摘要：工業生產現場物料的測量對生產很重要，物料測量不準確，將會影響生產的順利進行，針對這種情況，綜合考慮儀表的特性，韶鋼第三煉鋼廠對2號轉爐副原料料位檢測系統進行技術改造，于2010年2月采用E+H的FMR250型雷達料位計進行料位測量。

        1、引言
　　
　　工業生產現場物料的測量對生產很重要，物料測量不準確，將會影響生產的順利進行。韶鋼第三煉鋼廠2號轉爐副原料上料系統現場粉塵大、噪聲大、環境溫度高，現場環境相當惡劣，對現場物位檢測儀表提出了很高的要求。原來安裝的超聲波料位計對物位檢測準確度較低。由于受現場電磁場的干擾，信號不穩定，物位檢測不準確，導致物料堆積在上料皮帶機上，需要經常維護，且維護工作量大，不能滿足滿負荷的生產需求。FMR250料位計采用*的回波處理技術和數據處理技術，同時由于雷達波本身頻率高，穿透性能好的特點，FMR250雷達料位計能夠克服惡劣的現場環境，準確地對物位進行連續測量。針對這種情況，綜合考慮儀表的特性，韶鋼第三煉鋼廠對2號轉爐副原料料位檢測系統進行技術改造，于2010年2月采用E+H的FMR250型雷達料位計進行料位測量。
　　
　　2、系統工作原理
　　
　　2.1FMR250測量原理
　　
　　FM250的變送器采用DC24V，兩線制進行供電，傳輸電纜采用屏蔽電纜，用以對現場其他干擾信號進行屏蔽。FMR250料位計采用*的回波處理技術和數據處理技術，同時由于雷達波本身頻率高，穿透性能好的特點，FMR250雷達料位計能夠克服惡劣的現場環境，準確地對物位進行連續測量。Micropilot是基于時間行程原理的“俯視式”測量系統，用于測量參考點（過程連接）與物料表面間的距離。天線發射微波脈沖信號，在被測物料表面產生反射，且反射的回波信號又被雷達系統所接收。FMR250型雷達料位計的測量原理如圖1所示。　　　　
　　天線接收物料表面反射回的微波脈沖信號，并將其傳輸給電子部件。微處理器對信號進行處理，識別微波脈沖在物料表面所產生的回波信號。參考點至物料表面間的距離與脈沖信號的運行時間成正比：
　　
　　D=Ct/2
　　
　　其中C為光速。
　　
　　空罐高度已知，則物位為：
　　
　　L=E-D+A
　　
　　其中A為修正值。
　　
　　2.2物位測量系統原理
　　
　　FMR250型料位計采用兩線制進行供電和信號輸出。整套料位檢測系統的原理圖如圖2所示。　　　　
　　如圖2所示，三鋼廠2號轉爐副原料料位檢測系統的物位傳感器安裝在現場，用以檢測料位信號，采用屏蔽線進行信號傳輸，減少電磁干擾。配電隔離器、PLC、上位機均在配電房和操作室，可在zui大限度上減少現場惡劣環境對系統的干擾，提高系統的穩定性，提高數據的準確度。配電隔離器對物位計提供直流24V電源，接受變送器輸出的4~20mA標準信號，同時對輸入的標準信號進行光電隔離后輸入PLC，經由PLC再把數據傳送到上位機上，供操作人員使用。
　　
　　3、E+HFMR250型料位計的安裝
　　
　　3.1FMR250型料位計的安裝要求
　　
　　由于雷達料位計是采用接受返回的雷達波的方式來計算空距，通過換算得出料位高度的，所以料位計的安裝位置對料位計的測量有至關重要的影響。雷達料位計安裝位置的選擇要遵循不能產生干擾回波的原則，干擾回波將直接影響測量數據。FRM205型雷達料位計的安裝位置的選擇如圖3所示。　　　　
　　（1）由罐的內壁到安裝短管的外壁應大于罐直徑的1/6（圖3中“1”所示距離），在任何情況下，儀表與罐內壁間的距離不能小于20cm。
　　
　　（2）料位計不能安裝在罐頂的中心位置（圖3中“3”的位置），干擾回波會導致信號丟失。
　　
　　（3）為了保持在上料過程中數據的穩定，料位計不能安裝在上料口的上方（圖3中“4”的位置）。若安裝在上料口上方，在上料過程中，下落的物料會造成回波干擾，使測量數據波動，不能真實地反映上料情況。
　　
