高温URT雷达料位计在焦化钢铁中的应用

2019-11-21 14:14:59

摘要：对包头钢铁（集团）有限责任公司西区210万tV年焦化项目焦炉使用雷达料位计情况进行总结。实践表明URT雷达料位计可进行连续测量，测量结果准确及时，且维护及故障定位容易，可满足生产需要。

0引言

2013年6月，由中钢设备有限公司承建的包头钢铁（集团）有限责任公司西区210万tV年焦化项目焦炉顺利出焦。此焦化工程为新建4×55孔5.5m捣固焦炉，年产量为210万t/年，包括2套140t/h干熄焦装置及配套设备。负责承建项目中的电气部分，其中干熄焦料位测量部分采用国际先进的URT雷达料位计，为焦炉的顺利生产提供了有力保障。

1测量原理及技术特点

1.1测量原理

包钢西区210万tV年焦炉采用国际知名URT高温雷达料位计作为测量设备。该设备发射10GHz的雷达波，雷达波到达料面后发生反射，反射的雷达波经过同一雷达天线被雷达接收。由于发射的雷达频率与接收的雷达频率会有稍许不同，且频率的差异与料面到达雷达的距离成正比，所以，通过计算，就可以得出雷达到达料面的精确距离。而焦炉内的工作环境存在大量粉尘，对雷达的正常反射会有一定影响，因此，雷达采用10GHz的频率，从而达到受环境污染的敏感度与雷达波束宽度之间的平衡。

料位计安装示意图如图1所示。

1.2技术特点

由于雷达料位计所处环境恶劣.测试空间充满粉尘，且炉内温度极高，再加上探测距离长，因此对测量设备的技术要求很高，对于URT雷达来说，具有以下技术特点、使其能够在复杂的工况下正常工作。

（1）伸长式圆锥体天线，天线长度达1.5m，反射信号更加容易捕获，高灵敏度，可以适应很宽的测量范围。

（2）雷达料位计装载了一个冷却与清扫设备，再加上用于冷却与保护的外壳，使其能够在很高的温度下工作。

（3）在信号处理上采用FFT，Echofixer.FHAST及MET（多个回波可选的FHAST跟踪）数字信号处理方法，适应性强，兼容性好。

（4）表头自带LCD显示，采用Hant协议通信，并带手持式调试设备及上位软件，图形化界面，使设备的安装调试及故障排除等操作变的简单易用、如图2所示。

（5）采用基于10GHz的调频连续波，可以有效克服粉尘等环境干扰，提高设备的灵敏度。

2焦炉料线深度监测应用

URT雷达料位计为连续性测量仪表，微波输出功率达到10mW.其测量范围可达到50m.相对于传统的y射线料位计有放射源、维护不方便的情况.雷达测量具有易操作性、易维护性的特性，并且可以连续测量，且精度高，反应及时，对获知焦炉炉料的运动情况提供了更加准确、更加全面的手段。安装后经过试运行，发现雷达测量显示的料线深度与实际料面深度一致.反应时间及时，可以满足正常生产的要求。

3技术探讨

（1）料线深度计算

雷达一般放置在炉喉部位，且与垂线成一定夹角、如图3所示，雷达与垂线的夹角为a，料位计所放位置距料线的零点为L、探测得出的距离为H.则料线的实际深度为1=（Hxcosx-L），单位：m。

（2）雷达数量设定

由于雷达波的覆盖范围有限，不能探测到炉内整个区域的料线深度。根据经验、焦炉中的料面基本上是对称的，即仅需对炉内的局部进行测量.即可推算出整体料线的深度。因此，每个焦炉可设置一台料位计用于料线深度测量。

（3）雷达角度设定

雷达放置需要跟垂直线有一定夹角，其角度根据炉高及料位高度的不同而不同，在焦炉应用中，我们需要测量料线的深度.即无论是满料还是空料，雷达均能准确测量，而雷达天线本身是一个倾角为6°的圆锥体，所发射的雷达信号也会成锥形扩散.信号遇到物体后发生反射.由雷达进行接收、因此，其角度设定的原则为从满料到空料，雷达发出的锥形波面均可照射到料面的中心部，微波能够照射到料面后进行反射，而不是照射到炉体后发生反射。根据经验，其倾斜角度（与垂直线的夹角）以12°左右为宜，如图3所示。

（4）故障快速定位

雷达在初期调试时可能会遇到测量不准确的情况，此时，需通过其带的上位软件进行故障快速定位.软件可以以图形的方式非常直观地反应雷达波的接收情况.如图4所示、横坐标为微波发生反射时与雷达之间的距离，单位：m；纵坐标为微波返回的能量大小、单位：mV，可以理解为信号强度，线为基准线.①线以下微波的返回强度弱，可以认为是噪声干扰，①线以上部分可认为是有效信号。正常情况下，随着料面的变化.信号最强的波峰会沿X轴不断移动，并与料线的深度保持一致，而如果出现测量不准的故障后，可以通过此图形显示，快速判断故障点位置。例如、调试初期.发现信号的波峰不随料面的变化而变化，通过软件图形显示，观察到信号波峰固定在距离雷达不到2m处，而雷达的天线为1.5m.也就是说雷达波在刚出天线后即发生了严重的反射，根本没有到达料面.据此判断.有可能是料位计与炉体连接处不紧密所致，重新紧固雷达料位计，故障排除。