一、引言
料位測量是物位測量中的一個分支。物位是指貯存容器或工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備里的液體、粉粒狀固體、氣體之間的分界面位置,，根據(jù)具體用途分為液位、料位和界位傳感器。
目前,，我國主要是以原煤為發(fā)電燃料，大多數(shù)電廠鍋爐都采用煤粉向鍋爐供料,。對于直吹式供料的鍋爐,，煤倉料位高低關(guān)系到鍋爐乃至發(fā)電系統(tǒng)能否正常運(yùn)行。煤倉料位過滿溢出,，造成冒煤事故,；煤倉料位過低或排空會造成燃燒不穩(wěn)甚至滅火停機(jī)的大事故。對于中貯式供料的鍋爐,，既有煤倉,，又有粉倉，煤倉粉位的控制尤為重要,。煤粉倉是燃料的中轉(zhuǎn)站,，煤粉是用空氣傳輸?shù)模邿岬臍怏w使煤粉進(jìn)入煤倉中就有了一定的“基溫”,，一般在70° C左右,，其作用是使煤粉有一定的離散性。可是,，這個溫度使煤粉中的水分快速蒸發(fā)并被吸潮管排出倉外,，煤粉將越來越干燥，這種煤粉是極易集熱,，集熱的最終結(jié)果是燃燒,。燃燒加劇周圍乃至倉內(nèi)的集熱，周而復(fù)始,，惡性循環(huán),，這樣如不能及時的有效控制，其結(jié)局將是白白燒掉大量煤粉,。據(jù)有關(guān)資料報道,，自燃煤粉約占發(fā)電總用煤量的0.5%左右。另外,，煤倉煤粉爆炸的損失更大,，多年來，煤倉煤粉爆炸事故常有發(fā)生,，給火電廠造成巨大損失,。目前，最經(jīng)濟(jì),、最適用的方法是通過可靠的料位傳感器對煤倉的煤位和粉位進(jìn)行監(jiān)控,，使其始終處于最佳中轉(zhuǎn)適控狀態(tài)，這是火力發(fā)電機(jī)組安全運(yùn)行的首要保證,。
二,、原理及特點(diǎn)
火電廠目前采用的料位傳感器主要有重錘式、核輻射式,、超聲波式和電容式,。
1．重錘式料位傳感器
重錘式料位傳感器由伺服電動機(jī)、懸有重錘的鋼絲繩,、料位發(fā)信裝置以及帶微機(jī)的顯示儀表所組成,。起動后，微機(jī)發(fā)出降錘信號,，伺服電動機(jī)轉(zhuǎn)動放下重錘,，當(dāng)重錘碰到料面后，發(fā)信器發(fā)出信號給微機(jī),，使重錘停止下降并發(fā)出升錘信號,，伺服電動機(jī)反轉(zhuǎn)使重錘上升，并發(fā)出料位信號值給顯示儀表,。重錘升至倉頂后電動機(jī)停轉(zhuǎn),，經(jīng)過一段延時后再重復(fù)上述動作,。顯示儀表上還有料位上,、下限報警發(fā)信等裝置,。 重錘式料位傳感器可解決一定量程范圍內(nèi)的測量問題，典型的測量范圍可達(dá)60m,，而且這種測量與蒸汽,、灰塵無關(guān)，具有較高的測量精度,。
2．核輻射式料位傳感器
放射源Co-60（半衰期5.26年）和Cs-137（半衰期32.2年）發(fā)射的g 射線能夠穿透容器壁和容器內(nèi)的物料,。在貯倉下側(cè)裝有g(shù) 射線接收器，隨著料面高度的變化,，g 射線穿過料層后的強(qiáng)度也不同,，接收器檢測出射入的g 射線強(qiáng)度并通過顯示儀表顯示出料位高度。
這是一種非接觸式測量法,，無需在容器上穿孔而損壞容器,，所以適用于危險物品以及高溫高壓等惡劣環(huán)境下的測量。g 射線對人體固然存在有害作用,，但對于有限劑量,，在妥善防護(hù)下并無危險。
3．超聲波式料位傳感器
在貯倉頂部對著料面裝有超聲波發(fā)生器和接收器,。發(fā)生器發(fā)出的超聲波經(jīng)空氣層射至料面后就被反射,，一部分反射被接收器所接收，由超聲波發(fā)射至接收所經(jīng)歷的時間乘以聲速就可計算出料位高度,。 由于空氣溫度的高低會影響聲波的傳播速度,，所以還需測量空氣溫度以修正聲速。超聲波式料位傳感器適合于測量粒度較大的塊料料位,。
4．電容式料位傳感器
電容式料位傳感器是采用測量容器的探頭與容器內(nèi)壁之間,、兩探頭之間或探頭與同心測量管之間的電容，利用物料介電常數(shù)恒定時極間電容正比于料位的原理進(jìn)行工作的,。
