1、大型粉粒料筒倉測量的難點
測量難點一：筒倉倉體細長，空間狹窄，如果采用非接觸的高頻雷達或超聲波料位計測量，測量信號很容易打在倉壁上，如果倉壁有圈梁等障礙物，或者由于料有濕度在倉壁上掛料，將導致虛假信號產生，對測量造成嚴重影響。同時由于空間狹窄，測量信號也無法避開料流，也會造成信號的大幅衰減。
測量難點二：粉塵大，對高頻于雷達物位計、超聲波料位計的信號會造成極大的損耗，導致料位信號大幅降低，甚至回收不到任何信號。
測量難點三：對儀表天線的粘附。對于濕料來說，粉料容易在雷達物位計天線上形成嚴重粘附；對于干料來說，由于微粒之間的碰撞和摩擦，粉料容易產生靜電，這樣會加速粉料在天線上的吸附，也會造成嚴重的粘附問題。
測量難點四：一般的粉料介電常數都很低，比如電廠的飛灰，石灰粉、粉煤；石化廠的塑料粉末，塑料顆粒，催化劑微粒；此外還有氧化鋁粉、氧化硅粉、水泥、木屑等等，介電常數都很低，對于雷達儀表來說，會造成料位信號的不穩定，甚至無法收到料位信號。
2、主要測量儀表和測量方案的比較
2.1 電容式物位計
電容式物位計利用物位變化導致的電容值變化對物位進行測量。電容物位計的優點是不受罐內障礙物的影響，對粉塵、料流也不敏感，缺點是受介質的介電常數影響。粉料的介電常數是不穩定的，如果是濕料，粉料中含水量的多少，就會導致介電常數的變化。如果是干料，物料堆積的緊密度，也會導致介質介電常數的變化。物料堆積越緊密，那么物料中的空隙就越小，介質的介電常數就越高。因此通過電容物位計測量粉料筒倉，只能大致判斷物位的高度，而難以實現精確的測量。
此外，電容式物位計必須帶料調試，對于大型的筒倉，帶料調試是一件非常耗時耗力的工作。
2.2 超聲波物位計
超聲波物位計的優點是測量不受介質介電常數的影響。但由于超聲波是一種機械波，需要通過空氣進行傳播，因此它對粉塵、氣流非常敏感。粉料筒倉粉塵很強，并有料流干擾。此外，粉料倉一般都是風送料，罐上同時有排風管和除塵器，罐內會形成很強的氣流。因此，超聲波物位計在該工況測量會產生很大的誤差，甚至根本無法正常工作。
2.3 導波雷達物位計
導波雷達物位計抗粉塵能力較強，而且由于信號范圍較窄，可以避開倉壁圈梁、掛料，而直接測到料位。導波雷達物位計的信號范圍是以測量纜或棒為圓心，半徑500mm的圓面。它不像非接觸的高頻雷達物位計，測量范圍不會因為傳播距離加大而變大。
導波雷達物位計的缺點是由于它是一種接觸式測量，纜很容易被料流磨蝕，在放料時，纜也容易被拉斷。當粉料是干料時，容易產生靜電，靜電不但容易導致粉塵在纜上的粘附，而且當靜電足夠強時，電流會順著纜導入電子部件，燒壞電子部件中的元器件，這種情況在塑料顆粒測量時容易發生。
2.4 高頻雷達物位計
高頻雷達物位計由于抗粉塵能力強，而且是非接觸測量，安裝、維護都很簡單，因此一直是粉料筒倉物位測量的首選。但是對于量程很大，筒體細長，同時介質的介電常數很低的極端工況，雷達物位計的測量也存在一定的問題。
首先由于空間狹窄，雷達信號很難避開料流。在進料時，料位信號會變弱，甚至根本找不到料位信號，這時測量值就會發生跳變，或出現死機，測量值停留在一個位置不動。當停止進料時，測量值又能恢復到正常料位上。
其次，高頻雷達物位計信號雖然抗粉塵能力強，但當粉塵濃度很強時，雷達信號還是會衰減。當料位較高時，雷達信號還能穿透粉塵測到料位，但料位較低時，雷達信號可能在上空范圍內就被高濃度粉塵消耗掉了，而無法到達料面。
最后，介質的介電常數對雷達物位計有著非常大的影響。粉料的介電常數可能會非常低，特別是對于塑料粉末或塑料顆粒，當介質密度很低或堆積很松的情況下，介質的介電常數很可能低于1.5，給測量帶來很大的困難。
針對大型粉料筒倉測量的特點和復雜性，VEGA公司推出了新一代雷達物位計PULS69，其量程可達120m，由于其高聚焦、強信號、高抗粉塵能力等特點，可以很好地解決上述測量難點，而達到穩定精確的測量。
VEGA PULS69的發射角僅為3o（目前國產雷達物位計發射角一般為3o-12o），因此雷達信號范圍很集中，可以很好地避開長筒型倉的倉壁以及料流，信號直達料面。由于采用高頻技術和高靈敏度的電子部件，雷達信號得到極大的增強，量程可達到120m，這樣即使有強粉塵，或者介質介電常數很低，仍能得到很強的料位信號，實現穩定而準確的測量。
應用案例1：高頻雷達物位計高密度聚乙烯粉料筒倉的測量
高密度聚乙烯粉料倉是一種細長型的筒倉，倉高達18.5m，直徑為5m。倉內粉塵極大，而且由于粉料中有一定濕度，很容易形成嚴重的掛壁。原來使用稱重測量系統，由于稱重系統的傳感器和料倉的安裝問題，造成稱重測量極不穩定，經常出現跳變和死機的情況。采用VEGAPULS69以后，測量效果非常穩定準確。
圖1 粉料倉雷達物位計的回波曲線
如上圖所示，PULS69幾乎沒有虛假信號，說明其雷達信號有效地避開了倉壁和料流，并穿透強粉塵，得到了很強的料位信號。 并且此款雷達可采用氣體吹掃，保證雷達天線不掛料。
應用案例2：高密度聚乙烯粒料筒倉的測量
高密度聚乙烯粒料倉的高度為31.5m，直徑為7m，介質的介電常數低且夾帶粉料，但PULS69仍能得到非常強的料位信號，實現了穩定的測量，如下圖：
圖2 粒料倉雷達物位計的回波曲線
3、綜述
粉粒料筒倉是固體料位測量中采用連續料位測量比較難的一種應用，特別是對于大型的、細長型的粉粒料筒倉，對測量儀表提出了更大的挑戰。目前在市場上，主要有電容、超聲波物位計、導波雷達物位計和高頻雷達物位計可以用來對粉粒料筒倉進行測量。各種測量方式各有優劣，但綜合起來，導波雷達物位計和高頻雷達物位計是應用最為成功，也最為廣泛的。特別是小發射角度的高頻雷達物位計，得益于高頻雷達技術的突飛猛進，已經不斷克服諸如大量程、窄空間、高粉塵，低介電常數等過去難以逾越的障礙，在高密度聚乙烯粉粒料筒倉的連續料位測量應用中取得了極大的成功。
文章作者：中沙（天津）石化有限公司 邵維偉
