水泥厂料位仪表选型攻略

文章来源:www.uwt.cn 点击数:276 发布时间:2012-12-03

摘要:本文针对水泥厂各个原料配备、熟料生成到水泥成品中各个环节中料位监测的难点进行分析,并对现有流行的各类料位仪表进行比较,提出高性价比的技改方案,同时料位计选型、料位计应用等问题进行阐述,推荐几款满足现场工况需求的可靠的、高质量、高性能料位计以供选择。

关键词:固体料位测量;德国UWT;钢带式重锤料位计;阻旋式料位开关;

一、应用背景:

在水泥厂实现行业转型升级、结构优化调整的过程中,随着自动化程度的提高、技术装备不断创新提升,越来越多的业主在进行料位仪表技改的时候,倾向于选择高品质、免维护的进口料位仪表产品,其在水泥厂生产过程中起到的重要作用有:1)在原料制备过程中,节省原料,精确配料比例,提高水泥成品质量;2)在成品水泥中,提前连锁控制,防止“溢仓”“冒仓”,保护环境,减少排放,减少经济损失;3)在熟料生产过程中,篦冷机高温特殊应用,保持一定储量,防止“冒仓”、“空仓取料”,以保护上下游核心设备;4)安全生产,降低工人的维护量,避免误报,通过连锁控制,使整个自动化系统稳定、高效的运行,提高生产效率

二、测量难点分析及料位仪表要求

在水泥生产过程中,各个工序中每个储料仓要求要实时监测(连续量)配合高低料位(开关量)控制,其主要的料位测量难点分析如下:

1) 原料配备

a石灰石粉仓、粘土仓(硅酸盐)、石膏混材仓:水泥的主要原料,通过皮带或管道输送,常温常压、粉尘大,容易吸附空气中的水分,潮湿粘料,挂料严重。这要求所采用的料位仪表能够不受挂料、粘料的影响;

b 粉煤灰仓:主要特点是干燥,介电常数低,粉尘特别大,基本上通过气力输送;所要求的料位仪表必须满足测量非常轻的物料,且不受扬尘、扬灰、介电常数的影响;

c 生料均化库:主要特点是料仓较高,基本上是45米~50米之间,内部由多种原料按比例混合而成,介电常数、物料密度等因素很难确定,常温常压,因此要求所采用的料位仪表需要长量程,不受粉尘、介电常数等因素影响的仪表,防护等级要求达IP66;

2) 熟料制备

a 篦冷机灰斗:该工况的料位监测十分特殊,监测经高温煅烧后的红料,而且粉尘非常大,高温段高温达600℃,大部分水泥厂目前使用的是时间控制,而要满足自动化连锁控制则必须采用料位仪表控制;一般建议采用进口产品,密封采用耐高温的陶瓷密封,以隔绝粉尘,且需能经受600℃~800℃的高温,最好是在国内外水泥行业同样工况下有实际应用案例的产品;

b熟料库:高温达250℃,高粉尘,进料时料仓内部完全弥漫着浓厚的粉尘,堆积料面不规则,选择料位仪表时,必须注意要满足长期高温下运行,且不受粉尘影响;

3) 成品水泥

水泥库&散装水泥仓:成品水泥,容易结块,特别冬季冷凝水,料位计选型时,必须注意保护,防止结块卡住,能够有自清洁的功能,建议采用压缩空气进行吹扫,所选料位计必须带压缩空气导管接口ø9mm。

三、测量方案比较

料位测量中最稳定、最可靠的方式是传统的人工测量方法。但是由于水泥行业现场工况极其恶劣、危险性大,不适宜人工操作。随着科学发展,越来越多的测量方法可供选择,如:阻旋、音叉、射频导纳等开关量测量方式和重锤、电容式(或射频导纳)、称重式、雷达、超声波、γ射线等连续量测量方式。但是,许多测量装置受测量原理和现场、制造条件的制约,在水泥厂料仓中的应用都不十分理想,最常用的连续量测量方式有:重锤式、雷达式、超声波等。

表1:连续料位测量方式比较[2]

测量方式

重锤式

超声波/三维成像

雷达/导波雷达

称重式

电容式/射频导纳

测量原理

电子机械式测量

接触式

通过电机驱动钢带或钢绳下放感应锤到料面,当触碰到物料表面便回收同时输出信号

电磁波测量

非接触式

通过天线发送高频电磁波,经物料反射回接收天线,再经计算转换为输出信号

电子机械计量

接触式

通过料仓底部架称重支点,仓内物料重量的变化,经计算转换为输出信号

电容值测量

非接触式

通过监测探头与容壁之间电容值(射频导纳为导纳值)的变化,经计算输出信号

粉尘

不受粉尘影响

进料扬尘

容易产生虚假回波

不受粉尘影响

受粉尘干扰

进料时容易产生误报

介电常数

不受影响

能够吸收电磁波,导致"失波"

不受影响

介电常数改变影响电容值变化

潮湿度/挂料

黏附物料,钢带式自带清洁器,自动刮除

挂料产生虚假料位

定期清理黏附物料

潮湿度直接影响称重的精确度

探头容易粘料,需经常去清理维护

精确度

较准确,达1% /1cm

容易受干扰易误报

有一定误差

容易受干扰误报

其它干扰源

不受电磁波、噪音的影响

电磁波、噪音,

需进行滤波处理

平衡支点

受电磁波影响

需屏蔽滤波

安装

安装于料仓顶部,要求远离进料口及仓壁挂料

安装于料仓顶部,对发射/接受天线的角度有要求

安装于整个料仓底下,要求平衡安装

安装于料仓顶部,探头伸入料仓底

调试/安全性

随时可以调试

简易安全

需空仓调试

调试复杂但安全

空仓调试

需空仓调试

调试比较复杂

维护/校准

免维护/自动校准

时常需要校准

不易维护

经常需要校准

需时常调节阻抗、容抗、感抗等参数

价格

经济型

经济型

造价昂贵

经济型

输出信号/

通信方式

4-20mA四线制

Modbus/Profibus

4-20mA两线制

总线通信

4-20mA四线制

总线通信

两线制&四线制、总线通信

通过以上比较表格,以及实际应用中的经验,我们可了解各类测量原理的优劣势:

