一、概述
工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中料位是主要測(cè)量參數(shù)之一，隨著工藝要求的提高，料位作為一個(gè)重要的過(guò)程參數(shù)日益引起大家的關(guān)注。水泥生產(chǎn)中的原料、半成品、成品均為粒塊狀或粉狀固體物料，對(duì)其進(jìn)行料位測(cè)量的場(chǎng)合很多如石灰石庫(kù)、粘土庫(kù)、鐵粉庫(kù)、煤粉庫(kù)、生料均化庫(kù)、熟料庫(kù)、混合材庫(kù)、石膏庫(kù)、水泥庫(kù)等工藝環(huán)節(jié)都有應(yīng)用，均為固體粉狀、塊狀物料。隨著水泥生產(chǎn)自動(dòng)化水平和控制系統(tǒng)可靠性要求的提高，料位測(cè)量控制的作用日益突出。

二、常用料位測(cè)量方法：
料位測(cè)量的方法很多，通常分為接觸式測(cè)量?jī)x表（重錘、導(dǎo)波雷達(dá)、射頻導(dǎo)納、電容、音叉、阻旋等）和非接觸式測(cè)量?jī)x表（γ射線、超聲波、雷達(dá)等）。按生產(chǎn)工藝要求，料位測(cè)量裝置有兩類(lèi)，一是極限料位檢測(cè)，料位開(kāi)關(guān)，一般有上、下限2個(gè)檢測(cè)點(diǎn)。二是連續(xù)料位測(cè)量，有定時(shí)測(cè)定和需要時(shí)進(jìn)行測(cè)定2種工作方式，用于較精確掌握料面高
度的場(chǎng)合。以下簡(jiǎn)要介紹各類(lèi)儀表的原理。

1、傳統(tǒng)重錘式料位計(jì)：料位探測(cè)過(guò)程由控制器發(fā)出的信號(hào)來(lái)控制，當(dāng)傳感器接到探測(cè)命令時(shí)，電機(jī)正轉(zhuǎn)，使鋼絲繩下放，帶動(dòng)重錘由倉(cāng)頂下降，當(dāng)重錘降至料面被測(cè)面托起而失重，鋼絲繩松弛，檢測(cè)單元發(fā)出信號(hào)，控制器得到該信號(hào)即發(fā)出電機(jī)反轉(zhuǎn)命令，重錘上升返回，，重錘回到倉(cāng)頂原位置完成一次探測(cè)過(guò)程。此過(guò)程中控制器計(jì)算出鋼纜放出長(zhǎng)度，得出重錘從倉(cāng)頂?shù)搅厦娴木嚯x。測(cè)量不受介質(zhì)密度、顆粒大小的影響。

2、導(dǎo)波式雷達(dá)料位計(jì)：通常采用脈沖波方式工作，而是通過(guò)1根（或2根）從倉(cāng)頂伸入、直達(dá)倉(cāng)底的導(dǎo)波體傳播。導(dǎo)波體可以是金屬硬桿或柔性金屬纜繩，微波脈沖沿桿或纜的外側(cè)向下傳播，在被測(cè)物料表面被反射，回波被天線接收，由發(fā)射與回波脈沖的時(shí)間差即可計(jì)算出傳播距離。

3、射頻導(dǎo)納和電容式料位計(jì)：原理是插入料倉(cāng)的電極與料倉(cāng)壁之間構(gòu)成電容器，當(dāng)倉(cāng)內(nèi)物料料位變化引起電容量的變化，通過(guò)轉(zhuǎn)換電路得到相應(yīng)的料位。要求被測(cè)介質(zhì)穩(wěn)定。

