一 前言

物位的測量，一直是工業自動化領域需要解決的問題之一。火電廠電除塵，除灰系統中料位的準確的測量十分重要。

目前好多電廠由于料位計不好用，輸灰系統大多采用時間控制，而且由于灰斗下料速度不穩定，從安全角度考慮，時間都設定的比較保守。

結果就是導致每次倉泵輸送的灰都很少，用掉的壓縮空氣卻很多。當灰量比較大時，就來不及排灰，使得灰斗內大量積灰。另一個副作用是，加大了輸送每噸灰塵的耗氣量，增加個對排灰管道，閥門的磨損。曾經，某電廠的電除塵器發生了坍塌事故，其原因是因為灰斗都裝滿了，料位計卻沒有報警，導致坍塌。當然事后分析主要原因是除塵器廠家提供的支撐鋼材不達標，無法承受當時的荷載，但如果當時料位計能夠準確報警，操作人員通過適當的操作，也許就可以避免如此嚴重的事故。

那么，采用何種物位測量產品能夠真實的反應現場實際工況下火電廠中灰斗，倉泵，灰庫的料位呢?

二 原理

火電廠中目前采用的測量料位的產品主要有超聲波料位計，雷達料位計，射頻導納物位計，重錘式料位計，還有無源核子料位計。下面先了解他們的測量原理。

超聲波料位計：

音波發射頭能發射一束強烈音波脈沖，當此音波達到物料表面時會有反射波傳回發射頭，此反射波經由發射頭轉換成電氣信號，然后被送到超聲波控制器，由控制器計算音波反射傳送時間，再轉換成料位或距離。

雷達料位計工作時的基本原理和超聲波料位計一樣：發射-反射-接收，不同的是采用的為雷達波。

射頻導納料位計：

所謂射頻導納，導納的含義為電學中阻抗的倒數，它由電阻性成分，電容性成分，感性成分綜合而成。而射頻即高頻無線電波譜，所以射頻導納可以理解為用高頻無線電波測量導納。儀表工作時，儀表的傳感器與管壁及被測介質形成導納值，物位變化時，導納值相應變化，電路單元將測量導納值轉換成物位信號輸出，實現物位測量。射頻導納料位計有射頻導納連續料位計和射頻導納物位開關兩種，前者輸出模擬量信號，后者輸出開關量信號。

重錘式料位計：智能電機傳動系統控制著系在不銹鋼鋼纜上的重錘向下降，重錘接觸介質表面的瞬間停止下降，而后重錘式料位計改變電機的傳動方向將重錘收回。測量過程中，重錘式料位計通過雙光學傳感器的計量，獲取料位信號。

  這里重點介紹下無源核子料位計，首先要知道什么是γ射線，他是原子核能級躍遷蛻變時釋放出的射線。γ射線有很強的穿透力，在穿過物質時，強度減弱與物質的密度密度相關，符合指數規律。主要機理是γ射線光子與物質發生光電效應，康普頓效應和電子對效應后損失其能量，從原射線束中消失。

  核子料位計就是利用γ射線這三種效應的原理。所謂無源，即無放射源。傳統的核子料位計忽略自然環境中廣泛存在的微量的天然放射性核素，利用人工放射源發出的強度遠大于環境的γ射線。當物料位置發生變化，高于或低于探測器和源容器的安裝位置，探測器探測到的放射源發出的γ射線的強度有所不同。由此判斷物料是否到達安裝位置。而無源核子料位計是不需要設置人工放射源的，充分利用自然環境中廣泛存在的微量天然放射性核素。當物料位置發生變化，物料數量的多少，與探測器距離的遠近發生變化時，探測器測量到的物料自升的γ射線時不同的，由于物料的屏蔽作用，當物料位置發生變化時，穿過容器的γ射線強度也會發生變化。

