費漢斌，呂富元，劉憲琨，高玉寶，閆? 鵬 (金能科技股份有限公司，山東 德州 251100)
摘? 要：隨著自動化技術的成熟發展，工業自動化儀表技術廣泛應用于各行各業，人們也更加體會到自動化帶給行 業發展的便捷優勢。現如今料位檢測儀表形式、種類、方法多種多樣，各自有各自的測量優勢，文章簡要分析了在炭黑生 產過程中粉狀炭黑料位檢測的幾種常用儀表的優缺點。
關鍵詞：炭黑料位檢測;稱重傳感器;雷達物位計;放射性物位計;粉罐
1? 引? 言
炭黑生產線粉狀炭黑緩沖罐(粉罐)的作用主 要是為了起到粉狀炭黑緩沖以及粉狀炭黑增密的 作用，其中粉罐料位計的使用是計量粉罐內部炭 黑的存量，以確保炭黑生產過程中，炭黑造粒系統 的相對穩定運行，避免造粒下料不穩定。在炭黑 濕法造粒工藝流程中，料位檢測是否準確是保證 濕法造粒機進炭黑量和造粒水量、粘結劑量的比 值穩定，造粒效果是否穩定的重要原因。粉狀炭 黑的密度很小僅為0.039-0.045g/cm3 空隙容積也在 93%以上，并且粉狀炭黑是一種粒徑很小，比表面 積很大的工藝介質，有很強的吸附性。為避免炭 黑在出現掛壁現象造成流通不順暢，或出現架橋 現象，多數炭黑儲罐內都增加攪拌裝置，而攪拌后 的炭黑有易被壓實結塊，儲罐上部空間又充滿了 空隙較大的粉狀炭黑。由此可見在炭黑儲罐的不 同位置，炭黑有不同的狀態，炭黑料位的檢測難以 選擇合適的料位檢測儀表。
2? 料位測量分析
根據粉狀炭黑儲罐內部攪拌的安裝形式的不 同，我廠目前采用的測量方式大體分為以下三類：
2.1 采用稱重傳感器測量
稱重傳感器按轉換方法分為光電式、電磁力 式、電容式、磁極變形式、振動式、電阻應變式等 多個種類，目前市面上以電阻應變式使用最廣。 在粉狀炭黑儲罐應用上多采用四個電阻應變式稱 重傳感器配稱重控制器組成測量系統，現場顯示 重量并輸出至 DCS，供生產控制參考。安裝方式 如右圖：
此類測量方式不受測量物料的影響，溫度、壓 力、密度、粘度的變化不會影響計量結果。但是由 于工藝流程的限制，上下游設備的連接不可避免 的會產生應力，影響料位的檢測，需要多頻次的去 皮、校零等維護操作。使用稱重系統測量有抗偏 載性能好、固有線性好、安裝方便、故障率低、制 造成本低等優點，但同時存在重心較高、過載能力 較差，大秤量的稱重傳感器難以達到高的準確度 等級、需要多頻次校驗維護量大等缺點。在工藝 要求精度不是很高的場合，使用稱重系統測量料 位比較普遍。
2.2? 雷達物位計測量
雷達物位計是基于時間行程原理的測量儀 表，雷達波以光速運行，運行時間可以通過電子部 件被轉換成物位信號。探頭發出高頻脈沖在空間 以光速傳播，當脈沖遇到物料表面時反射回來被 儀表內的接收器接收，并將距離信號轉化為物位 信號。目前市面上高低頻率的雷達物位計比比皆 是，測量范圍也相對較廣，通常在較為苛刻的工況 能夠滿足測量需求。應用場合有最大的特點是惡 劣工況下使用效果較好，無論是有毒介質，還是腐 蝕性介質，也無論是固體、液體還是粉塵性、漿狀 介質，它都可以進行測量。此類物位測量具有：快 速精準測量，量程范圍大、有很好的抑制功能、抗 干擾能力強、耐腐蝕、耐高溫、操作簡單等優點， 在非接觸式測量儀表領域中測量精度較高，精確 可靠分辨率可達 1mm，競爭優勢凸顯。但雷達物 位計對儀表安裝有著較高的要求：離罐壁為罐直 徑 1/6 處，最小距離為 200mm、不能安裝在入料口 的上方、不能安裝在中心位置。另外若罐底為凹 型或錐形，當物位低于此點時無法進行測量、若介 質為低介電常數當其處于低液位時，測量精度不 可靠等等。在粉狀炭黑儲罐物位測量過程中，相 對于稱重系統測量，雷達物位計測量精度較高，安 裝相比之下較為簡單，適用于在料位較高時的精 確測量，但同時必須低于雷達物位計的盲區以下， 如果儲罐容積較小的話，雷達物位計的測量范圍 會相對較窄，對控制的穩定性要求較高。同時因 儲罐上方空間內充滿空隙較大的粉狀炭黑，在這 類粉塵的工況中顯示數值偶爾會有跳動，必須經 常清理喇叭口內囤積炭黑粉塵，否則料位顯示偏 差較大。另外，由于粉狀炭黑介電常數較低、儲罐 底部為錐形且內部安裝有攪拌裝置，當料位較低 時測量精度不可靠或無法測量，造成生產效率降 低。出現虛假料位會對生產系統的穩定造成影響， 一旦測量不準確導致料位過高，下料通道產生堵 塞，將會有停車的風險。
2.3? 放射性物位計測量
放射性物位計原理利用輻射源本身基于γ射 線對不同物質產生不同衰減的理論，將放射源置 于一防護容器內，放在被測容器的一側，在被測 容器的另一側裝有一檢測器。當γ射線穿透容器 時，接收器接收到的 γ 射線量的大小取決于射線 穿透容器中物體后的衰減量，物位越高，衰減越 大。接收器將 γ 射線量變為光脈沖信號，再由光 電倍增管轉換為電脈沖信號。放射性物位計適用 于傳統測量儀表不能解決的測量問題。安裝如右 圖所示：
優點：放射性物位計準確度高，維護量極小， 運行穩定可靠。
缺點：主要問題在于國家和環保部門對放射 性同位素與射線裝置的管理很嚴，要經過一系列 的審批手續方可應用，使用不當會對人員造成放 射性輻射傷害，同時，維修人員必須經過培訓并 獲得許可證才能維修這種儀器，其次是廠家運行 維護人員對放射性裝置的心里恐懼，對核輻射物 位計的安全性沒有充分認識。所以一部分廠商會 拒接使用此類儀表。目前使用的放射性物位計多 屬于在中國豁免放射源，同樣能取得理想的測量 效果。
3? 結束語
經對三種料位計現場實際應用后對比分析， 在測量領域各有所長，實際設備形式決定測量方 式的選擇。測量精度上放射性物位計、雷達物位 計相對較高，但是使用維護和性價比上稱重系統 占絕對的優勢。料位的準確計量給系統調節提供了可靠的參考依據，避免出現粉罐料位過高，造 成炭黑泄漏以及系統堵料的影響，同時也大大改 善了粉罐下料、緩沖的能力，使造粒系統串級控 制更加穩定。并且對造粒后的細粉改善也較為明 顯，準確計量能夠減少造粒細粉回收量約2%，節 約造粒水和干燥用煤氣量，直接節約成本約 15 元 / 小時。
參考文獻
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