4、阻旋式料位計(jì)：基本原理是同步微電動(dòng)機(jī)，帶動(dòng)檢測(cè)葉片旋轉(zhuǎn)，當(dāng)被測(cè)物料的料位上升使葉片轉(zhuǎn)動(dòng)受阻，檢測(cè)機(jī)構(gòu)便圍繞主軸產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)位移。該位移首先使一個(gè)微動(dòng)開(kāi)關(guān)動(dòng)作，發(fā)出有料位信號(hào)。隨后另一個(gè)微動(dòng)開(kāi)關(guān)動(dòng)作，切斷電動(dòng)機(jī)電源使其停轉(zhuǎn)。當(dāng)料位下降至葉片失去阻擋時(shí)，檢測(cè)機(jī)構(gòu)便依靠彈簧拉力使其恢復(fù)原始狀態(tài)，一個(gè)微動(dòng)開(kāi)關(guān)先動(dòng)作，接通電動(dòng)機(jī)電源使其旋轉(zhuǎn)，隨后另一個(gè)微動(dòng)開(kāi)關(guān)動(dòng)作發(fā)出無(wú)料信號(hào)。

5、γ射線料位計(jì)工作原理是在料庫(kù)一側(cè)設(shè)置同位素源，另一側(cè)設(shè)置探測(cè)器，同位素源向探測(cè)器定向發(fā)射γ射線，若庫(kù)內(nèi)料面低于它，探測(cè)器檢測(cè)料空信號(hào)；若料面高于它，則物料遮擋、吸收γ射線，得出料滿信號(hào)。

6、超聲波料位計(jì)：主要利用回波測(cè)距原理，通過(guò)測(cè)量換能器發(fā)射和接收到聲波的時(shí)間，計(jì)算出換能器到物料表面距離。高溫、蒸汽、大量粉塵等環(huán)境不可用。

7、雷達(dá)料位計(jì)：利用回波測(cè)距原理，其喇叭狀或桿式天線向被測(cè)物料面發(fā)射微波，微波傳播到不同相對(duì)介電率的物料表面時(shí)被反射，并被天線接收。發(fā)射波和接收波的時(shí)間差與物料面和天線的間距成正比，測(cè)出傳播時(shí)間即可得知距離。

三、水泥行業(yè)的物料特點(diǎn)：
1、顆粒狀物料：在水泥廠原料大多是顆粒狀物料，少數(shù)是塊料，如石灰石、原煤、頁(yè)巖等，其半成品熟料也是顆粒狀物料，儲(chǔ)存在庫(kù)或倉(cāng)里。

2、粉狀物料 ：在水泥廠和粉磨站里水泥庫(kù)、生料均化庫(kù)和粉煤灰?guī)斓龋�這些物料全是粉料，粉料表面非常疏松。

3、測(cè)量范圍較寬，從幾米至幾十米都有；測(cè)量環(huán)境惡劣，倉(cāng)內(nèi)粉塵極大、并伴有生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的高溫、水汽等，大量的粉塵會(huì)粘付在傳感器上，影響測(cè)量。

四、水泥物料對(duì)常用連續(xù)量物位儀表的影響
1、傳統(tǒng)重錘式料位計(jì)：最早應(yīng)用的物位儀表，測(cè)量不受介質(zhì)密度、顆粒大小、粉塵干擾等的影響。 缺點(diǎn)：機(jī)械內(nèi)部易落灰塵影響測(cè)量效果；機(jī)械磨損較嚴(yán)重，需經(jīng)常維護(hù)；重錘易發(fā)生被物料埋住現(xiàn)象，發(fā)生掉錘頭、斷帶故障。

2、導(dǎo)波雷達(dá)料位計(jì)：同介質(zhì)的介電常數(shù)有關(guān)，要注介電常數(shù)大于1.5以上。 缺點(diǎn)：介質(zhì)會(huì)在纜繩周?chē)�結(jié)塊，影響測(cè)量；埋在物料中的纜繩由于物料重力會(huì)產(chǎn)生較大的下拉力，造成纜繩被拉斷等故障。

