雷达物位计在高炉上的应用

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1、钢铁行业的理想解决方案雷达物位计在高炉上的应用------Siemens固体型雷达解决方案张德钦，广西柳州钢铁(集团)公司计控所，545002[摘要]通过对新型的固体型雷达物位计的工作原理的介绍，分析了西门子固体型雷达的性能特点，详细说明和介绍了几种可靠的高炉料位测量的解决方案，并分析比较了几种高炉料位测量技术的优缺点。[关键词]高炉；雷达物位计；连续调频TheRadarLevelInstrumentintheBlastFurnaceApplication---SiemensSolidRadarSolutionZhangDeQinAbstract:T

2、hispaperintroducestheoperationprincipleofthenewsolidlevelinstrument,analyzesthecharacteristicsofSiemenssolidradar—LR400series,focusondescribingthereliablelevelmeasuresolutionsintheblastfurnaceapplicationinthesteelindustry,andcomparestheadvantagesanddisadvantagesofseveraldiffere

3、ntsolutions.KeyWords:BlastFurnace;RadarLevelInstrument;FMCW引言高炉物位量是钢铁行业中一个非常重要的测量数据，它对于钢铁生产的质量控制、提高生产效率和提高生产安全性起着非常重要的作用。高炉物位测量点包括两种介质的测量：炉顶矿料的物位测量和鱼雷罐车的铁水的液位测量。由于高炉工况过程温度非常高（一般都超过300℃），高炉物位测量一直是个难题。长期以来，一些钢铁公司一直致力于寻找一种使用寿命长、性能可靠、维护量低、测量精确度高的经济性的解决方案。2002年，Siemens推出了SitransLR40

4、0型雷达物位计，在固体测量领域表现出了优异的性能。LR400应用在高炉的物位测量领域，积累了大量宝贵的经验，并赢得了客户的信任。测量原理SitransLR400型雷达物位计是专门针对粉状固体的测量特点而研发的非接触式雷达物位计。测量原理为：1)使用24GHz微波作为测量信号。根据波的特性：速度=波长x频率，24GHz微波的波长较其他频段的雷达波的波长要短的多。一般的讲，固体料面的形状是倾斜而且粗糙的，较小的波长可以最大程度保证发射出去的雷达波能够在粗糙的固体表面最大程度地被反射回图一：微波固体表面反射示意图雷达探头。时间t2)采用FMCW（连续调频）

5、的工作原理（见图1所示）。FMCW的基本测量原理是：探头同时进行雷达波的发射和接受，类似通讯中的“全双工”；LR400采用了锯齿型钢铁行业的理想解决方案的微波，发射波和经固体表面反射后形成的回波之间产生一个相位差，这个相位差通过快速傅立叶的转换后，形成一个频谱，这个频谱与雷达物位计测量的距离呈线性关系。因此，通过对锯齿波的相位的检测即可得到一个高精度的物位信号。依据FMCW测量原理，雷达波能够源源不断的“射”向测量介质，使其抗干扰能力加强，“失波”的可能性降到最低，从而提高了它的可靠性。图二：FMCW工作原理3)采用四线制的设计。四线制的设计保证了仪

6、表有足够的功率来发射足够强的能量来满足恶劣的测量条件：LR400能够测量介电常数低至1.5的介质（自然界绝大部分的介质的介电常数大于1.5）；最大量程50m。4)由于使用高频的信号，发射的角度可以做到最小8°，能够最大程度的避开固定干扰的影响。理最新推出的固体型LR400雷达在以往的基础上，作了很多改进，这些改进是：1)新瞄准器，将瞄准器作为新的固体型雷达的标准配置。瞄准器可保证LR400即使用于介质表面倾斜角度较大的工况，介电常数较低的化学品粉末也能得到较强的信号。2)提供了2”、3”、4”三种不同尺寸的喇叭天线的选择，能够更好地满足不同的现场的要

7、求。3)改进了LR400的固体算法，能够专门适用于各种复杂的固体测量。4)采用了新的算法，导波性能得到很大的提高，因此增加了延长管（最长至592mm的天线设计）的选项，使其能够满足一些安装立管较长、仓顶过厚的安装条件。5)设计了新的PTFE的平面防尘窗口，在粉尘扬气非常大的工况中也能非常的稳定工作。图三：防尘罩在高炉上的应用如图2所示，在高炉的工况中，主要有三个要求物位测量点：高炉料面测量；高炉布料仓料位测量；鱼雷罐铁水液面测量。钢铁行业的理想解决方案图四：高炉物位测量解决方案(1)、高炉料面测量。需要使用物位计测量准备添加到高炉内的矿料，料位的控制

8、需要保证料位维持在一定的高度，高炉料仓的高度不可为空，否则无法保证布料仓的矿料得到及时供应；也不可使料仓料位