隨著科技的發(fā)展,雷達(dá)料位計(jì)基于其在精度、可靠性、耐久性、操作簡(jiǎn)易度、價(jià)格、技術(shù)支持等方面優(yōu)勢(shì),不斷的代替了其他種類(lèi)的料位計(jì)。但是在煤炭生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量煤炭粉塵,雷達(dá)料位計(jì)的天線部位會(huì)吸附煤炭粉塵,造成料位計(jì)探頭被遮蓋,嚴(yán)重的影響了測(cè)量精度。本文針對(duì)煤炭粉塵遮蓋雷達(dá)料位計(jì)探頭所產(chǎn)生的問(wèn)題進(jìn)行了分析研究,設(shè)計(jì)了雷達(dá)料位計(jì)探頭粉塵自動(dòng)清掃裝置。 1.雷達(dá)料位計(jì)工作原理及其使用情況 1.1雷達(dá)料位計(jì)工作原理 雷達(dá)料位計(jì)是基于時(shí)間行程原理的測(cè)量?jī)x表,雷達(dá)波以光速運(yùn)行,運(yùn)行時(shí)間可以通過(guò)電子部件被轉(zhuǎn)換成物理信號(hào)。探頭發(fā)出高頻脈沖并沿纜繩傳播,采用發(fā)射-反射-接收的工作模式,當(dāng)脈沖遇到物料表面時(shí)反射回來(lái)被儀表內(nèi)的接收器接收,并將距離信號(hào)轉(zhuǎn)化為物理信號(hào)。 以?xún)?nèi)蒙古霍林河露天煤業(yè)股份有限公司使用的雷達(dá)料位計(jì)為例進(jìn)行分析。此料位計(jì)精度、穩(wěn)定可靠性相對(duì)較高。它是一種四線制24GHz頻率的FMCW(調(diào)頻連續(xù)波)雷達(dá)物理變送器,具有**的信號(hào)處理技術(shù),量程高達(dá)100m。高頻率信號(hào)使發(fā)射波束很窄,因而料位計(jì)對(duì)容器干擾不敏感。是應(yīng)用于粉塵環(huán)境的理想選擇。 1.2雷達(dá)料位計(jì)的使用情況 雷達(dá)料位計(jì)在緩沖倉(cāng)不充料時(shí),測(cè)量精度可達(dá)到****。在緩沖倉(cāng)開(kāi)始充料時(shí),煤炭粉塵大量飛揚(yáng),再加上物料及環(huán)境的冷熱交替,煤粉就會(huì)逐漸被吸附在雷達(dá)料位計(jì)的探頭上,導(dǎo)致雷達(dá)波穿透介質(zhì)達(dá)物料表面的能力逐漸減弱,造成測(cè)量偏差:直至雷達(dá)料位計(jì)的探頭被煤炭粉塵完全遮蓋后,雷達(dá)波將無(wú)法發(fā)射出去,這時(shí)雷達(dá)料位計(jì)會(huì)誤認(rèn)為物料已經(jīng)到達(dá)滿(mǎn)倉(cāng)位置,導(dǎo)致料位結(jié)果的輸出錯(cuò)誤。雷達(dá)料位計(jì)探頭粉塵自動(dòng)清掃裝置則可以很好地解決這個(gè)問(wèn)題。 2清掃系統(tǒng)的研究及制作 2.1工作原理介紹 雷達(dá)料位計(jì)自動(dòng)清掃系統(tǒng)如圖1所示,功能是定時(shí)自動(dòng)清掃探頭發(fā)射前端水平面所吸附的煤粉。 雷達(dá)料位計(jì)自動(dòng)清掃系統(tǒng)的工作原理:通過(guò)直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)清掃刷水平旋轉(zhuǎn),讓刷面和料位計(jì)探頭前端水平面充分接觸以起到清掃的作用。通過(guò)清掃刷定期的旋轉(zhuǎn)來(lái)清理掉探頭前端的煤粉,達(dá)到減小粉塵干擾、提高測(cè)量精度的目的。 2.2機(jī)械工作原理 雷達(dá)料位計(jì)清掃系統(tǒng)由直流電動(dòng)機(jī)、減速器、底座、軸套、旋轉(zhuǎn)軸、清掃刷、毛刷、螺母、軸承、油封、端蓋組成。清掃系統(tǒng)與料位計(jì)探頭水平接觸,電動(dòng)機(jī)通過(guò)減速器驅(qū)動(dòng)安裝在旋轉(zhuǎn)軸上的清掃刷作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),對(duì)雷達(dá)料位計(jì)探頭進(jìn)行清掃。 雷達(dá)料位計(jì)通過(guò)螺栓固定在底座中間位置,清掃裝置的軸套安裝在與雷達(dá)料位計(jì)有一定距離的底座上,旋轉(zhuǎn)軸與軸套通過(guò)2口6201型深溝球軸承進(jìn)行固定,軸承外側(cè)安裝32×12x8型油封對(duì)軸承進(jìn)行密封保護(hù),軸套兩端安裝端蓋固定,防止外部煤炭灰塵進(jìn)入內(nèi)部損壞軸承。清掃刷上使用壓板對(duì)毛刷進(jìn)行固定拆卸方便、容易更換毛刷,清掃桿安裝在旋轉(zhuǎn)軸上,上下兩側(cè)使用M10的螺母進(jìn)行固定,方便調(diào)節(jié)清掃桿與雷達(dá)料位計(jì)探頭之間的距離。 2.3電氣工作原理 (1)電氣概述 現(xiàn)場(chǎng)電源為220V,使用變壓器降壓,再經(jīng)整流裝置把交流電源轉(zhuǎn)換成直流電源,得到驅(qū)動(dòng)DC12V直流電動(dòng)機(jī)所使用的工作電壓。雷達(dá)料位計(jì)清掃裝置控制箱安裝在雷達(dá)料位計(jì)附近位置,以方便檢修及現(xiàn)場(chǎng)使用控制。