3、超聲波料位計(jì)：缺點(diǎn)：超聲波屬于機(jī)械波，常常以空氣作為傳播介質(zhì)，而空氣的溫度、濕度等變化會(huì)影響超聲波傳播速度，故在一些有溫度、壓力、蒸汽等場(chǎng)合，該料位計(jì)不能正常工作；料庫(kù)空氣中的粉塵也衰減超聲波信號(hào)，影響測(cè)量效果；由于粉倉(cāng)料位表面在下料時(shí)非常疏松，對(duì)超聲波信號(hào)有較強(qiáng)衰減，故對(duì)粉倉(cāng)料位的測(cè)量效果較差。
4、γ射線料位計(jì)：缺點(diǎn)：放射源污染環(huán)境；放射源衰減使料位控制不可靠。

5、射頻導(dǎo)納和電容料位計(jì)：缺點(diǎn)：埋在物料中的纜繩由于物料重力會(huì)產(chǎn)生較大的下拉力，造成纜繩被拉斷等故障。另外被測(cè)介質(zhì)如果發(fā)生變化，也會(huì)影響測(cè)量結(jié)果。

6.調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)料位計(jì)：由于電磁波不受溫度、蒸汽、粉塵干擾，雷達(dá)料位計(jì)能適應(yīng)水泥粉倉(cāng)環(huán)境。但對(duì)粉塵在雷達(dá)探頭上結(jié)垢問(wèn)題，比較難處理，一般要求現(xiàn)場(chǎng)加吹掃裝置，增加了儀表的不可靠性。雷達(dá)采用回波測(cè)距原理，對(duì)返回波的有效捕捉是非常重要的，要求根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際進(jìn)料情況調(diào)整探頭角度，但由于料位變?nèi)A較大，很難找到最合適的角度。另外，雷達(dá)調(diào)試時(shí)，需要專(zhuān)業(yè)工程師依靠專(zhuān)門(mén)分析軟件，根據(jù)雷達(dá)波在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際反射波形，來(lái)分析倉(cāng)內(nèi)情況，排除干擾。對(duì)使用者的技術(shù)要求較高。

五、有對(duì)水泥行業(yè)最合適的物位儀表嗎？
因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)條件惡劣，各類(lèi)儀表都有相應(yīng)的缺點(diǎn)，那么那種物位儀表更適合水泥行業(yè)呢？答案是：新式重錘料位計(jì)。
傳統(tǒng)重錘料位計(jì)做為最早應(yīng)用的物位儀表，在水泥行業(yè)應(yīng)用多年，探頭部分無(wú)任何光學(xué)電子原件，不受現(xiàn)場(chǎng)的高溫、粉塵、結(jié)垢等影響，整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固。在應(yīng)用過(guò)程中也發(fā)生一些故障：
1、檢測(cè)單元采用微動(dòng)開(kāi)關(guān)，使用一段時(shí)間后，開(kāi)關(guān)的靈敏性下降，導(dǎo)致埋錘事故發(fā)生。

2、當(dāng)發(fā)生埋錘時(shí)，無(wú)法判斷，電機(jī)繼續(xù)工作，導(dǎo)致斷線事故。

3、采用交流電機(jī)加減速箱方式控制錘頭上升或下降，粉塵對(duì)機(jī)械部件磨損嚴(yán)重，影響使用壽命。以上這些問(wèn)題，隨著儀表科技的發(fā)展，都有相應(yīng)的解決辦法了。當(dāng)傳統(tǒng)的重錘料位計(jì)加入了新的技術(shù)，他又煥發(fā)了青春，再次回到了水泥行業(yè)，這也是眾多水泥廠用過(guò)了很多先進(jìn)技術(shù)的儀表后，重新選擇重錘式料位計(jì)的原因。