由此可見，無源核子料位計只是用了核方法，沒有輻射防護的必要。

上述幾種料位計哪些適合測量火電廠電除塵器，除灰系統中相關設備的物位呢？

三 對比

首先說電除塵器的灰斗和輸灰系統的倉泵，由于工藝設備及流程的原因，無法采用頂裝式，故超聲波料位計，雷達料位計，射頻導納料位計，重錘式料位計不能采用。那么采用側裝的射頻導納料位開關和無源核子料位計呢，它們有哪些優缺點呢，從安裝方法來說，射頻導納料位開關必須在設備本體上開孔，把探頭伸進去做接觸測量。

設備內部環境惡劣，特別是電除塵灰斗，內部溫度160℃以上，而且灰塵無法避免的附著在儀表探頭上，盡管射頻導納料位開關在設計上使用了*抗粘附電路，采用多參量的測量，交流鑒相采樣器的實現手段從數學理論上解決了在開關掛料上的問題，采用的材料也可以抗磨損，但在如此惡劣的工況中，難免會出現誤報警和損害。

從成本上講，雖然射頻導納料位開關相比較便宜，但經常需要更換，維護量大，總體投資費用會比無源核子料位計高，而無源核子料位計無需與被測介質接觸，環境因素再惡劣對它也沒有絲毫影響，不存在磨損的問題，它測量的是安裝位置的灰的總量，容器壁掛灰量與真實的料滿畢竟再總量上有很大差異，所以能分辨到底是掛料還是料位真的到了，避免了掛料問題，且維護更換方便，不影響本體運行。還有個方面，射頻導納料位開關僅能夠輸出開關量信號，而無源核子料位計不僅能夠輸出開關量，還能輸出模擬量，雖不能實現連續料位的測量，但是可以準確的反映出測點位置灰位的變化過程，十分有利于運行人員了解系統的運行狀況。

  另外，射頻導納料位計再使用前需要調試，調試時，需要經過有灰和無灰兩種狀態，才能準確的標定料位計。所以在調試時，特別時在過168時，讓積灰到高位測量點，而這個時候料位計還處于調試狀態，不能可靠指示灰位，對系統運行有一定的風險。

  那么在灰庫的料位測量中，哪些料位計比較適用呢？灰庫高度高，空間大，飛灰嚴重，而超聲波料位計無法穿透重粉塵，無法正常工作，因此不能選用。若采用雷達料位計，系統運行一段時間內會在喇叭口結上很多灰塵，影響測量，雖然可以采用加裝吹掃裝置的方法，但是無法*解決積灰，還需要定期清灰，增加儀表維護量，所以不太適用。重錘式料位計有抗粉塵干擾能力，不受介質介電常數，電導率，導熱率影響的優點，用來測量灰庫料位還是比較適用的，不過安裝時要盡量避開下料口，障礙物等干擾因素，還有它具有機械部分，雖結構簡單，但難免發發生斷鏈等機械故障。

  射頻導納料位計前面提過，有很好的抗磨損，放掛料，抗沖擊，抗高溫和腐蝕的能力，但是它屬于接觸類的測量儀表，這點是無法和無源核子料位計相比的。可是在灰庫的連續料位的監視上，無源核子料位計是無法實現的，但由于無源核子料位計不僅僅是對當前設備中料位的高低判斷，還能夠反應出測點位置的料位變化，可以通過在灰庫上高低不同的位置，安裝多個無源核子料位計，從而可以判斷灰庫料位的大致變化，達到間接的連續料位的監視目的，當然這樣就提高了一次投入的成本。

四 結束語

可見無源核子料位計在火電廠除塵，除灰系統中料位測量上有很好的優勢，能夠提高系統運行的可靠性，降低維護費用，起到節能降耗的作用。現在越來越多的電廠用戶對無源核子料位計在除塵除灰系統上測量的準確性，維護的方便性得到了認可。既然無源核子料位計在測灰位上有這么好的*性，那么在其他的物位測量上，比如煤粉倉，煤斗的測量是否有好的結果呢，根據廠家和用戶的介紹，無源核子料位計在煤位的測量不理想，還需要進一步的探索和研究。