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              雷达料位计自动清扫系统的研究与应用

              发布:2021/8/30 11:39:35人气:610
              随着科技的发展,雷达料位计基于其在精度、可靠性、耐久性、操作简易度、价格、技术支持等方面优势,不断的代替了其他种类的料位计。但是在煤炭生产过程中会产生大量煤炭粉尘,雷达料位计的天线部位会吸附煤炭粉尘,造成料位计探头被遮盖,严重的影响了测量精度。本文针对煤炭粉尘遮盖雷达料位计探头所产生的问题进行了分析研究,设计了雷达料位计探头粉尘自动清扫装置。
               
              1.雷达料位计工作原理及其使用情况
              1.1雷达料位计工作原理
              雷达料位计是基于时间行程原理的测量仪表,雷达波以光速运行,运行时间可以通过电子部件被转换成物理信号。探头发出高频脉冲并沿缆绳传播,采用发射-反射-接收的工作模式,当脉冲遇到物料表面时反射回来被仪表内的接收器接收,并将距离信号转化为物理信号。
              以内蒙古霍林河露天煤业股份有限公司使用的雷达料位计为例进行分析。此料位计精度、稳定可靠性相对较高。它是一种四线制24GHz频率的FMCW(调频连续波)雷达物理变送器,具有先进的信号处理技术,量程高达100m。高频率信号使发射波束很窄,因而料位计对容器干扰不敏感。是应用于粉尘环境的理想选择。
              1.2雷达料位计的使用情况
              雷达料位计在缓冲仓不充料时,测量精度可达到100%。在缓冲仓开始充料时,煤炭粉尘大量飞扬,再加上物料及环境的冷热交替,煤粉就会逐渐被吸附在雷达料位计的探头上,导致雷达波穿透介质达物料表面的能力逐渐减弱,造成测量偏差:直至雷达料位计的探头被煤炭粉尘完全遮盖后,雷达波将无法发射出去,这时雷达料位计会误认为物料已经到达满仓位置,导致料位结果的输出错误。雷达料位计探头粉尘自动清扫装置则可以很好地解决这个问题。
               
              2清扫系统的研究及制作
              2.1工作原理介绍
              雷达料位计自动清扫系统如图1所示,功能是定时自动清扫探头发射前端水平面所吸附的煤粉。

              雷达料位计自动清扫系统的工作原理:通过直流电动机驱动旋转轴带动清扫刷水平旋转,让刷面和料位计探头前端水平面充分接触以起到清扫的作用。通过清扫刷定期的旋转来清理掉探头前端的煤粉,达到减小粉尘干扰、提高测量精度的目的。
              2.2机械工作原理
              雷达料位计清扫系统由直流电动机、减速器、底座、轴套、旋转轴、清扫刷、毛刷、螺母、轴承、油封、端盖组成。清扫系统与料位计探头水平接触,电动机通过减速器驱动安装在旋转轴上的清扫刷作回转运动,对雷达料位计探头进行清扫。
              雷达料位计通过螺栓固定在底座中间位置,清扫装置的轴套安装在与雷达料位计有一定距离的底座上,旋转轴与轴套通过2口6201型深沟球轴承进行固定,轴承外侧安装32×12x8型油封对轴承进行密封保护,轴套两端安装端盖固定,防止外部煤炭灰尘进入内部损坏轴承。清扫刷上使用压板对毛刷进行固定拆卸方便、容易更换毛刷,清扫杆安装在旋转轴上,上下两侧使用M10的螺母进行固定,方便调节清扫杆与雷达料位计探头之间的距离。
              2.3电气工作原理
              (1)电气概述
              现场电源为220V,使用变压器降压,再经整流装置把交流电源转换成直流电源,得到驱动DC12V直流电动机所使用的工作电压。雷达料位计清扫装置控制箱安装在雷达料位计附近位置,以方便检修及现场使用控制。雷达料位计清扫装置电气控制部分电气元件名称如表1所示。
              根据现场实际使用情况,选择YTZ0577型直流电动机为雷达料位计清扫装置驱动电机zui为合适。其较异步电动机具有以下优点:①传动比分级精细,选择范围广,转速型谱宽;②结构紧凑,体积小,造型美观,承受过载能力强;③能耗低,性能优越,减速器效率高达96%,振动小,噪音低:④通用性强,使用维护方便,维护成本低;⑤保护性能好,对环境适应性强,可在有腐蚀、潮湿等恶劣环境中连续工作。
              (2)电动机驱动主回路
              雷达料位计清扫装置控制箱采用AC220V电源供电。当主电源开关QF1合闸,电源送入BK-100VA型变压器,变压器降压后输出AC13.3V电压,经整流后输出DC12V电压,给直流电动机供电。雷达料位计清扫装置电动机主回路原理图,如图2所示。
              (3)电动机控制原理
              当主电源开关QF1合闸后,电动机的起停主要通过控制主接触器KM的通断来实现。从现场环境和电动机使用寿命两者兼顾的角度考虑,清扫系统定义为每隔900s起动1次,每次工作6s后停机等待下一次起动,控制回路原理图,如图3所示。
              当控制电源开关QF2合闸后,回路通入AC220V交流电源。经时间继电器KT2的延时断开触点,使时间继电器KT1线圈得电,开始时间为900s的倒计时当倒计时完毕后,KT1的两组延时闭合触点动作,主接触器KM线圈得电吸合,电动机得电运行;同时,时间继电器KT2线得电,开始电动机运行6s倒计时工作。当倒计时完毕后,KT2延时断开触点断开,使时间继电器KT线圈失电,KT两组延时闭合触点断开,主接触器KM线圈失电,电动机停止运行;同时,时间继电器KT2线圈失电,KT2延时断开触点闭合使时间继电器KT线圈得电,再次进入900s倒计时,依次循环工作
               
              3.试验验证
              雷达料位计自动清扫装置安装后,经过2周的调试和运行,使煤粉对雷达料位计的影响逐渐降低为零。
              经过现场试验运行,得到的数据显示,在雷达料位计工作运行15min后,开始对其天线位置进行清扫,能达到zui佳的清扫效果且不对雷达料位计产生影响,能保证雷达料位计的高精确度。数据还显示,雷达料位计自动清扫装置的直流电动机在得电运行6s时,才能保证清扫杆对雷达料位计探头进行3次清扫后回到起始位置,同时不影响雷达料位计的测量。
               
              4结语
              雷达料位计自动清扫装置投入使用以后,现场没有再次出现因煤粉吸附探头而影响测量精度的问题,大大提高了设备的稳定性和检修人员的安全可靠性,使高精度的测量设备真正派上了用场。目前,内蒙古霍林河露天煤业股份有限公司煤炭加工公司地面生产系统的雷达料位计已大部分配置了雷达料位计自动清扫系统。
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