雷达料位在长钢8号高炉应用实践

2021-09-28张建国李艳红张建波

山西冶金 2021年4期

张建国，李艳红，白强，张建波

（首钢长治钢铁有限公司炼铁厂，山西长治 046031）

首钢长治钢铁有限公司（全文简称长钢）炼铁厂高炉是全厂的核心，而首当其冲的是高炉的“眼睛”炉膛料位，料位的准确测量是生产中的一项重要参数，由于高炉下料时粉尘大，生产过程温度非常高（平常180℃，高时可达400℃），测量环境比较恶劣，高炉的料位测量一直是个难题，长期以来，作为传统应用的机械探尺常规使用中比较稳定，抗干扰能力强，适合高炉自动控制下料，但作为机械行程的接触性测量也有他的劣势，当碰到空料线，比如高炉的喷涂或大修时，料线需要下降到20 m以下，机械探尺就爱莫能助了，这时雷达料位作为料位唯一“眼睛”起到了很大的作用。

1 过去高炉空料线工艺存在问题

2019年11月炼铁8号高炉喷涂降料面作业中，当料面下降到5 m左右时使用中的雷达料位显示值不动，仪表维修工采取了各种措施，也没有效果，最后只能通过计算和预估降了料面，第二天休风后拆下，却发现雷达并没有损坏，但是由于当时高温，水蒸汽大，高炉炉壳不规整，雷达信号障碍反射干扰多，当料面降下后，有一根钢带吊在空中晃动，雷达识别到最高处信号回波也较强，该雷达没有很好的排除干扰措施，所以导致该雷达在关键时刻无法正确识别有效料位信号，不能发挥出其应有功能，成为了一台废表。

2 安装上新雷达料位计后的效果

出现问题后经过分析原雷达存在的问题，多方考察最终选择了VEGA公司的VEGAPULS 64系列超高频新型雷达，该雷达经历了将近一年多的正常运行，特别是在2021年1月10日的喷涂降料面，经历了同样工况下的考验，当高炉加料前炉顶焊接时短时出现强干扰后，进行了成功的屏蔽，出色的完成了任务。

3 雷达料线的选型问题及处理

3.1 雷达探尺料位的选型

雷达频率选择原来雷达是26 GHz，其发射角约达10°左右，新的80 GHz雷达发射角只有3°，新的电子部件使信号也得到了增强。当到达20 m时，天线面积直径可达4 m以上，而选用80 GHz雷达，其天线面积直径只有2 m，由于炉内结构复杂，这样可以获得明显更强的聚焦能力，雷达波信号规避了障碍干扰，测量变得更加准确和可靠。

旧雷达天线面积大，炉壳上的1根钢带就让该表搁浅，如果是这种新雷达，这个现象就不会出现，如图1所示，10°的发射角比3°的大的多。

图1 雷达波发散面积示意图

3.2 雷达的降温措施

结合以往的仪表使用降温经验，及多年现场实际应用积累，长钢采用法兰型加氮气吹扫直接测量的方式将雷达装入高200 mm的圆柱体接管内，雷达顶端与圆接管顶端用法兰牢牢紧固，底部焊接在炉壳上部，同时在圆柱体上安装多个压缩氮气孔通道，注入氮气吹扫以降低雷达料位计法兰处的过程温度，同时对雷达进行外围吹扫，形成保护气流，圆柱体同时也是高炉和雷达的散热通道，整体效果优良。

3.3 雷达的天线问题

高炉和其上部炉顶料罐之间的均压过程，可能会引起高炉内部压力的波动，这样的波动会引起高炉内部的物料向顶部的溅射，安装的雷达传感器的测量天线在常年累月的使用中，炉内炽热的物料颗粒可能恰好夹在喇叭天线的根部如图2，导致雷达发波锥的损坏如图3。

图2 旧天线带有发波锥

图3 损坏的发波锥

原雷达是喇叭型天线设计，发波锥内嵌在喇叭的根部，在使用一段时间后，炉况不好情况下会出现喇叭天线内发波锥被溅射高温料渣损坏情况，新高频雷达是透镜天线设计，是封闭的天线系统，对沉积物和污垢不敏感，抗干扰能力更强，新雷达天线如图4所示。

图4 新雷达透镜天线设计

3.4 雷达的可操作性

新装雷达探尺具备了与手机APP软件通过蓝牙进行通讯修改参数的功能，可以在VEGA应用程序中存取所有数据：测量值、事件存储器和传感器状态显示，回波曲线。蓝牙通讯远距离查看信息方便现场操作，可以在仪表25 m范围内进行操作和诊断，对回波曲线进行分析，对干扰进行屏蔽，方便了在炉顶安全区域操作，不用和其他仪表一样必须在环境不太好的仪表安装位置近端操作。