隨著科技的發(fā)展,雷達料位計基于其在精度、可靠性、耐久性、操作簡易度、價格、技術(shù)支持等方面優(yōu)勢,不斷的代替了其他種類的料位計。但是在煤炭生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量煤炭粉塵,雷達料位計的天線部位會吸附煤炭粉塵,造成料位計探頭被遮蓋,嚴(yán)重的影響了測量精度。本文針對煤炭粉塵遮蓋雷達料位計探頭所產(chǎn)生的問題進行了分析研究,設(shè)計了雷達料位計探頭粉塵自動清掃裝置。 1.雷達料位計工作原理及其使用情況 1.1雷達料位計工作原理 雷達料位計是基于時間行程原理的測量儀表,雷達波以光速運行,運行時間可以通過電子部件被轉(zhuǎn)換成物理信號。探頭發(fā)出高頻脈沖并沿纜繩傳播,采用發(fā)射-反射-接收的工作模式,當(dāng)脈沖遇到物料表面時反射回來被儀表內(nèi)的接收器接收,并將距離信號轉(zhuǎn)化為物理信號。 以內(nèi)蒙古霍林河露天煤業(yè)股份有限公司使用的雷達料位計為例進行分析。此料位計精度、穩(wěn)定可靠性相對較高。它是一種四線制24GHz頻率的FMCW(調(diào)頻連續(xù)波)雷達物理變送器,具有**的信號處理技術(shù),量程高達100m。高頻率信號使發(fā)射波束很窄,因而料位計對容器干擾不敏感。是應(yīng)用于粉塵環(huán)境的理想選擇。 1.2雷達料位計的使用情況 雷達料位計在緩沖倉不充料時,測量精度可達到****。在緩沖倉開始充料時,煤炭粉塵大量飛揚,再加上物料及環(huán)境的冷熱交替,煤粉就會逐漸被吸附在雷達料位計的探頭上,導(dǎo)致雷達波穿透介質(zhì)達物料表面的能力逐漸減弱,造成測量偏差:直至雷達料位計的探頭被煤炭粉塵完全遮蓋后,雷達波將無法發(fā)射出去,這時雷達料位計會誤認(rèn)為物料已經(jīng)到達滿倉位置,導(dǎo)致料位結(jié)果的輸出錯誤。雷達料位計探頭粉塵自動清掃裝置則可以很好地解決這個問題。 2清掃系統(tǒng)的研究及制作 2.1工作原理介紹 雷達料位計自動清掃系統(tǒng)如圖1所示,功能是定時自動清掃探頭發(fā)射前端水平面所吸附的煤粉。 雷達料位計自動清掃系統(tǒng)的工作原理:通過直流電動機驅(qū)動旋轉(zhuǎn)軸帶動清掃刷水平旋轉(zhuǎn),讓刷面和料位計探頭前端水平面充分接觸以起到清掃的作用。通過清掃刷定期的旋轉(zhuǎn)來清理掉探頭前端的煤粉,達到減小粉塵干擾、提高測量精度的目的。 2.2機械工作原理 雷達料位計清掃系統(tǒng)由直流電動機、減速器、底座、軸套、旋轉(zhuǎn)軸、清掃刷、毛刷、螺母、軸承、油封、端蓋組成。清掃系統(tǒng)與料位計探頭水平接觸,電動機通過減速器驅(qū)動安裝在旋轉(zhuǎn)軸上的清掃刷作回轉(zhuǎn)運動,對雷達料位計探頭進行清掃。 雷達料位計通過螺栓固定在底座中間位置,清掃裝置的軸套安裝在與雷達料位計有一定距離的底座上,旋轉(zhuǎn)軸與軸套通過2口6201型深溝球軸承進行固定,軸承外側(cè)安裝32×12x8型油封對軸承進行密封保護,軸套兩端安裝端蓋固定,防止外部煤炭灰塵進入內(nèi)部損壞軸承。清掃刷上使用壓板對毛刷進行固定拆卸方便、容易更換毛刷,清掃桿安裝在旋轉(zhuǎn)軸上,上下兩側(cè)使用M10的螺母進行固定,方便調(diào)節(jié)清掃桿與雷達料位計探頭之間的距離。 