导波雷达料位计是利用电磁波的特殊性能来进行测量的一种高精度料位测量仪表，具有测量精确、效率高、安装简单等特点。本文介绍了导波雷达料位计在粉煤加压气化装置中的应用、测量原理、常见问题及解决方法。

我国作为煤资源大国，现代煤化工的发展必须立足于自主知识产权的核心技术。在国家科技计划支持下，水煤浆气化及煤化工国家工程研究中心（兖矿鲁南化肥厂）、华东理工大学和中国天辰化学工程公司共同承担了国家“十五”科技攻关课题“粉煤加压气化制备合成气新技术研究与开发”，成功建设并运行了具有自主知识产权的粉煤加压气化中试装置。通过科技部主持的课题专家委员会验收，专家委员会认定“该技术具有自主知识产权，填补了国内空白，工艺技术指标达到了国际先进水平”。“十一五”期间，三方在粉煤水冷壁气化技术方面深入研究，已经取得阶段成果。

粉煤加压气化工艺是以干煤粉为原料的新型气化技术。原煤除杂后送入磨煤机破碎，同时由经过加热的低压氮气将其干燥，制备出合格煤粉存于料仓中。加热用低压氮气少量放空，大部分可循环使用。料仓中的煤粉先后在低压氮气和高压氮气的输送下，通过气化喷嘴进入气化炉。气化剂氧气、蒸汽也通过气化喷嘴进入气化炉，并在高温、高压下与粉煤进行气化反应。出气化炉的高温合成气经水激冷和洗涤后供用户。熔融灰渣在气化炉激冷室中被激冷固化，经锁斗收集，定期排放。粉煤加压气化工艺中煤粉输送控制系统是关键技术之一，为保证气化反应连续、稳定的进行，必须选择合适的煤粉料位计。

1、煤粉输送系统流程简介
煤粉输送系统由粉煤料仓、粉煤输送罐和粉煤加料罐组成。由粉煤料仓向粉煤输送罐内输送煤粉，粉煤储罐装满后，充氮气加压，将煤粉输送至粉煤加料罐中，加压后的煤粉从粉煤加料罐由氮气（二氧化碳气）输送至气化炉烧嘴。

煤粉料位有别于液体液位，同一容器内的液位一定是水平的，而料位却不一定在同一水平面上，这个差异会给生产带来影响，严重时可以导致系统跳车。为避免这种现象的发生，就必须保证煤粉料位必须高于一个料位值，不可使料位处于一个低值，否则容易使煤粉“走空”。但也不允许料位太高，因为高料位时加入的煤粉会导致“满罐”，这样会使煤粉切断阀在充满煤粉的环境中关闭，从而增加了阀门磨损，降低了阀门使用寿命。所以在生产过程中，粉煤加料罐的料位要保持在一定范围内，这就要求对各煤粉储罐料位进行连续、准确测量，我们选择了昌晖仪表制造有限公司导波雷达料位计。

料位计测量的目的主要有两个：一是通过物位测量来确定容器中的原料、产品或半成品数量，以保证连续供应生产中各个环节所需的物料或进行经济核算；另一个是通过物位测量，了解物位是否在规定的范围内，以便使生产过程正常进行，保证产品的质量、产量和生产安全。

2、导播雷达料位计简介
导波雷达料位计利用了电磁波的特殊性能来进行料位检测，其示意图见图1。
 

图1  导播雷达料位计正确的安装位置

导波雷达料位计由发射装置和探测装置组成，导波料位计的发射装置可以发射一种特殊的电磁波，电磁波的物理特性与可见光相似，以光速传播，且传速不受温度、压力、蒸汽等介质特性的影响。雷达料位计采用发射—反射—接收的方式工作，发射率取决于被测介质的传导率和介电常数。电磁波可以穿透空间氮气、粉尘等干扰源，遇到障碍物易于被反射，被测介质导电性越好或介电常数越大，回波信号的反射效果越好。

导波雷达料位计采用HART通讯协议，可通过计算机、手持通讯器进行组态，通过仪表测量和回波曲线来调整参数、判断故障。

3、导波雷达料位计的测量原理
导波雷达料位计是基于时间行程原理的测量仪表，发射装置发出高频脉冲并沿着探测组件（钢缆或钢棒）传播，当脉冲遇到物料表面时反射回来被导波雷达料位计内的接收器接收，根据距离与脉冲时间形成之间的正比关系计算得到距离，并通过电子部件将距离信号转化为物位信号。