六、美國(guó)MONITOR重錘料位計(jì)特點(diǎn)及技術(shù)參數(shù)
1、機(jī)械倉(cāng)和電子倉(cāng)分離，避免粉塵對(duì)電子部分干擾。
2、采用雙光感系統(tǒng)取代微動(dòng)開(kāi)關(guān)做為檢測(cè)單元，能夠在錘頭接觸料面的瞬間就及時(shí)檢測(cè)到，避免埋錘。
3、輔助的霍爾傳感器系統(tǒng)，能夠靈敏的檢測(cè)到錘頭在傾斜料面上的微小移動(dòng)，提高了測(cè)量精度。
4、光學(xué)傳感器隔離密封從根本上避免了粉塵等的污染
5、采用直流電機(jī)取代了機(jī)械減速箱，無(wú)需采用可能造成卡澀的機(jī)械剎車(chē)裝置，使錘頭能自如的上升或下降。
6、專(zhuān)利的繞線裝置確保不會(huì)出現(xiàn)亂線問(wèn)題 ，導(dǎo)引及繞線裝置的完美控制確保不會(huì)出現(xiàn)跳線問(wèn)題
7、輸入輸出的信號(hào)隔離與良好的接地，可以確保長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)與數(shù)據(jù)傳，通過(guò)CE認(rèn)證，具有良好的抗電磁干擾能力
技術(shù)參數(shù)
·供電電壓: 115 VAC or 230 VAC, 50/60 Hz
·功率消耗: 6 VA 連續(xù), 50 VA 間歇
·操作溫度: -40° F to 150° F (-40° C to 65° C)
·介質(zhì)溫度: 149°C（使用不銹鋼鋼纜時(shí)）/ 93°C（使用不銹鋼襯套鋼纜時(shí)）
·測(cè)量范圍: 45.7 m
·測(cè)量速度: 0.3 m/s
·精 度: <測(cè)量距離的0.25%
·重 復(fù) 性: 30mm
·分 辨 率: 3mm
·法 蘭: “K” flange, 8” 外周直徑/ 7” 螺栓孔中心距
·電氣接口: (2) 3/4” NPT
·鋼 纜: 1/16 尼龍護(hù)層 (123kg 張力) 3/64 不銹鋼（無(wú)護(hù)層） (123kg 張力) 1/16 聚丙烯護(hù)層 (123kg 張力)

·輸出信號(hào): 標(biāo)準(zhǔn)輸出: RS-485 半雙工 配線距離: 1,220 m 可巡址: 1-16 (可選開(kāi)關(guān)) 脈沖輸出: 每1/10英寸或分米一個(gè)脈沖, 模擬輸出: 4-20 mA, 500 Ohms最大環(huán)路阻抗。

美國(guó)MONITOR科技有限公司是世界粉塵和固體顆粒測(cè)量領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者之一，位于美國(guó)伊利諾斯州Elburn市，創(chuàng)建于1958年。所提供產(chǎn)品涵蓋物位，流量，粒子發(fā)射，箱體設(shè)備等領(lǐng)域。在過(guò)去50年的發(fā)展中公司積攢了豐富的市場(chǎng)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，產(chǎn)品過(guò)硬的質(zhì)量也為MONITOR贏得了美譽(yù)。北京康納森儀表技術(shù)有限公司，作為美國(guó)MONITOR現(xiàn)中國(guó)的唯一代理商，一直致力于粉體行業(yè)物位測(cè)量，重錘式料位計(jì)是其中最重要的產(chǎn)品。

七、實(shí)例
山東山鋁水泥有限公司的生料倉(cāng)，過(guò)去應(yīng)用某德國(guó)品牌的重錘式料位計(jì)，使用一段時(shí)間后，發(fā)生故障，嚴(yán)重影響了生產(chǎn)裝置的正常運(yùn)行。
北京康納森儀表技術(shù)有限公司獨(dú)家代理美國(guó)Monitor重錘式料位計(jì)，在國(guó)內(nèi)水泥、電力、冶金擁有廣泛業(yè)績(jī)和良好的服務(wù)，在業(yè)內(nèi)口碑良好。在得知客戶的需求后，立即組織技術(shù)人員攜帶設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)安裝，一次調(diào)試成功，性能穩(wěn)定、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，解決了現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)急需，獲得用戶好評(píng)。

                                     山鋁水泥的正門(mén)                                                        70米高的生料倉(cāng)

                                 現(xiàn)場(chǎng)工作人員正在安裝                                               Monitor重錘料位計(jì)