費(fèi)漢斌，呂富元，劉憲琨，高玉寶，閆? 鵬 (金能科技股份有限公司，山東 德州 251100)
摘? 要：隨著自動(dòng)化技術(shù)的成熟發(fā)展，工業(yè)自動(dòng)化儀表技術(shù)廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，人們也更加體會(huì)到自動(dòng)化帶給行 業(yè)發(fā)展的便捷優(yōu)勢?，F(xiàn)如今料位檢測儀表形式、種類、方法多種多樣，各自有各自的測量優(yōu)勢，文章簡要分析了在炭黑生 產(chǎn)過程中粉狀炭黑料位檢測的幾種常用儀表的優(yōu)缺點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：炭黑料位檢測;稱重傳感器;雷達(dá)物位計(jì);放射性物位計(jì);粉罐
1? 引? 言
炭黑生產(chǎn)線粉狀炭黑緩沖罐(粉罐)的作用主 要是為了起到粉狀炭黑緩沖以及粉狀炭黑增密的 作用，其中粉罐料位計(jì)的使用是計(jì)量粉罐內(nèi)部炭 黑的存量，以確保炭黑生產(chǎn)過程中，炭黑造粒系統(tǒng) 的相對(duì)穩(wěn)定運(yùn)行，避免造粒下料不穩(wěn)定。在炭黑 濕法造粒工藝流程中，料位檢測是否準(zhǔn)確是保證 濕法造粒機(jī)進(jìn)炭黑量和造粒水量、粘結(jié)劑量的比 值穩(wěn)定，造粒效果是否穩(wěn)定的重要原因。粉狀炭 黑的密度很小僅為0.039-0.045g/cm3 空隙容積也在 93%以上，并且粉狀炭黑是一種粒徑很小，比表面 積很大的工藝介質(zhì)，有很強(qiáng)的吸附性。為避免炭 黑在出現(xiàn)掛壁現(xiàn)象造成流通不順暢，或出現(xiàn)架橋 現(xiàn)象，多數(shù)炭黑儲(chǔ)罐內(nèi)都增加攪拌裝置，而攪拌后 的炭黑有易被壓實(shí)結(jié)塊，儲(chǔ)罐上部空間又充滿了 空隙較大的粉狀炭黑。由此可見在炭黑儲(chǔ)罐的不 同位置，炭黑有不同的狀態(tài)，炭黑料位的檢測難以 選擇合適的料位檢測儀表。
2? 料位測量分析
根據(jù)粉狀炭黑儲(chǔ)罐內(nèi)部攪拌的安裝形式的不 同，我廠目前采用的測量方式大體分為以下三類：
2.1 采用稱重傳感器測量
稱重傳感器按轉(zhuǎn)換方法分為光電式、電磁力 式、電容式、磁極變形式、振動(dòng)式、電阻應(yīng)變式等 多個(gè)種類，目前市面上以電阻應(yīng)變式使用最廣。 在粉狀炭黑儲(chǔ)罐應(yīng)用上多采用四個(gè)電阻應(yīng)變式稱 重傳感器配稱重控制器組成測量系統(tǒng)，現(xiàn)場顯示 重量并輸出至 DCS，供生產(chǎn)控制參考。安裝方式 如右圖：
此類測量方式不受測量物料的影響，溫度、壓 力、密度、粘度的變化不會(huì)影響計(jì)量結(jié)果。但是由 于工藝流程的限制，上下游設(shè)備的連接不可避免 的會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力，影響料位的檢測，需要多頻次的去 皮、校零等維護(hù)操作。使用稱重系統(tǒng)測量有抗偏 載性能好、固有線性好、安裝方便、故障率低、制 造成本低等優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)存在重心較高、過載能力 較差，大秤量的稱重傳感器難以達(dá)到高的準(zhǔn)確度 等級(jí)、需要多頻次校驗(yàn)維護(hù)量大等缺點(diǎn)。在工藝 要求精度不是很高的場合，使用稱重系統(tǒng)測量料 位比較普遍。
2.2? 雷達(dá)物位計(jì)測量
雷達(dá)物位計(jì)是基于時(shí)間行程原理的測量儀 表，雷達(dá)波以光速運(yùn)行，運(yùn)行時(shí)間可以通過電子部 件被轉(zhuǎn)換成物位信號(hào)。探頭發(fā)出高頻脈沖在空間 以光速傳播，當(dāng)脈沖遇到物料表面時(shí)反射回來被 儀表內(nèi)的接收器接收，并將距離信號(hào)轉(zhuǎn)化為物位 信號(hào)。目前市面上高低頻率的雷達(dá)物位計(jì)比比皆 是，測量范圍也相對(duì)較廣，通常在較為苛刻的工況 能夠滿足測量需求。應(yīng)用場合有最大的特點(diǎn)是惡 劣工況下使用效果較好，無論是有毒介質(zhì)，還是腐 蝕性介質(zhì)，也無論是固體、液體還是粉塵性、漿狀 介質(zhì)，它都可以進(jìn)行測量。