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摘 要:本文以APM二代3D物位扫描器为例,介绍用3D雷达料位计在氯碱厂PVC粉仓粉位的测量技术,并提出3D物位扫描器的正确安装方法,解决聚氯乙烯生产中PVC料位连续测量的难题。
关键词:PVC料仓 料位测量 3D物位扫描器 正确安装
中图分类号:TH816 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)07(b)-0111-01
齐鲁石化公司氯碱厂20万吨PVC装置5个高17m容积600m3的PVC粉料大料仓的料位一直是PVC生产的最主要的测量参数之一。而针对料位的连续监测也有很多种方式,常见的有雷达料位计,超声波料位计,重锤式料位计等,但因PVC粉料的物理性质决定了这几种料位计的测量效果偏差较大,工艺人员经常反映因料位不准而送错料的情况发生,所以PVC料仓料位一直是我厂仪表人员需攻克重点难点之一。
1 PVC粉料仓物位测量的难点分析
(1)PVC粉料的介电常数较小,对于超声波雷达波等无法形成较强的反射。
(2)在连续下料及出料的情况下,由于介质温度较高,并且非常干燥,PVC粉料仓内充满厚重的PVC粉料,事实上只存在一个模糊的界面。
(3)采用常规的非接触式测量方式,如超声波等,由于物料表面反射波(主波)较弱,检测装置很难区分主波与来自尘质的漫射波,尤其是在大量下料的情况下。因此非接触式测量方式不适合在这种场合下运用。
(4)采用电容式或射频导纳等测量技术,由于检测杆上物料的粘连及浓重尘质存在,对电极有很大的影响,测量结果极不可靠。
(5)采用电动重锤式测量,这一方式从理论上说简单可靠,但由于测量装置必须安装在尘质较重的场合,机械磨损较严重,需要经常维护；重锤易发生被物料埋住现象,发生掉锤头、短绳的故障；机械式限位、保护开关长期工作的稳定性不高,易老化失效,严重影响产品正常监测,且易造成产品损坏。此外,这种测试方式是非连续的。
(6)采用辐射式的测量装置,不仅造价很高,而且也会受尘质的影响,加上对辐射泄漏的恐惧,工艺仪表人员都不愿接受。
2 APM二代3D物位扫描器简介
2012年4月份仪表车间经过多次的技术研讨决定引进以色列APM公司生产的二代3D物位扫描器,它是雷达液位计的一种,是目前唯一能够不受材料或产品特点、储仓容器类型和尺寸、以及恶劣储存环境影响而准确测量散装固体和粉末的设备。它采用了APM独特的防灰尘渗透技术,可以达到无与伦比的工艺测量和库存控制水平。
APM二代3D物位扫描器采用了三个天线组成的阵列来发送低频脉冲,并接收储仓或容器内物料所发出的脉冲回声。借助三个天线,该设备不仅可以测量每个回声的时间/距离,而且还可以测量其方向。设备的数字信号处理器对接收的信号进行采样和分析,从而对存放的物料进行精确的物位、体积和质量测量,并通过3D方式呈现容器内产品的实际分布情况,将其显示出来或发送到远程计算机屏幕上。这种独特的设备可以测量在多种容器中存放的任何材料。他可以描绘出堆积的负载情况以及长时间存放过程中形成的其它不规则形状,除了此类应用,还可以为很多原来无法解决的高难度应用问题提供解决方案。
3 APM二代3D物位扫描器优点分析
(1)多点准确测量。测量表面技术由单点进化到多点测量,充分考虑材料表面的变化情况,粉尘穿透、基于声学原理的低频技术。测量结果不受粉尘影响,能够在超声和雷达无法测量的情况下给出精确的测量结果。
(2)非接触式测量。适用于食品、化学品和药品,不存在移动部件所致的污染风险；不受材料类型影响,可以测量粉末、颗粒、小球和其他固体,没有特殊的校准要求。
(3)测量范围大适用于高料仓测量范围最高可达70m/230ft。
(4)功耗低,成本效益好。
(5)内置系统冗余功能,内置三个可靠的、独立的变送器。
(6)远程配置。在安装初期可直接链接客户支持工程师保证在某些特殊场合扫描仪的自定义配置保证最佳的工作。
4 APM二代3D物位扫描器安装注意事项
(1)扫描仪安装时,其位置应尽量远离流入材料。
(2)容器内的安装点,从扫描仪中心到容器侧的距离应达到0.5m(20英寸)以上。
(3)扫描仪的最佳位置,为从中心到容器侧的距离中点。
(4)扫描仪的安装位置必须为立式安装,使号角/天线对地形成90°夹角。
(5)扫描仪(天线)底部必须从插口伸出10mm(0.4英寸)以上。
(6)其0°应指向容器中心(包括方形容器和无盖桶)。
5 APM二代3D物位扫描器设定和运行方法
APM二代3D物位扫描器属于智能仪表,可以通过RS-485连接用笔记本电脑设置,通过HART手操器设置,通过3DLink Pro(通过GSM/GPRS通信)远程设置,通过LCD面板设置。
下面主要介绍一下最常用的通过RS-485连接用笔记本电脑进行设置。
(1)安装软件CD中的APM Level Scanner.msi,安装完成后双击打开桌面上的3Dlevelscanner,转到技术员模式,输入初始密码techAPM(区分大小写)。
(2)进入软件设置向导后首先调整装置的系统参数,对容器的位号,距离单位,温度单位进行设置,设置完成后点击下一步。
(3)设置容器参数,主要是对容器的几何形式设定特定形状:顶部形状,中间形状,底部形状等等,设置完成后点击下一步。
(4)设置物位扫描器在容器上的具体位置,加料的灌注点和出料点。
(5)设置容器的高级线性化,对输出容积进一步调整,使3D物位扫描器输出更加精确。
6 结语
自今年4月份对2#料仓进行实际试验来看,APM二代3D物位扫描仪的测量效果确实令人满意。测量结果准确,工艺人员反映良好,再未出现过送错料,误报警等现象。我们将对剩余四个料仓逐步进行改造,彻底解决这一困扰多年的难题。
参考文献
[1] APM公司.APM二代3D物位扫描器技术.
[2] 朱树明.用雷达料位计测量粉仓粉位[J].广东科技,2007,10.
导波雷达料位计：是依据时域反射原理(TDR)为基础的雷达料位计，雷达料位计的电磁脉冲以光速沿钢缆或探棒传播，当遇到被测介质表面时，雷达料位计的部分脉冲被反射形成回波并沿相同路经返回到脉冲发射装置，发射装置与被测介质表面的距离同脉冲在其间的传播时间成正比，经计算得出液位高度。
调频连续波雷达料位计：是根据调频连续波原理（FMCW)。使用线性调频高频信号，雷达料位计高频信号的发射频率随一定时间间隔(扫描频率)线性v增加，由于发射频率是随着信号传播的时间变化的，与反射物体距离成比例，由当前发射频率与接收的反射频率的差值获得物位高度。
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