西門子雷達物位計在高爐上的應(yīng)用

一、序言
　　高爐上的物位量是鋼鐵行業(yè)中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。高爐上的的物位測量點包括兩種介質(zhì)的測量：爐頂?shù)V料的物位測量和魚雷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℃），高爐上的物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。
　　
　　2002年，Siemens推出了Sitrans LR400型雷達物位計，之后這款在固體測量領(lǐng)域表現(xiàn)出優(yōu)異的性能的雷達物位計不斷贏得客戶的青睞，市場份額迅速增長。經(jīng)過近幾年的不斷鉆研，Siemens公司率先將LR400應(yīng)用在高爐的物位測量領(lǐng)域，積累了大量寶貴的經(jīng)驗，并贏得了客戶的信任。
　　
　　二、測量原理和產(chǎn)品介紹
　　
　　Sitrans LR400型雷達物位計是第一款專門針對粉狀固體的測量特點而研發(fā)的非接觸式雷達物位計。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)成為很多客戶的首選產(chǎn)品。
　　
　　2005年2月，Siemens公司為了進一步擴大LR400雷達物位計在固體物位測量市場上的領(lǐng)先優(yōu)勢，推出了專用用于固體測量的雷達物位計固體型LR400。
　　
　　LR400之所以能夠在固體測量領(lǐng)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，較小的波長可以最大程度上保證發(fā)射出去的雷達波能夠在粗糙的固體表面最大程度地被反射回雷達探頭。
　　
　　2、 采用FMCW（連續(xù)調(diào)頻）的工作原理。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"；LR400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，而這個頻譜與雷達物位計測量的距離呈一個線性的關(guān)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物位信號。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)，使其抗干擾能力加強，"失波"的可能性降到最低，從而提高了它的可靠性。
　　
　　3、 它采用了四線制的設(shè)計。四線制的設(shè)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：LR400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）；量程最大可至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LR400能夠最大程度上避開固定干擾的影響。
　　
　　另外，最新推出的固體型LR400雷達在以前的基礎(chǔ)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(shè)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LR400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LR400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(shè)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(shè)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、結(jié)束語
　　
　　在國內(nèi)，因為高爐的料位測量比較特殊，所以一直沒有一個理想的解決方案。曾經(jīng)采用過的測量方案有：α射線物位計、激光物位計、投標尺等測量方式。
　　
　　通過比較得出，雷達物位計在高爐上的應(yīng)用可以充分固體型雷達的特點，性價比是非常高的，而且通過多年的研究和試驗，LR400在這一領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)處于領(lǐng)先的地位，為高爐的物位測量應(yīng)用提供了一個客戶可以接受的較為理想的解決方案。