大型火力发电厂“飞灰/底渣岛”物位测量传感器的选型设计与应用

　　1概述

　　随着自动控制高新技术的发展，连续式物位测量传感器在电站、石化、油田等工业领域得到广泛的应用。固体颗粒、灰粉和泥浆混合物的料(液)位测量，特别是非接触式连续测量一直是物位测量技术的难题，应用在火力发电厂“飞灰/底渣岛”灰库、脱水仓料位检测的问题更加突出。它始终存在粉尘粘性大、温度偏高、介电常数小等问题。如何合理选型设计适用于电厂灰库、脱水仓的新型物位测量传感器已成为关键。物位测量传感器可测量不同介质的物位势能。它在PLC/DCS系统接口中有着重要的地位。

　　2物位测量传感器的分类及其原理

　　物位测量传感器可分为：测量物位连续变化的传感器和测量以状态为目标的开关式传感器。连续式测量传感器主要用于连续控制的料仓、灰库等，也可用于多点报警系统;开关式物位测量传感器主要用于顺序控制的限位、报警等。下面主要介绍3种连续式物位测量传感器的基本原理、PLC/DCS接口及应用技术。

　　2.1雷达测量原理

　　雷达测量应用“发射—反射—接收”测量原理。雷达传感器的天线以波束的形式发射最小5.8GHz的雷达信号，反射回来的回波信号仍由天线接收;雷达脉冲信号从发射到接收的运行时间与测量传感器到介质表面的距离以及物位成比例。

　　一束雷达脉冲的发射时间为1ns，每隔277ns天线系统发射一束脉冲信号。脉冲波束的频率是3.6MHz，在发射间隔时间内，天线系统作为接收装置使用。传感器分析处理运行时间(10-9s)的回波信号，并在极短的一瞬间分析处理回波图。

　　2.2相位跟踪测量原理

　　相位跟踪原理利用高频传输线作为探头。探头由两根平行导线组成，垂直悬挂在贮罐内。电子部件沿测量传感器发送一个高频正弦波，这一正弦波产生一个电磁场。电磁场同时绕两根导线移动。这一信号以一个恒定的速度向料面移动，到达料面处，该信号被反射并以相同的速度往回移动。该信号之所以会从料面反射回来，是因为测量传感器的阻抗在空气与物料的介面处发生了突变。因为电磁场延伸到测量传感器两根导线的外部，所以探头的阻抗取决于周围介质的介电常数c。

　　2.3超声波测量原理

　　它是一种非接触式的物位测量传感器，其原理是工作时向液面或粉体表面发射一束超声波，被其反射后，测量传感器再接收此反射波。设声速一定，根据声波往返的时间就可以计算出测量传感器到液面(粉体表面)的距离，即测量出液面(粉体表面)位置。其传感元件有二种，一种是由线圈、磁铁和膜构成的，另一种是由压电式磁致伸缩材料构成的。前者产生10kHz的超声波，后者产生20～40kHz的超声波。超声波的频率愈低，距离的衰减愈小，但反射效率也小。