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雷達料位計自動清掃系統的研究與應用

發布:2021/8/30 11:39:34人氣:170
隨著科技的發展,雷達料位計基于其在精度、可靠性、耐久性、操作簡易度、價格、技術支持等方面優勢,不斷的代替了其他種類的料位計。但是在煤炭生產過程中會產生大量煤炭粉塵,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生的問題進行了分析研究,設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換成物理信號。探頭發出高頻脈沖并沿纜繩傳播,采用發射-反射-接收的工作模式,當脈沖遇到物料表面時反射回來被儀表內的接收器接收,并將距離信號轉化為物理信號。
以內蒙古霍林河露天煤業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、穩定可靠性相對較高。它是一種四線制24GHz頻率的FMCW(調頻連續波)雷達物理變送器,具有先進的信號處理技術,量程高達100m。高頻率信號使發射波束很窄,因而料位計對容器干擾不敏感。是應用于粉塵環境的理想選擇。
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100%。在緩沖倉開始充料時,煤炭粉塵大量飛揚,再加上物料及環境的冷熱交替,煤粉就會逐漸被吸附在雷達料位計的探頭上,導致雷達波穿透介質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,雷達波將無法發射出去,這時雷達料位計會誤認為物料已經到達滿倉位置,導致料位結果的輸出錯誤。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如圖1所示,功能是定時自動清掃探頭發射前端水平面所吸附的煤粉。

雷達料位計自動清掃系統的工作原理:通過直流電動機驅動旋轉軸帶動清掃刷水平旋轉,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由直流電動機、減速器、底座、軸套、旋轉軸、清掃刷、毛刷、螺母、軸承、油封、端蓋組成。清掃系統與料位計探頭水平接觸,電動機通過減速器驅動安裝在旋轉軸上的清掃刷作回轉運動,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,旋轉軸與軸套通過2口6201型深溝球軸承進行固定,軸承外側安裝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,清掃桿安裝在旋轉軸上,上下兩側使用M10的螺母進行固定,方便調節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
現場電源為220V,使用變壓器降壓,再經整流裝置把交流電源轉換成直流電源,得到驅動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。
根據現場實際使用情況,選擇YTZ0577型直流電動機為雷達料位計清掃裝置驅動電機zui為合適。其較異步電動機具有以下優點:①傳動比分級精細,選擇范圍廣,轉速型譜寬;②結構緊湊,體積小,造型美觀,承受過載能力強;③能耗低,性能優越,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,對環境適應性強,可在有腐蝕、潮濕等惡劣環境中連續工作。
(2)電動機驅動主回路
雷達料位計清掃裝置控制箱采用AC220V電源供電。當主電源開關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
當主電源開關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。從現場環境和電動機使用壽命兩者兼顧的角度考慮,清掃系統定義為每隔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。
當控制電源開關QF2合閘后,回路通入AC220V交流電源。經時間繼電器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的倒計時當倒計時完畢后,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。當倒計時完畢后,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,依次循環工作
 
3.試驗驗證
雷達料位計自動清掃裝置安裝后,經過2周的調試和運行,使煤粉對雷達料位計的影響逐漸降低為零。
經過現場試驗運行,得到的數據顯示,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生影響,能保證雷達料位計的高精確度。數據還顯示,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結語
雷達料位計自動清掃裝置投入使用以后,現場沒有再次出現因煤粉吸附探頭而影響測量精度的問題,大大提高了設備的穩定性和檢修人員的安全可靠性,使高精度的測量設備真正派上了用場。目前,內蒙古霍林河露天煤業股份有限公司煤炭加工公司地面生產系統的雷達料位計已大部分配置了雷達料位計自動清掃系統。
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