一、序言
冶金行業(yè)高爐上的料位測量是一個非常重要的測量數(shù)據(jù)，它對于鋼鐵生產(chǎn)的質(zhì)量控制、提高生產(chǎn)效率和提高生產(chǎn)安全性起著非常重要的作用。高爐上的的料位測量點包括兩種介質(zhì)的測量：爐頂?shù)V料的料位測量和罐車的鐵水的液位測量。
但是，由于這些工況的過程溫度都非常的高（一般都超過300℃），高爐上的料位測量一直是個難題。長期以來，各大鋼鐵制造廠商一直致力于尋找一種使用壽命長、性能可靠、維護量低、測量精確度高的經(jīng)濟性的解決方案。無錫鉑睿測控儀表有限公司是專業(yè)研發(fā)、生產(chǎn)流量，溫度，壓力，液位測控儀表廠家， 溫度儀表,守合同重信用單位,可根據(jù)客戶要求訂制產(chǎn)品,品質(zhì)放心有保障，歡迎產(chǎn)品價格！更多產(chǎn)品請瀏覽公司主頁。
二、測量原理和產(chǎn)品介紹
我司推出的雷達料位計是款專門針對粉狀固體的測量特點而研發(fā)的非接觸式雷達料位計。因此這款產(chǎn)品一經(jīng)推出后，其優(yōu)異的固體測量性能為其贏得了大量的訂單，尤其是在水泥、面粉等存在大量粉塵影響的工業(yè)中，表現(xiàn)出色，已經(jīng)成為很多客戶的產(chǎn)品。雷達料位計之所以能夠在固體測量領域取的如此優(yōu)異的業(yè)績，這是因為：
1、 它使用24ghz高頻微波作為測量信號。根據(jù)波的特性：速度=波長*頻率，我們可以得知24ghz高頻的微波的波長較其他頻段的雷達波的波長要短的多。一般的講，固體料面的形狀是傾斜而且粗糙的，較小的波長可以上保證發(fā)射出去的雷達波能夠在粗糙的固體表面地被反射回雷達探頭。
2、 采用fmcw（連續(xù)調(diào)頻）的工作原理（見圖）。fmcw的基本測量原理是：探頭同時進行雷達波的發(fā)射和接受，類似通訊中的全雙工；brr400采用了鋸齒型的微波，發(fā)射波和經(jīng)固體表面發(fā)射后形成的回波之間產(chǎn)生一個相位差，這個相位差通過一個快速傅立頁的轉(zhuǎn)換后，形成一個頻譜，而這個頻譜與雷達料位計測量的距離呈一個線性的關系。因此，通過對鋸齒波的相位的檢測即可得到一個高精度的料位信號。由于采用了fmcw的測量原理，使雷達波能夠源源不斷的射向測量介質(zhì)，使其抗*力加強，失波的可能性降到，從而提高了它的可靠性。
3、 它采用了四線制的設計。四線制的設計保證了儀表有足夠的功率來發(fā)射足夠強的能量來滿足惡劣的測量條件：brr400能夠測量介電常數(shù)低至1.5的介質(zhì)（自然界絕大部分的介質(zhì)的介電常數(shù)大于1.5）；量程可至50米。
4、 由于使用高頻的信號，使其發(fā)射的角度可以做到最小8度角，使brr400能夠上避開固定干擾的影響。
另外，推出的固體型brr400雷達在以前的基礎上，作了很多大的改進，使其能夠更好的滿足固體測量的需求。
1、 新了瞄準器的設計，并將瞄準器作為新的固體型雷達的標準配置，而不加任何費用。瞄準器可以保證brr400即使用于介質(zhì)表面傾斜角度較大的工況，介電常數(shù)較低的化學品粉末也能得到較強的信號。
2、 提供了2、3、4三種不同尺寸的喇叭天線的選擇，能夠更好地滿足不同的現(xiàn)場的要求。
3、 改進了brr400的固體算法，使它能夠?qū)ｉT適用于各種復雜的固體測量工況。
4、 由于采用了新的算法，使其導波性能得到很大的提高，因此增加了延長管（最長至592mm的天線設計）的選項，使其能夠滿足一些安裝立管較長、倉頂過厚的安裝條件的工況。
5、 另外，設計了新的ptfe的平面防塵窗口，使它即使是在粉塵揚氣非常大的工況中也能非常的穩(wěn)定的工作。
三、方案介紹
如圖，在高爐的工況中，通常主要有三個測量要求料位測量：
高爐料面測量；
高爐布料倉料位測量；
罐鐵水液面測量。
1、高爐料面測量。需要使用料位計測量準備添加到高爐內(nèi)的礦料，料位的控制需要保證料位維持在一定的高度，高爐料倉的高度不可為空，否則無法保證布料倉的礦料得到及時供應；也不可使料倉料位過滿，導致溢出。一般這一測量點需要的測量范圍約在5~6米左右。
2、高爐布料倉的礦渣的料位測量的主要的困難之處在于：倉頂頂部的溫度非常高，一般超過600℃；倉頂?shù)捻敳亢穸容^大，一般約在1米~1.5米左右。
如左圖的料位計安裝位置的出口溫度一般超過600℃。如果不加任何處理將brr400用于這一工況測量，由于brr400的標準型的測量過程溫度為200℃，高溫型的過程溫度為250℃，但是也不能滿足這個測量點的要求。如右圖，在試用了brr400后發(fā)現(xiàn)，該表的發(fā)射電極遭到損壞。
最后，經(jīng)過反復的研究以后發(fā)現(xiàn)，高溫主要有倉內(nèi)的高溫介質(zhì)的輻射熱造成；因此利用brr400的導波特性，決定設計制作導波彎管來避開倉頂安裝出口處的高溫氣體；另外，為了降低傳導熱的影響，整個導波管的長度超過2米，使管內(nèi)高溫氣體能夠得到足夠的降溫管段。安裝了如圖的導波彎管后，發(fā)現(xiàn)安裝法蘭口的溫度小于100℃。
安裝了雷達料位計后，經(jīng)過2~3星期的現(xiàn)場測量后，料位測量結(jié)果基本準確。
另外，值得一提的是，現(xiàn)場的工況比較惡劣，常用礦石掉落在現(xiàn)場，由于brr400的標準配置是堅實的鋁外殼設計，因此即使如此惡劣的現(xiàn)場工況，brr400也不會存在任何問題。
3、對罐鐵水的測量。鐵水的溫度高達1000℃以上。但是由于測量的介質(zhì)是液體，因此主要需要解決的問題是如何解決高溫的問題。
在這一測量點上，我們應用siemens雷達料位計嘗試了三種不同的方法來解決高溫的問題，均取得良好的效果。
a、在加長的安裝立管上安裝壓縮空氣通道，注入壓縮空氣以降低雷達液位計的喇叭天線口的過程溫度。
b、采用導波彎管的設計，避開由于輻射引起的超高溫。
c、由于brr400的具有目前小的發(fā)射角度（8°），因此，可以如上圖的安裝方式，使brr400的喇叭天線與安裝口保持一定的距離，以降低過程中的超高溫。
雷達料位計在高爐上的應用的可以充分發(fā)揮固體型雷達的特點，性價比是非常高的，而且通過多年的研究和試驗，brr400在這一領域的應用已經(jīng)處于的地位，為高爐的料位測量應用提供了一個客戶可以接受的較為理想的解決方案。