一 前言

物位的測量，一直是工業(yè)自動化領(lǐng)域需要解決的問題之一。火電廠電除塵，除灰系統(tǒng)中料位的準確的測量十分重要。

目前好多電廠由于料位計不好用，輸灰系統(tǒng)大多采用時間控制，而且由于灰斗下料速度不穩(wěn)定，從安全角度考慮，時間都設(shè)定的比較保守。

結(jié)果就是導(dǎo)致每次倉泵輸送的灰都很少，用掉的壓縮空氣卻很多。當灰量比較大時，就來不及排灰，使得灰斗內(nèi)大量積灰。另一個副作用是，加大了輸送每噸灰塵的耗氣量，增加個對排灰管道，閥門的磨損。曾經(jīng)，某電廠的電除塵器發(fā)生了坍塌事故，其原因是因為灰斗都裝滿了，料位計卻沒有報警，導(dǎo)致坍塌。當然事后分析主要原因是除塵器廠家提供的支撐鋼材不達標，無法承受當時的荷載，但如果當時料位計能夠準確報警，操作人員通過適當?shù)牟僮鳎苍S就可以避免如此嚴重的事故。

那么，采用何種物位測量產(chǎn)品能夠真實的反應(yīng)現(xiàn)場實際工況下火電廠中灰斗，倉泵，灰?guī)斓牧衔荒?

二 原理

火電廠中目前采用的測量料位的產(chǎn)品主要有超聲波料位計，雷達料位計，射頻導(dǎo)納物位計，重錘式料位計，還有無源核子料位計。下面先了解他們的測量原理。

超聲波料位計：

音波發(fā)射頭能發(fā)射一束強烈音波脈沖，當此音波達到物料表面時會有反射波傳回發(fā)射頭，此反射波經(jīng)由發(fā)射頭轉(zhuǎn)換成電氣信號，然后被送到超聲波控制器，由控制器計算音波反射傳送時間，再轉(zhuǎn)換成料位或距離。

雷達料位計工作時的基本原理和超聲波料位計一樣：發(fā)射-反射-接收，不同的是采用的為雷達波。

射頻導(dǎo)納料位計：

所謂射頻導(dǎo)納，導(dǎo)納的含義為電學(xué)中阻抗的倒數(shù)，它由電阻性成分，電容性成分，感性成分綜合而成。而射頻即高頻無線電波譜，所以射頻導(dǎo)納可以理解為用高頻無線電波測量導(dǎo)納。儀表工作時，儀表的傳感器與管壁及被測介質(zhì)形成導(dǎo)納值，物位變化時，導(dǎo)納值相應(yīng)變化，電路單元將測量導(dǎo)納值轉(zhuǎn)換成物位信號輸出，實現(xiàn)物位測量。射頻導(dǎo)納料位計有射頻導(dǎo)納連續(xù)料位計和射頻導(dǎo)納物位開關(guān)兩種，前者輸出模擬量信號，后者輸出開關(guān)量信號。

重錘式料位計：智能電機傳動系統(tǒng)控制著系在不銹鋼鋼纜上的重錘向下降，重錘接觸介質(zhì)表面的瞬間停止下降，而后重錘式料位計改變電機的傳動方向?qū)⒅劐N收回。測量過程中，重錘式料位計通過雙光學(xué)傳感器的計量，獲取料位信號。

  這里重點介紹下無源核子料位計，首先要知道什么是γ射線，他是原子核能級躍遷蛻變時釋放出的射線。γ射線有很強的穿透力，在穿過物質(zhì)時，強度減弱與物質(zhì)的密度密度相關(guān)，符合指數(shù)規(guī)律。主要機理是γ射線光子與物質(zhì)發(fā)生光電效應(yīng)，康普頓效應(yīng)和電子對效應(yīng)后損失其能量，從原射線束中消失。

  核子料位計就是利用γ射線這三種效應(yīng)的原理。所謂無源，即無放射源。傳統(tǒng)的核子料位計忽略自然環(huán)境中廣泛存在的微量的天然放射性核素，利用人工放射源發(fā)出的強度遠大于環(huán)境的γ射線。當物料位置發(fā)生變化，高于或低于探測器和源容器的安裝位置，探測器探測到的放射源發(fā)出的γ射線的強度有所不同。由此判斷物料是否到達安裝位置。而無源核子料位計是不需要設(shè)置人工放射源的，充分利用自然環(huán)境中廣泛存在的微量天然放射性核素。當物料位置發(fā)生變化，物料數(shù)量的多少，與探測器距離的遠近發(fā)生變化時，探測器測量到的物料自升的γ射線時不同的，由于物料的屏蔽作用，當物料位置發(fā)生變化時，穿過容器的γ射線強度也會發(fā)生變化。

