雷达探尺在高炉料面监测系统上的应用

2014-01-24鲁继利

中国新技术新产品 2014年4期

关键词：炉料莱芜布料

鲁继利

（山钢集团莱芜分公司炼铁厂，山东莱芜 271104）

雷达探尺在高炉料面监测系统上的应用

鲁继利

（山钢集团莱芜分公司炼铁厂，山东莱芜 271104）

为提高料面探测水平，减少因上料引起的休、慢风率，利用6#高炉检修机会，为高炉增加了一套雷达探尺系统，更好的为高炉的稳定生产提供服务。

雷达探尺；高炉；监测

高炉主要是以机械接触式探尺作为高炉料面的监测手段，机械接触式探尺由炉内的钢丝绳、重锤和炉外的卷扬电动机、减速机以及监测所用的编码器和主令控制器两部分组成。此种设备应用较为普遍，是较传统的一种监测手段。

虽然此种设备技术成熟，设备结构能够适应高炉炉内恶劣复杂的环境，但是该设备存在以下缺点：（1）组成部件多，漏油点多。（2）在长期磨损及炉内高温高压的作用下，卷筒箱轴封容易损坏漏煤气，甚至因泄漏严重造成高炉休风。（3）在使用一段时间后，钢丝绳和铁链会伸长，造成零位不准，直接影响探测结果，需经常校对，工作量大增。（4）因炉内高温高压的作用使下降管球阀失效，不能切断炉内煤气，使非休风状态下的设备检修不能实现。（5）电机变频器或抱闸出现故障时，容易出现不放尺、不跟尺、不提尺或“拉锯”现象。炉况不顺如崩料时，容易出现埋尺，轻者使钢丝绳和铁链拉长，重者掉砣或断钢丝绳，使探尺退出正常使用。

高炉料线监测装置除此之外，还有一种测量范围大、精度高、系统组成简单、安装维护便利、可实现连续测量的装置——雷达探尺。为提高料面探测水平，减少因上料引起的休、慢风率，利用6#高炉检修机会，为高炉增加了一套雷达探尺系统，更好的为高炉的稳定生产提供服务。

1 雷达探尺构成和性能

1.1 系统应用原则

高炉加料时需要一个连续稳定的料面监测反馈，为高炉操作提供准确数据，所以采用此种非接触式全程自动化控制的系统。

1.2 系统构成及工作原理

该系统是由雷达、天线、导波管、吹扫装置、微波控制器、讯号处理器等组成，外加控制箱（内装220V AC/24V DC稳压电源和数字显示仪表等）和压力大于0.2MPa氮气源（吹扫用）。

该料位监测系统基本原理是发射—反射—接收，由雷达发射一束脉冲电磁波，经探头天线至被测介质，反射回来后被天线接收，再经讯号处理器滤波和数据处理转换成4～20mA信号，输入PLC变成并在线显示数据。雷达探头到介质表面的距离计算式为：

式中：L为探头到介质表面的距离（m）；V为雷达波在炉内的速度（3×106km/s）;t为雷达波从反射到装置接收到返回信号的时间（ms）。

1.3 系统性能特点

与传统的机械探尺相比，雷达探尺具有以下特点：

（1）连续测量。由于雷达探尺采取的是非接触式的测量方式，不需要像机械探尺在布料开始前进行提尺，在布料结束后进行放尺的操作，所以可以实施的监测料面，及时反馈料面情况。

（2）测量范围大，精度较高。可实现0～30m的深度测量，即使是在料面较深处，也可以跟踪料面，准确提供料面信息。

（3）系统组成简单，便于安装及维护。传统的机械探尺因构成结构繁多，体积较大，维护方面多；而雷达探尺体积小，显示及控制程序完全实现PLC控制。日常维护也仅需在高炉休风时将传感器卸下进行清灰处理即可，大大的简化了维护程序，提高了工作效率。

2 雷达探尺现场安装

在6#高炉的实际安装过程中，安装位置采取如下图中2点位置，离罐壁水平距离为罐直径1/6处（如图中1点），最小距离为200mm；如果在安装过程中不能保持仪表与罐壁的距离，罐壁上的介质会黏附造成虚假回波，在调试仪表的时候应该进行虚假回波存储。注意：⑴不能安装在入料口的上方（如下图中4点）；⑵不能安装在中心位置（如下图中3点），如果安装在中央，会产生多重虚假回波，干扰回波会导致信号丢失，影响雷达探尺的正常使用。

图1 雷达探尺示意图

利用6#高炉检修机会，我们组织施工单位在符合要求的炉壁上新开一个安装孔，并焊接法兰盘及球阀，现场组装雷达探尺各部件后实施密闭安装，确保设备使用时不会造成炉缸泄露。因炉内环境比较复杂，气体呈上升状态，易造成炉内粉尘、颗粒等黏着物堵塞探尺表面。因此，根据现场现有条件，另加装了探尺的氮气吹扫系统，以确保探尺能够在高炉运行过程中提供可靠准确的实时数据。