1 重锤式:主要优势是不受物料性质的影响,如粉尘、挂料、介电常数、电磁波等的干扰,是接触式的,检测过程是通过电子元件监测钢带/钢绳的下放长度,测量非常准确,基本与人工测量一致;其存在的问题是常规的缆式重锤容易出现断锤、绕缆卡锤、埋锤的问题,但这些问题可通过仪表本身的特殊机械结构及功能以及安装等进行避免。

2 雷达/超声波/电容式:非接触式的测量的优势是,不受腐蚀因素的干扰,实际意义上的连续测量,测量过程是通过计算出来的,基本准确;其存在的问题是容易受粉尘、介电常数、挂料、电磁波等的干扰,虽然有部分能够通过滤波等手段进行过滤,但仍不可避免会产生跳变误报、失波、虚假料位等问题,喇叭口容易被糊住,需要经常维护清理。

3 称重式及γ射线:其优势主要在于不受物料性质的影响,如粉尘、挂料、介电常数、电磁波等的干扰,非接触式的,测量基本准确;其存在的问题是:物料的密度变化容易影响称重式的测量准确度,同时称重式需要经常去调节平衡支点,维护量大。γ射线是放射性产品,对人体伤害非常大,对于安装调试的人员的资质专业要求比较严格,同时必须注意保护环境,避免放射污染物,后期报废处理手续审批比较麻烦,且报废费用比较昂贵。另外称重式及γ射线两者的价格都非常昂贵。

综上,针对水泥行业的工况特点,推荐使用重锤式料位计,一种模拟人工测量的电子机械式、自动化程度高的测量产品,以满足水泥行业各类固体物料实时监测的需求。在国内外各类重锤厂家品牌中,重锤式根据机械传动材料,又分钢带式及钢缆式两种,我们又该选择什么样的厂家及传动方式呢?

四、高性能重锤料位计的辨别方法:

在诸多水泥厂的技改过程中发现,钢缆式的传动方式,存在容易出现断缆、绕缆等问题,因此推荐采用钢带式的传动方式。

1)必须有严谨的制造工艺:体积小巧、重量轻;认证齐全,通过多种国际防爆认证及国际无毒无害原料RoHS认证;

2)要求测量精确:精度高达到1%,或者1cm;

3)必须远程启动、智能型功能:通过PLC/DCS实时远程控制及监测,或由内部定时器启动测量;同时,还需具有自诊断预诊断功能,具备智能型自挣扎功能,有效摆脱埋锤状态;

4)不受恶劣工况影响:壳体防护等级IP66;电路模块与机械模块完全隔离开,正常操作时,绝对不受仓内粉末,粉尘,静电,或介质状态(干燥或潮湿)的影响;温度范围能应用于-40℃~250℃;

5) 自清洁、防埋锤、防断锤功能:钢带式,12mm x0.2mm(宽x厚),配有弹出式清洁器,刮除粘附物料,避免物料进入仪表箱内导致卡塞;料位仪表与锤头(不锈钢)之间以钢带连接,钢带和锤头间设有一特殊连接,使锤头在受到固体粉料冲击时,可自由旋转以减少阻力;测量速度要求达0.25m/s(15m /min);

6)要求使用寿命长:达250000次检修时间,电机寿命达3500h;

7)要求原装进口:需提供产地所在国家商务部原产地证明文件。

五、优秀厂家品牌及产品推荐

对于水泥行业这种应用要求较高,需要稳定性强、免维护的产品,必须采用进口的产品,挑选致力于固体料位测量产品的研发、制造及应用的专业生产厂家品牌,必须具备一定的实际应用经验。因此推荐德国UWT品牌。推荐理由:

1)进口产品中,德国在制造业方面一直以工艺严谨、质量可靠等精密仪表生产著称,因此推荐使用德国产品,德国UWT的产品全部德国原装进口;

2)德国UWT仅针对固体料位测量领域(不针对液位),产品类型仅重锤式、阻旋式、音叉式、电容式几种,但却拥有各类型号以满足于各种工况的需求,可见其专业性;

3) 能够为用户量身定制,提供完善的解决方案,德国UWT产品在拉法基水泥、华润水泥、冀东水泥、海螺水泥、华新水泥等均有成功技改案例:在水泥仓、生料均化库、熟料仓、石灰石仓等从超声波、雷达料位计改造为重锤料位计SLS-NB系列,在篦冷机灰斗从射频导纳料位开关改造为高温阻旋料位开关 RN3004E。。。

六、经典应用案例

内蒙古冀东水泥:雷达替换为UWT重锤

重庆拉法基水泥:熟料库高温重锤SLS-NB

 

 

华润惠州水泥、辽宁富山水泥、印度水泥项目:篦冷机高温阻旋应用RN3004E

陕西榆林北元水泥:水泥仓、熟料库、生料库、石灰石仓、石膏混材库、煤粉仓等。。。

 

 

参考文献:

[1]谢克平.料位计.高性价比水泥装备动态集锦.2012年.277~280

[2]张成源.粉灰库更换料位测量装置可研报告.全国炼铁生产技术会议暨炼铁年会文集.2008年.下册:1316

[3]张人为.崔源声.于兴敏.序&前言.水泥制造工艺技术.2007年

[4]teohsg,http://www.uwt.cn.部分业绩表.2010年