2.3電氣工作原理 (1)電氣概述 現(xiàn)場電源為220V,使用變壓器降壓,再經(jīng)整流裝置把交流電源轉(zhuǎn)換成直流電源,得到驅(qū)動DC12V直流電動機所使用的工作電壓。雷達料位計清掃裝置控制箱安裝在雷達料位計附近位置,以方便檢修及現(xiàn)場使用控制。雷達料位計清掃裝置電氣控制部分電氣元件名稱如表1所示。 根據(jù)現(xiàn)場實際使用情況,選擇YTZ0577型直流電動機為雷達料位計清掃裝置驅(qū)動電機zui為合適。其較異步電動機具有以下優(yōu)點:①傳動比分級精細,選擇范圍廣,轉(zhuǎn)速型譜寬;②結(jié)構(gòu)緊湊,體積小,造型美觀,承受過載能力強;③能耗低,性能優(yōu)越,減速器效率高達96%,振動小,噪音低:④通用性強,使用維護方便,維護成本低;⑤保護性能好,對環(huán)境適應(yīng)性強,可在有腐蝕、潮濕等惡劣環(huán)境中連續(xù)工作。 (2)電動機驅(qū)動主回路 雷達料位計清掃裝置控制箱采用AC220V電源供電。當(dāng)主電源開關(guān)QF1合閘,電源送入BK-100VA型變壓器,變壓器降壓后輸出AC13.3V電壓,經(jīng)整流后輸出DC12V電壓,給直流電動機供電。雷達料位計清掃裝置電動機主回路原理圖,如圖2所示。 (3)電動機控制原理 當(dāng)主電源開關(guān)QF1合閘后,電動機的起停主要通過控制主接觸器KM的通斷來實現(xiàn)。從現(xiàn)場環(huán)境和電動機使用壽命兩者兼顧的角度考慮,清掃系統(tǒng)定義為每隔900s起動1次,每次工作6s后停機等待下一次起動,控制回路原理圖,如圖3所示。 當(dāng)控制電源開關(guān)QF2合閘后,回路通入AC220V交流電源。經(jīng)時間繼電器KT2的延時斷開觸點,使時間繼電器KT1線圈得電,開始時間為900s的倒計時當(dāng)?shù)褂嫊r完畢后,KT1的兩組延時閉合觸點動作,主接觸器KM線圈得電吸合,電動機得電運行;同時,時間繼電器KT2線得電,開始電動機運行6s倒計時工作。當(dāng)?shù)褂嫊r完畢后,KT2延時斷開觸點斷開,使時間繼電器KT線圈失電,KT兩組延時閉合觸點斷開,主接觸器KM線圈失電,電動機停止運行;同時,時間繼電器KT2線圈失電,KT2延時斷開觸點閉合使時間繼電器KT線圈得電,再次進入900s倒計時,依次循環(huán)工作 3.試驗驗證 雷達料位計自動清掃裝置安裝后,經(jīng)過2周的調(diào)試和運行,使煤粉對雷達料位計的影響逐漸降低為零。 經(jīng)過現(xiàn)場試驗運行,得到的數(shù)據(jù)顯示,在雷達料位計工作運行15min后,開始對其天線位置進行清掃,能達到zui佳的清掃效果且不對雷達料位計產(chǎn)生影響,能保證雷達料位計的高精確度。數(shù)據(jù)還顯示,雷達料位計自動清掃裝置的直流電動機在得電運行6s時,才能保證清掃桿對雷達料位計探頭進行3次清掃后回到起始位置,同時不影響雷達料位計的測量。 4結(jié)語 雷達料位計自動清掃裝置投入使用以后,現(xiàn)場沒有再次出現(xiàn)因煤粉吸附探頭而影響測量精度的問題,大大提高了設(shè)備的穩(wěn)定性和檢修人員的安全可靠性,使高精度的測量設(shè)備真正派上了用場。目前,內(nèi)蒙古霍林河露天煤業(yè)股份有限公司煤炭加工公司地面生產(chǎn)系統(tǒng)的雷達料位計已大部分配置了雷達料位計自動清掃系統(tǒng)。