雷达液位计在番茄加工水力输送系统的应用

2021-08-13刘中海张国玉辛红彬杨传甲

农业技术与装备 2021年6期

李鹏，刘中海，肖莉，张国玉，辛红彬，杨传甲

（1.新疆冠农果茸股份有限公司，新疆维吾尔自治区库尔勒 841000；2.新疆冠农番茄制品有限公司，新疆维吾尔自治区库尔勒 841000）

长期以来，在番茄酱的水力流送工艺中，水力输送系统物位的高低完全依靠人工观察，受人员因素影响，可靠性低，无法做到实时跟踪，易出现水处理系统溢料、跑料，造成原料和资源的浪费、生产环境污染，增加了生产成本。结合生产情况，选用合适的测量仪表替代人工观察，可以提高生产的可靠性和连续性，降低生产的劳动强度。非接触液位检测是目前连续液位检测最有潜力的产品，对比其他方法，该项技术显示出最大的增长比例及技术优势。文章中选用德国E+H品牌FMR10系列雷达液位计进行连续非接触式物位测量，具有低维护、高性能、高精度、高可靠性、使用寿命长等优点。

1 FMR10雷达液位计

FMR10是基于行程时间原理（ToF）工作的“俯视式”测量系统，见图1。天线发射雷达脉冲信号，信号在介质表面发生发射，反射信号又被仪表接收，测量参考点（过程连接）至介质表面间的距离。

图1 工作原理示意图Fig.1 The schematic diagram of working principle

2 FMR10雷达物位计在水力流送系统中的应用

液位测量计在化工生产中使用较为广泛，常见的有就地指示液位计，如磁翻板液位计、玻璃管液位计、远传式液位计，如浮筒式液位计、静压式液位计、雷达式液位计、超声波式液位计等。在番茄加工水力流送系统中，最常见的浮球式液位计，仅用于水池高低液位报警和离心泵的启停，可靠性低，故障率较高。在番茄加工水力流送系统中，水和物料混合在流送槽内流动，掺杂有泥沙和番茄秧，情况较复杂，就地指示液位计、浮筒式液位计和静压式液位计在此不适用，需要一款测量精度高、非接触式的液位计。常用的非接触式液位计有雷达式液位计和超声波式液位计，超声波是机械波，其传播速度与传播媒介的状态密切相关，故受影响的条件（温度、压力等）较多；而雷达液位计发射的是电磁波，波速与环境温度、烟雾、压力等没有关系。因此，引入FMR10雷达液位计，进行番茄水力流送系统的连续非接触式物位测量。FMR10雷达液位计为非接触式、可连续测量的测量仪表，精度等级高，测量精度误差范围±5 mm，测量范围较大，最大测距可达8 m。

在番茄水力输送系统中可将该传感器用于流送槽液位的测量，流送槽深度为1 000 mm，当料位达到980 mm时关闭进水阀门和放料阀。放料调节阀由流送槽料位信号PID连锁控制，在PLC系统中将流送槽目标值设定为960 mm，当料位低于960 mm时打开放料阀，确保流送槽内水和物料的平衡，使生产连续平稳运行。该传感器还可用于水池液位测量，水池深度4 m，正常情况下有1台三级水泵始终启动（A/B/C3台泵可自由切换），当液位达到3 200 mm时启动备用B泵，当液位升高至3 600 mm时启动备用C泵，当液位降低至1 000 mm时停止备用B泵和C泵，当液位降低至500 mm时停止所有水泵。

3 计水力流送系统中FMR10雷达物位的特点

测量精度高，测量范围较大，不受介质影响；整体PVDF材质的外壳可以在户外安装使用，密封接线和整体封装电子部件完全防水；具备蓝牙功能，通过手机app即可完成调试校准，方便快捷；操作简单，简单设置3个主要参数即可满足大多数应用要求。

4 FMR10雷达物位计在水力流送系统中的调校

（1）可通过smartblue蓝牙连接后确认设备信息，如状态信号、输出电流、物位、距离等，见图2。

图2 设备信息界面 Fig.2 Theequipment information interface

（2）基本设置。可更改设备位号、距离单位，根据现场实际情况进行空标和满标设置，见图3。

图3 基本设置界面 Fig.3 The basic setting interface

（3）高级设置。①可设置评估灵敏度，一般选择高电平（小的液位信号和干扰都能很好的被识别）；②可设置速度变化，根据被测物位的期望选择进料或出料速度，如对液位控制要求较高，一般选择快速＞1m（40 in）/min，会实时跟踪，液位刷新频率0.5 s；如需通过液位控制电机的频率，一般选择标准＜1 m（40 in）/min，液位刷新频率2 s，对电机起到保护作用。③可设置输出模式，如需显示罐体或者料仓剩余的空间，选择空高模式；如要显示当前的实际液位，选择物位（线性化值）模式，一般常用选择物位（线性化值）模式。见如图4。

图4 高级设置界面Fig.4 Theadvanced setting interface

5 FMR10雷达物位计安装及注意事项

安装方式如图5。

图5 雷达液位计安装方式Fig.5 The installation modeof radar level gauge

注意事项：①测量水力流送系统液面与液位计探头要保持垂直；②安装应高于水力流送槽壁400 mm，最佳位置是流送槽正中间，可避免流送槽壁对雷达波的干扰；③液位计不能安装在出料口上方，尽可能减少因漩涡和气泡造成雷达波回传衰减，液位测量不准确；④仪表在户外安装使用时，建议安装防护罩，避免阳光直射，在炎热气候的地区要特别注意。

6 FMR10雷达物位计常见问题处理及日常维护

FMR10雷达物位计在应用过程中，也会出现一些问题，如测量值跃变、测量值无变化、输出超量程等。现将易出现的故障列举如下:

①测量值在一定区间内来回跃变。应排查是否被测液面不稳定，或雷达液位计探头上有异物附着，如水珠，会使测量结果出现波动；②测量值无变化。雷达波回传距离一致，应检查液位计探头下方有无遮挡物；③输出超量程。出现此类情况可能是雷达液位计探头与液面不垂直；液面有扰动，或有泡沫；雷达探头上异物附着，需调整探头方向、清洗探头等。

FMR10雷达物位计主要由电子元件和探头构成，一体式构造，在使用中极少发生故障。使用中偶尔会遇到探头有黏着物，只要定期检查和清理，且清理时忌用硬度过大或含油污的布擦拭，以免造成探头损伤或失波。