電容式料位傳感器的特點(diǎn)是無可動部件,，與物料密度無關(guān)，但要求物料的介電常數(shù)與空氣介電常數(shù)差別大,，變化的介電常數(shù)在進(jìn)行連續(xù)測量時要加以補(bǔ)償,，且需用高頻電路。
超聲波式和核輻射式料位傳感器多為國外引進(jìn)產(chǎn)品,，如美國凱瑞（Kay-Ray）公司和馬格尼特（Magnitrol）公司的超聲波式料位計,，精度可達(dá)0.25級；德國E+H（Endress+Hauser）公司的DU212和DU213,，最小盲區(qū)是0.7m,，此范圍以內(nèi)不能使用,，最遠(yuǎn)距離受聲功率限制，只能測40m內(nèi)的料位,；德國E+H公司的QG型為核輻射式料位傳感器,，發(fā)射源的Co-60或Cs-137封裝在灌鉛的鋼保護(hù)罩內(nèi)，此罩設(shè)有可開閉的窗口,，不用時關(guān)閉,，以免輻射危害。接收器是管狀結(jié)構(gòu),，長100 ～1500mm,，它安裝在與發(fā)射源相對應(yīng)的位置，若g 射線發(fā)散角,、距離和接收器三者相互配合,，在整個量程范圍內(nèi)都能有效地檢測。
三,、應(yīng)用
沈陽電力高等?？茖W(xué)校自動控制研究所研制了重錘式料位傳感器，并把它應(yīng)用在670T/h鍋爐煤粉倉的料位測量上,。
（一）構(gòu)成原理
該重錘式料位傳感器的型號為SE-2,，也稱智能料位儀，它主要由探測器和控制器組成,。探測器由開關(guān)磁阻電動機(jī),、傳動機(jī)構(gòu)和重錘也稱探頭）組成，由重錘行程反映料位高度,?？刂破饔蓡纹瑱C(jī)（8098）、顯示器,、功率變換器和面板組成,。面板采用PVC貼膜，具有數(shù)碼管顯示器,、觸摸按鍵和指示燈,。用軟件控制探測器中重錘的升降過程。
重錘固定在開關(guān)磁阻電機(jī)的鋼絲繩上,，依靠自身重力隨繞線輪垂直下降某一單位高度,，以提升電流的大小判斷重錘是否接觸到煤粉表面。若提升電流很小,，說明重錘已接觸到煤粉,，這時發(fā)出脈沖信號，電機(jī)反轉(zhuǎn)至初始位置,，使重錘提升至倉頂復(fù)位,，防止重錘被煤,、粉淹埋。 若煤或粉很少時,，重錘繼續(xù)下降,，分段采集信號，直到觸及到煤或粉位,，或重錘下降到煤,、粉位極限位置,，再將重錘提到復(fù)位位置并報警,，限位開關(guān)閉合，電機(jī)斷電,，一次檢測結(jié)束,，等待下一次檢測指令。
以單片機(jī)（8098）為主控單元的二次儀表接收光電開關(guān)輸送的磁阻電動機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)信號,，經(jīng)數(shù)據(jù)處理后進(jìn)行料位的數(shù)字顯示,。
（二）特性
SE-2重錘式料位傳感器的主要特性如下：
①可在加料過程中自動連續(xù)運(yùn)行，不受物料的塌落埋壓及沖擊等影響,；
②其結(jié)構(gòu)可靠性高,，適應(yīng)溫度高、灰塵大和煙霧濃的惡劣環(huán)境,；
③具有手動隨時檢測和自動定時檢測兩種功能,；
④具備上、下限值報警功能和循環(huán)顯示多點(diǎn)料位高度功能,；
⑤有可恢復(fù)性故障的恢復(fù)處理功能,，不可恢復(fù)故障的重錘復(fù)位及故障信號的顯示報警；
⑥對不可恢復(fù)的重錘故障,，可以用強(qiáng)制提升和下放重錘的功能來處理,；
⑦操作簡便，使用安全,，測量精度高,。
（三）應(yīng)用效果
SE-2重錘式料位傳感器經(jīng)過調(diào)試和近兩年的生產(chǎn)運(yùn)行，取得了良好的應(yīng)用效果：
1．改變了煤倉料位檢測的落后狀態(tài),，提高了料位控制的監(jiān)測水平,；
2．徹底結(jié)束了人工搖漂測量煤粉粉位的歷史，把工人從繁重的手工勞動中解脫出來,，改善了工作條件,；
3．為火電廠的制粉系統(tǒng)提供了可靠的料位數(shù)據(jù)，保證了燃煤供給系統(tǒng)的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,。