此類物位測量具有：快 速精準(zhǔn)測量，量程范圍大、有很好的抑制功能、抗 干擾能力強(qiáng)、耐腐蝕、耐高溫、操作簡單等優(yōu)點(diǎn)， 在非接觸式測量儀表領(lǐng)域中測量精度較高，精確 可靠分辨率可達(dá) 1mm，競爭優(yōu)勢凸顯。但雷達(dá)物 位計(jì)對(duì)儀表安裝有著較高的要求：離罐壁為罐直 徑 1/6 處，最小距離為 200mm、不能安裝在入料口 的上方、不能安裝在中心位置。另外若罐底為凹 型或錐形，當(dāng)物位低于此點(diǎn)時(shí)無法進(jìn)行測量、若介 質(zhì)為低介電常數(shù)當(dāng)其處于低液位時(shí)，測量精度不 可靠等等。在粉狀炭黑儲(chǔ)罐物位測量過程中，相 對(duì)于稱重系統(tǒng)測量，雷達(dá)物位計(jì)測量精度較高，安 裝相比之下較為簡單，適用于在料位較高時(shí)的精 確測量，但同時(shí)必須低于雷達(dá)物位計(jì)的盲區(qū)以下， 如果儲(chǔ)罐容積較小的話，雷達(dá)物位計(jì)的測量范圍 會(huì)相對(duì)較窄，對(duì)控制的穩(wěn)定性要求較高。同時(shí)因 儲(chǔ)罐上方空間內(nèi)充滿空隙較大的粉狀炭黑，在這 類粉塵的工況中顯示數(shù)值偶爾會(huì)有跳動(dòng)，必須經(jīng) 常清理喇叭口內(nèi)囤積炭黑粉塵，否則料位顯示偏 差較大。另外，由于粉狀炭黑介電常數(shù)較低、儲(chǔ)罐 底部為錐形且內(nèi)部安裝有攪拌裝置，當(dāng)料位較低 時(shí)測量精度不可靠或無法測量，造成生產(chǎn)效率降 低。出現(xiàn)虛假料位會(huì)對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定造成影響， 一旦測量不準(zhǔn)確導(dǎo)致料位過高，下料通道產(chǎn)生堵 塞，將會(huì)有停車的風(fēng)險(xiǎn)。
2.3? 放射性物位計(jì)測量
放射性物位計(jì)原理利用輻射源本身基于γ射 線對(duì)不同物質(zhì)產(chǎn)生不同衰減的理論，將放射源置 于一防護(hù)容器內(nèi)，放在被測容器的一側(cè)，在被測 容器的另一側(cè)裝有一檢測器。當(dāng)γ射線穿透容器 時(shí)，接收器接收到的 γ 射線量的大小取決于射線 穿透容器中物體后的衰減量，物位越高，衰減越 大。接收器將 γ 射線量變?yōu)楣饷}沖信號(hào)，再由光 電倍增管轉(zhuǎn)換為電脈沖信號(hào)。放射性物位計(jì)適用 于傳統(tǒng)測量儀表不能解決的測量問題。安裝如右 圖所示：
優(yōu)點(diǎn)：放射性物位計(jì)準(zhǔn)確度高，維護(hù)量極小， 運(yùn)行穩(wěn)定可靠。
缺點(diǎn)：主要問題在于國家和環(huán)保部門對(duì)放射 性同位素與射線裝置的管理很嚴(yán)，要經(jīng)過一系列 的審批手續(xù)方可應(yīng)用，使用不當(dāng)會(huì)對(duì)人員造成放 射性輻射傷害，同時(shí)，維修人員必須經(jīng)過培訓(xùn)并 獲得許可證才能維修這種儀器，其次是廠家運(yùn)行 維護(hù)人員對(duì)放射性裝置的心里恐懼，對(duì)核輻射物 位計(jì)的安全性沒有充分認(rèn)識(shí)。所以一部分廠商會(huì) 拒接使用此類儀表。目前使用的放射性物位計(jì)多 屬于在中國豁免放射源，同樣能取得理想的測量 效果。
3? 結(jié)束語
經(jīng)對(duì)三種料位計(jì)現(xiàn)場實(shí)際應(yīng)用后對(duì)比分析， 在測量領(lǐng)域各有所長，實(shí)際設(shè)備形式?jīng)Q定測量方 式的選擇。測量精度上放射性物位計(jì)、雷達(dá)物位 計(jì)相對(duì)較高，但是使用維護(hù)和性價(jià)比上稱重系統(tǒng) 占絕對(duì)的優(yōu)勢。料位的準(zhǔn)確計(jì)量給系統(tǒng)調(diào)節(jié)提供了可靠的參考依據(jù)，避免出現(xiàn)粉罐料位過高，造 成炭黑泄漏以及系統(tǒng)堵料的影響，同時(shí)也大大改 善了粉罐下料、緩沖的能力，使造粒系統(tǒng)串級(jí)控 制更加穩(wěn)定。并且對(duì)造粒后的細(xì)粉改善也較為明 顯，準(zhǔn)確計(jì)量能夠減少造粒細(xì)粉回收量約2%，節(jié) 約造粒水和干燥用煤氣量，直接節(jié)約成本約 15 元 / 小時(shí)。
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