导波雷达料位计的测量过程描述如下：
①导波雷达料位计发射装置发出高频脉冲并沿着探测组件（钢缆或钢棒）传播，反射的脉冲信号沿缆绳传导至仪表电子线路部分，微处理器对此信号进行处理，识别出微波脉冲在物料表面所产生的回波。正确的回波信号识别由智能软件完成，距离物料表面的距离D与脉冲的时间行程T成正比：D=C×T/2，其中C为光速。如图2所示，因空罐的距离E已知，则物位L为：L=E-D

图2  导播雷达料位计测量原理示意图

②通过输入空罐高度E（E=零点），满罐高度F（F=满量程）及一些应用参数来设定，应用参数将自动使导波雷达料位计适应测量环境。导波雷达料位计内部的微处理器将物位转换为4-20mA的电信号输出。

4、导波雷达雷达料位计的安装
导波雷达料位计若安装位置不合理，将引起干扰回波，使仪表测量不稳定或测量不准确。此时需重新定位，优化雷达回波质量，减少干扰回波。导波雷达料位计安装要求如下：
①导波雷达料位计要垂直于物料表面安装，使雷达波尽可能反射回去，减少能量损失。
②导波雷达料位计最佳安装位置在容器半径的1/2处，防止罐壁上所装仪表生产干扰回波。
③导波雷达料位计不得安装在进料口上方，以免产生虚假反射。
④导波雷达料位计要避免安装在有很强涡流的地方。如：由于搅拌或很强的化学反应等，建议采用导波管或旁通管测量。
⑤不要把导波雷达料位计装在拱形顶罐或卧罐的中心位置，否则易使回波丢失。

5、导波雷达料位计应用中常见问题及处理方法
在实际应用中，导波雷达料位计的常见故障多是由干扰回波引起，常见故障及处理方法如下：
①导波雷达料位计无指示
处理方法：查电源、通讯电缆是否正常。
②导波雷达料位计有故障代码
处理方法：清除故障代码，若清除不了，参照故障代码列表进行相应处理或与厂商联系。
③导波雷达料位计指示不稳定、不正确或无回波
处理方法：这多数由干扰回波引起，除选择功能强一些的雷达料位计或导波雷达、最佳安装位置、合适的天线类型和稍大的尺寸外，还可选带处理干扰回波功能强的多回波处理软件的仪表，具体处理方法有虚假回波抑制、虚假回波寄存，使干扰回波与实际表面回波得以分离。
④导波雷达料位计断缆现象
连接天线探头的钢缆断裂，主要原因是罐内温度高、压差较大，钢缆往复的拉伸弯曲，加速了钢缆的断裂。
处理方法：如钢缆长度够用，可重装探头并将到顶信号条形磁钢位置从新调整好，可继续使用。如钢缆不够长时，可按以下方法处理。
a、导波雷达料位计在待测状态下切断电源，在钢缆末端与变送器连接处，可以用金属胶和环形卡箍固定。另外还可以通过把钢缆与一螺母进行焊接，用螺栓固定在导波雷达料位计变送器上。
b、安装新钢缆
将钢缆一端穿进圈线轮底部圆孔，把钢缆对接，然后用钢扎头紧固，再一圈一圈逆时针向上环绕。新钢缆一定要绕紧，排列整齐，否则会夹绳发生故障。
⑤天线探头挂料
介电常数很小的挂料在干燥状态下对测量无影响，而介电常数很高的挂料则对测量有影响。可用压缩空气吹扫（或清水冲洗）。还可用酸性清洗液清洗碱性结疤，但在清洗期间不能进行料位测量。

导波雷达料位计是目前各类料位测量仪表中适用范围最广、测量精确、维护方便的料位测量仪表。昌晖导播雷达料位计在粉煤加压气化装置中的成功应用，提高了煤粉料位的准确测量，保证了生产安全。 
《导播雷达料位计在粉煤加压气化装置的应用与维护》文章作者为山东滕州水煤浆气化及煤化工国家工程研究中心：徐军、李磊、王中蒙、侯成军等工程师共同撰写。