雷達(dá)料位計(jì)清掃裝置電氣控制部分電氣元件名稱(chēng)如表1所示。 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際使用情況,選擇YTZ0577型直流電動(dòng)機(jī)為雷達(dá)料位計(jì)清掃裝置驅(qū)動(dòng)電機(jī)zui為合適。其較異步電動(dòng)機(jī)具有以下優(yōu)點(diǎn):①傳動(dòng)比分級(jí)精細(xì),選擇范圍廣,轉(zhuǎn)速型譜寬;②結(jié)構(gòu)緊湊,體積小,造型美觀,承受過(guò)載能力強(qiáng);③能耗低,性能優(yōu)越,減速器效率高達(dá)96%,振動(dòng)小,噪音低:④通用性強(qiáng),使用維護(hù)方便,維護(hù)成本低;⑤保護(hù)性能好,對(duì)環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng),可在有腐蝕、潮濕等惡劣環(huán)境中連續(xù)工作。 (2)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)主回路 雷達(dá)料位計(jì)清掃裝置控制箱采用AC220V電源供電。當(dāng)主電源開(kāi)關(guān)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(jīng)整流后輸出DC12V電壓,給直流電動(dòng)機(jī)供電。雷達(dá)料位計(jì)清掃裝置電動(dòng)機(jī)主回路原理圖,如圖2所示。 (3)電動(dòng)機(jī)控制原理 當(dāng)主電源開(kāi)關(guān)QF1合閘后,電動(dòng)機(jī)的起停主要通過(guò)控制主接觸器KM的通斷來(lái)實(shí)現(xiàn)。從現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境和電動(dòng)機(jī)使用壽命兩者兼顧的角度考慮,清掃系統(tǒng)定義為每隔900s起動(dòng)1次,每次工作6s后停機(jī)等待下一次起動(dòng),控制回路原理圖,如圖3所示。 當(dāng)控制電源開(kāi)關(guān)QF2合閘后,回路通入AC220V交流電源。經(jīng)時(shí)間繼電器KT2的延時(shí)斷開(kāi)觸點(diǎn),使時(shí)間繼電器KT1線圈得電,開(kāi)始時(shí)間為900s的倒計(jì)時(shí)當(dāng)?shù)褂?jì)時(shí)完畢后,KT1的兩組延時(shí)閉合觸點(diǎn)動(dòng)作,主接觸器KM線圈得電吸合,電動(dòng)機(jī)得電運(yùn)行;同時(shí),時(shí)間繼電器KT2線得電,開(kāi)始電動(dòng)機(jī)運(yùn)行6s倒計(jì)時(shí)工作。當(dāng)?shù)褂?jì)時(shí)完畢后,KT2延時(shí)斷開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi),使時(shí)間繼電器KT線圈失電,KT兩組延時(shí)閉合觸點(diǎn)斷開(kāi),主接觸器KM線圈失電,電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行;同時(shí),時(shí)間繼電器KT2線圈失電,KT2延時(shí)斷開(kāi)觸點(diǎn)閉合使時(shí)間繼電器KT線圈得電,再次進(jìn)入900s倒計(jì)時(shí),依次循環(huán)工作 3.試驗(yàn)驗(yàn)證 雷達(dá)料位計(jì)自動(dòng)清掃裝置安裝后,經(jīng)過(guò)2周的調(diào)試和運(yùn)行,使煤粉對(duì)雷達(dá)料位計(jì)的影響逐漸降低為零。 經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)運(yùn)行,得到的數(shù)據(jù)顯示,在雷達(dá)料位計(jì)工作運(yùn)行15min后,開(kāi)始對(duì)其天線位置進(jìn)行清掃,能達(dá)到zui佳的清掃效果且不對(duì)雷達(dá)料位計(jì)產(chǎn)生影響,能保證雷達(dá)料位計(jì)的高精確度。數(shù)據(jù)還顯示,雷達(dá)料位計(jì)自動(dòng)清掃裝置的直流電動(dòng)機(jī)在得電運(yùn)行6s時(shí),才能保證清掃桿對(duì)雷達(dá)料位計(jì)探頭進(jìn)行3次清掃后回到起始位置,同時(shí)不影響雷達(dá)料位計(jì)的測(cè)量。 4結(jié)語(yǔ) 雷達(dá)料位計(jì)自動(dòng)清掃裝置投入使用以后,現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有再次出現(xiàn)因煤粉吸附探頭而影響測(cè)量精度的問(wèn)題,大大提高了設(shè)備的穩(wěn)定性和檢修人員的安全可靠性,使高精度的測(cè)量設(shè)備真正派上了用場(chǎng)。目前,內(nèi)蒙古霍林河露天煤業(yè)股份有限公司煤炭加工公司地面生產(chǎn)系統(tǒng)的雷達(dá)料位計(jì)已大部分配置了雷達(dá)料位計(jì)自動(dòng)清掃系統(tǒng)。