由此可見，無源核子料位計只是用了核方法，沒有輻射防護的必要。

上述幾種料位計哪些適合測量火電廠電除塵器，除灰系統(tǒng)中相關(guān)設(shè)備的物位呢？

三 對比

首先說電除塵器的灰斗和輸灰系統(tǒng)的倉泵，由于工藝設(shè)備及流程的原因，無法采用頂裝式，故超聲波料位計，雷達料位計，射頻導(dǎo)納料位計，重錘式料位計不能采用。那么采用側(cè)裝的射頻導(dǎo)納料位開關(guān)和無源核子料位計呢，它們有哪些優(yōu)缺點呢，從安裝方法來說，射頻導(dǎo)納料位開關(guān)必須在設(shè)備本體上開孔，把探頭伸進去做接觸測量。

設(shè)備內(nèi)部環(huán)境惡劣，特別是電除塵灰斗，內(nèi)部溫度160℃以上，而且灰塵無法避免的附著在儀表探頭上，盡管射頻導(dǎo)納料位開關(guān)在設(shè)計上使用了*抗粘附電路，采用多參量的測量，交流鑒相采樣器的實現(xiàn)手段從數(shù)學(xué)理論上解決了在開關(guān)掛料上的問題，采用的材料也可以抗磨損，但在如此惡劣的工況中，難免會出現(xiàn)誤報警和損害。

從成本上講，雖然射頻導(dǎo)納料位開關(guān)相比較便宜，但經(jīng)常需要更換，維護量大，總體投資費用會比無源核子料位計高，而無源核子料位計無需與被測介質(zhì)接觸，環(huán)境因素再惡劣對它也沒有絲毫影響，不存在磨損的問題，它測量的是安裝位置的灰的總量，容器壁掛灰量與真實的料滿畢竟再總量上有很大差異，所以能分辨到底是掛料還是料位真的到了，避免了掛料問題，且維護更換方便，不影響本體運行。還有個方面，射頻導(dǎo)納料位開關(guān)僅能夠輸出開關(guān)量信號，而無源核子料位計不僅能夠輸出開關(guān)量，還能輸出模擬量，雖不能實現(xiàn)連續(xù)料位的測量，但是可以準確的反映出測點位置灰位的變化過程，十分有利于運行人員了解系統(tǒng)的運行狀況。

  另外，射頻導(dǎo)納料位計再使用前需要調(diào)試，調(diào)試時，需要經(jīng)過有灰和無灰兩種狀態(tài)，才能準確的標定料位計。所以在調(diào)試時，特別時在過168時，讓積灰到高位測量點，而這個時候料位計還處于調(diào)試狀態(tài)，不能可靠指示灰位，對系統(tǒng)運行有一定的風(fēng)險。

  那么在灰?guī)斓牧衔粶y量中，哪些料位計比較適用呢？灰?guī)旄叨雀撸臻g大，飛灰嚴重，而超聲波料位計無法穿透重粉塵，無法正常工作，因此不能選用。若采用雷達料位計，系統(tǒng)運行一段時間內(nèi)會在喇叭口結(jié)上很多灰塵，影響測量，雖然可以采用加裝吹掃裝置的方法，但是無法*解決積灰，還需要定期清灰，增加儀表維護量，所以不太適用。重錘式料位計有抗粉塵干擾能力，不受介質(zhì)介電常數(shù)，電導(dǎo)率，導(dǎo)熱率影響的優(yōu)點，用來測量灰?guī)炝衔贿€是比較適用的，不過安裝時要盡量避開下料口，障礙物等干擾因素，還有它具有機械部分，雖結(jié)構(gòu)簡單，但難免發(fā)發(fā)生斷鏈等機械故障。

  射頻導(dǎo)納料位計前面提過，有很好的抗磨損，放掛料，抗沖擊，抗高溫和腐蝕的能力，但是它屬于接觸類的測量儀表，這點是無法和無源核子料位計相比的。可是在灰?guī)斓倪B續(xù)料位的監(jiān)視上，無源核子料位計是無法實現(xiàn)的，但由于無源核子料位計不僅僅是對當前設(shè)備中料位的高低判斷，還能夠反應(yīng)出測點位置的料位變化，可以通過在灰?guī)焐细叩筒煌奈恢茫惭b多個無源核子料位計，從而可以判斷灰?guī)炝衔坏拇笾伦兓_到間接的連續(xù)料位的監(jiān)視目的，當然這樣就提高了一次投入的成本。

四 結(jié)束語

可見無源核子料位計在火電廠除塵，除灰系統(tǒng)中料位測量上有很好的優(yōu)勢，能夠提高系統(tǒng)運行的可靠性，降低維護費用，起到節(jié)能降耗的作用。現(xiàn)在越來越多的電廠用戶對無源核子料位計在除塵除灰系統(tǒng)上測量的準確性，維護的方便性得到了認可。既然無源核子料位計在測灰位上有這么好的*性，那么在其他的物位測量上，比如煤粉倉，煤斗的測量是否有好的結(jié)果呢，根據(jù)廠家和用戶的介紹，無源核子料位計在煤位的測量不理想，還需要進一步的探索和研究。