn)爐上料系統(tǒng)提供了可靠的數(shù)據(jù)保證，解決了因料位檢測不準(zhǔn)造成的皮帶機(jī)堆料情況，減少了上料操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少了儀表系統(tǒng)的維護(hù)工作量，獲得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。