雷达料位计在冷氢化装置中的应用

李会敏，武 捷，温 源

(1.焦作煤业(集团)合晶科技有限责任公司，河南焦作 454000;2.焦作开元化工有限责任公司，河南焦作 454002)

随着电子技术的迅速发展，雷达技术被广泛采用，雷达传感器也在越来越多的领域使用，在物位测量上有着其它仪表无法取代的优点。它可以实现非接触测量和接触测量，测量介质广、精度高，且耐腐蚀、抗干扰能力强，可在高压或真空条件下测量等优点。

1 工艺生产中存在的问题

冷氢化装置是多晶硅产业的循环利用，实现企业降本增效的关键环节。在冷氢化装置中，烘干的硅粉要放入到硅粉接收罐，分批次送入硅粉计量罐，再送入反应器，硅粉接收罐作为硅粉进料的中间重要环节，如果硅粉的进料量无法进行控制，过量将会造成管道的堵塞，同时将影响硅粉的充分利用。且硅粉的介电常数非常小，作为固体颗粒很多料位计无法连续进行测量，因此，对硅粉进料的计量，一直未能进行很好的检测计量。为了有效地解决这一难题，经过研究与实践，将VEGAPULS68雷达料位计应用于硅粉接收罐的料位测量中，较好地解决了硅粉计量的问题。

2 雷达料位计的测量原理

雷达料位计的测量原理是能量很低的极短的微波脉冲通过天线系统发射并接受，雷达波以光速运行，运行时间可以通过电子部件被转换成物位信号。一种特殊的时间延伸方法可以确保极短时间内稳定和精确的测量。

即使在存在虚假反射的时候，最新的微处理技术和独一无二的ECHOFOX软件也可以准确的分析出物位回波。通过输入容器尺寸，可以将上空距离值转换成与物位成正比的信号。该仪表可以在空仓或带料工况下进行调试。

3 雷达料位计的特点

由于雷达料位计采用了先进的回波处理和数据处理技术，加上雷达波本身频率高，穿透性能好的特点，雷达料位计具有比接触式料位计和同类非接触料位计更加优良的性能。其优点如下:①可在恶劣条件下连续准确地进行测量;②操作简单，调试方便;③准确安全且节省能源;④无需维修且可靠性强;⑤几乎可以测量所有介质。

4 安装和使用注意事项

①安装位置选择一个易于安装、维护、检修的位置，而且方便以后拆装显示、调试模块PLICSCOM。②雷达料位计和罐壁之间距离至少200 mm，如果不能达到该距离要求，罐壁上的介质黏附有可能会产生虚假回波而致雷达料位计测量示值不正常。③要避开进料口，以免产生虚假反射。④若雷达料位计安装在接管上，则喇叭口天线必须从接管伸出来。该天线伸出接管至少10 mm，以减少由于接管产生的干扰回波。⑤在调试仪表的时候必需进行虚假回波的抑制。

5 雷达料位计的选择

目前国内外已有雷达料位计产品众多品牌，考虑到硅粉的介电常数非常小系粉状，而硅粉接收罐是碳钢罐，碳钢的介电常数很大，硅粉接收罐的底部会产生很强的信号致使硅粉在低料位段不能正常工作。另外在进出料罐的过程中硅粉的料位会呈现出不规则的堆角状。对雷达波会产生折射，使返回的测量信号变弱，严重时致雷达料位计无测量信号。为此我们对众多的雷达料位计产品进行筛选。据调研德国VEGA公司的PS68型雷达料位计是特别针对测量固体和粉体料位而开发的，不但具有常规雷达料位计的优点，且电子部件有独特的设计、发射功率大、接受效率高，在强烈粉尘、低介电常数、物料的大堆角的工况影响下都能胜任。如在水泥厂的高达四五十米的生料均化库的料位测量有着很好的业绩。该雷达料位计产品还有着丰富、易操作的调试软件，针对虚假回波的抑制功能可很方便地对罐底的假波信号进行抑制。基于上述因素的考虑，我们选择采用VEGAPULS68雷达料位计。

6 仪表调试

本文以3.2 m的硅粉接收罐的料位设定为例。通过调整显示模块PLICSCOM进入基本调整:设置最小调整为4 m(零位)，对应相应的料位百分数为0%;最大调整为0.8 m(满度)，对应相应的料位百分数为100%，介质选择固体颗粒，容器形状选择存储容器等基本参数进行测量量程等必要参数的设定调试。在投运前我们使用PACTware软件对硅粉接收罐进行虚假回波处理，由于是空罐，仅发现在罐顶接管处有一处假波并进行了假波抑制，雷达料位计正确示值为零料位。在正式投运后发现料位不是停在零料位处不变化或就是突然发生跳跃变化，料位示值与进出料罐硅粉量变化不同步，经对雷达料位计的回波进行实时分析。发现罐底部的由于铁质材料(强介电常数)发出的虚假波很强从而箝制了硅粉(弱介电常数)料位。对此我们对罐底发出的虚假回波进行了抑制处理，从而使雷达料位计一直进入正常工作，准确给出正确的料位测量信号并得到现场操作工的认可。

7 实际测量中不同情况的实时波形

7.1 进料过程中的实时波形1(如图1a)

7.2 进料过程中的实时波形2(如图1b)

7.3 最高料位的实时波形(如图1c)

经测试发现，由于物料堆角变化没有规则可言，故实时波形图的实际料位回波图形在相同料位处不尽相同。

8 结束语

在冷氢化装置硅粉的计量中，采用VEGA雷达料位计，由于其长期稳定性好、维修费用低，测量精度高，受环境和介质的影响小。雷达料位计投入运行以来，一直工作正常，为冷氢化装置的顺利进料，正常生产起了重要的保障作用。消除了无物位测量而盲目操作的隐患，完善、优化了硅粉进料工艺，节省产品成本，避免管道的堵塞，为冷氢化装置的稳定运行、高效稳产奠定了坚实基础，经济效益可观。