　　（4）為了避免造成虛假回波而影響測量，在信號波束內不能安裝纖維開關、溫度傳感器、對稱裝置等可能造成回波的設備。
　　
　　（5）為了使安裝具有一定的靈活性，三鋼廠2號轉爐副原料系統所使用的料位計帶有萬向節的安裝法蘭，可以很方便地對料位計天線的方向進行調整。
　　
　　3.2FMR250型料位計安裝步驟
　　
　　（1）在罐頂合適的位置開孔，為了便于安裝料位變送器，可以加裝安裝短管。但是喇叭天線必須伸出安裝短管。由于機械結構導致天線喇叭無法伸出安裝短管時，可以選用尺寸較短的安裝短管。
　　
　　（2）用螺絲固定安裝法蘭到安裝短管上，轉動萬向節接頭，使喇叭口天線朝向罐體的出料口，這樣能及時的反應料位的變化。
　　
　　（3）擰緊固定螺絲，打開表頭顯示的蓋子，根據正負接好電源線，蓋好蓋子，儀表的安裝就完成了。
　　
　　4、E+HFMR250料位計的調試
　　
　　4.1確定喇叭口的準確方向
　　
　　在料位計投入使用前需要根據工藝的具體要求對其參數進行設定、調試，以滿足工藝的需求。安裝好之后要確定喇叭口天線的準確方向。在料倉空倉的時候，查看料位計的回波曲線圖，通過轉動料位計的萬向節接頭，使喇叭口天線對準料倉出料口，然后微調，使回波曲線顯示的空罐高度與設計的罐高相符，記錄此數據，用于空罐標定的參數設置。
　　
　　4.2各參數的設置
　　
　　進入參數設定狀態，主要設定好表1中的參數，料位計即可進行正確的測量。
　　　　
　　5、FMR250雷達料位計的日常維護及故障排除
　　
　　5.1FMR250料位計日常維護要點
　　
　　（1）由于上料系統現場粉塵大，需要對料位計的現場變送器加裝防塵裝置，以防止粉塵進入變送器內，損壞變送器內部的電子元器件。
　　
　　（2）FMR250雷達料位計支持HART協議通訊，技術參數的修改可以通過支持HART通訊協議的手持操作器（如375等）在配電器端進行，而不必到現場。
　　
　　（3）由于韶鋼第三煉鋼廠安裝的FMR250料位計不帶反吹系統，需要定期對料位計的喇叭口天線進行清灰處理，以確保測量數據的準確。
　　
　　5.2FMR250料位計常見故障排除
　　
　　FMR250型料位計帶有自診斷功能，并以代碼的形式在表頭顯示出來，以幫助現場技術人員排除故障。其故障代碼見表2。
　　　　
　　當儀表系統沒有錯誤提示，但測量數據仍然有故障時，需要檢查儀表安裝和參數設置，下面是在使用
　　
　　過程中遇到的問題及處理方法：
　　
　　（1）料位計靜態檢測準確，但在上料過程中所測得料位會下降，停止上料后，料位檢測回復正常。
　　
　　原因分析及處理方法：由于料位計天線偏轉角度太大，雷達波的投射路徑與下料路徑交叉，產生干擾回波，導致測量數據波動、不準。此時需要調整天線角度，使雷達波的投射路徑不與下料路徑交叉，但以能準確反映料位變化為宜。
　　
　　（2）測得的料位比實際料位偏高或偏低。原因分析及處理方法：根據料位的計算公式：L=E-D+A，可能是天線方向不對，或者參數設置不對。首先檢查料位計雷達波的投射方向能否準確反映料倉料位高度，調整天線到適當角度后，故障仍不能排除，則修正量參數設置不對，此時需要根據料位高度調整公式L=E-D+A中的A值（在057菜單中設定）。
　　
　　（3）料位計表頭顯示的料位與上位機顯示料位不一致。原因分析及處理方法：在排除PLC故障、配電器輸入輸出不一致的情況后，可考慮料位計的變送輸出量程參數設置與上位機量程不一致。通過修改變送輸出量程參數Maxscale046，使之與上位機量程一致。
　　
　　6、結束語
　　
　　三鋼2號轉爐雷達料位檢測系統從2010年2月份改造投入使用以來，經過一年的使用，料位檢測準確，測量精度高，數據穩定，耐高溫，抗*力強，為轉爐上料系統提供了可靠的數據保證，解決了因料位檢測不準造成的皮帶機堆料情況，減少了上料操作人員的勞動強度，減少了儀表系統的維護工作量，獲得了良好的經濟效益和社會效益。