一、項目簡介
有170多年歷史的法國lafarge（拉法基）公司是目前世界上zui大的水泥生產(chǎn)廠商。自1994年以來，拉法基致力于發(fā)展與中國的合作伙伴關系，不斷加大在中國的投資，并在中國水泥行業(yè)取得巨大的發(fā)展。2005年8月，該公司與中國西南地區(qū)zui大的水泥生產(chǎn)企業(yè)瑞安建業(yè)一起正式宣布合并雙方在中國的水泥業(yè)務，這使作為外資企業(yè)的拉法基瑞安一舉進入國內水泥行業(yè)產(chǎn)能三強。作為拉法基在中國投資zui大的干法水泥生產(chǎn)廠一一成都都江堰拉法基水泥廠（見圖1），于2002年2月正式投產(chǎn)，設計產(chǎn)量為年產(chǎn)140萬噸水泥。都江堰拉法基水泥公司投產(chǎn)初期就依靠先進的生產(chǎn)工藝、地生產(chǎn)效率和有效的成本控制，采用低價策略*打破了成都水泥市場原有的競爭格局。拉法基的市場擴張策略、成本控制策略和產(chǎn)品的技術優(yōu)勢，都有值得國內水泥生產(chǎn)廠商學習和借鑒的地方。
二、挑戰(zhàn)
對于拉法基而言，如何選擇可靠的自動化控制系統(tǒng)及儀表設備是提高產(chǎn)品競爭力成本控制策略的重要內容。在水泥廠中，對各種不同物料倉的連續(xù)物位測量對于提高整個生產(chǎn)線的產(chǎn)品質量、生產(chǎn)效率和安全環(huán)保起著至關重要的作用。
圖1都江堰拉法基水泥有限公司
拉法基曾嘗試過各種不同的物位測量技術以解決這一難題，但是都沒有得到令人滿意的效果，尤其是在熟料倉、同化倉、成品水泥倉等位置，其粉塵極大的特點使很多公司的物位產(chǎn)品都望而生畏。
在使用過重錘式物位計、電容式物位計、導波式雷達物位計等接觸式物位測量方式后，發(fā)現(xiàn)這種方式在使用中除了測量效果不是很理想外，還存在著鋼纜可能被拉斷而影響生產(chǎn)的危險性，因此基本上已經(jīng)放棄了這種接觸式物位測量方式的選擇。
超聲波物位計雖然是一種非接觸式物位儀表，在很多領域應用十分廣泛。但是在成品水泥廠的實際使用中發(fā)現(xiàn)：它很容易受到粉塵的影響。在停止加料的情況下，超聲波能夠在20m的測量范圍內得到測量信號；但是在量程較大（料位較低時）和粉塵嚴重（連續(xù)進料和放料）時，基本上處于失波狀態(tài)而無法正常工作。
拉法基公司一直在尋找一種能夠使整個生產(chǎn)線達到*自動化的可靠的物位測量方式，使工作人員能從危險有害的工作環(huán)境解脫出來，以提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。
三、解決方案
為了選擇合適的可靠的物位測量儀表，成都拉法基工廠大量咨詢了拉法基其他工廠的意見。位于美國密歇根州的alpena水泥生產(chǎn)廠是北美zui大的水泥廠，年產(chǎn)水泥270萬噸，他們的使用經(jīng)驗給了我們很大的幫助。據(jù)介紹，該廠原來也存在著與我們同樣的問題。2001年7月試用了西門子公司當時的新產(chǎn)品sitranslr400后，在熟料倉、同化倉、成品水泥倉等測量工況中取得了非常好的效果。
經(jīng)過慎重比較后，在眾多儀表供應商提供的解決方案中，成都拉法基工廠zui終采用了西門子公司提供的sitranslr400產(chǎn)品作為連續(xù)物位測量解決方案。
sitranslr400是一款24ghz高頻，采用連續(xù)調頻工作方式的微波雷達物位計，zui大量程可達45m，可以*水泥廠中各種不同高度的倉的要求。
除此之外，該物位計還有以下特點：
1）能夠穿透嚴重的粉塵影響，即使在用于諸如熟料、成品水泥、面粉、飛灰等介質的測量應用中，也能得到可靠、穩(wěn)定、準確地物位測量。
2）繼承了西門子妙聲力50多年的物位制造經(jīng)驗而成的先進的回波處理技術——聲智能技術，能夠在各種苛刻的條件下將真假回波信號區(qū)分開來，從而保證物位測量的可靠性。
3）采用較長的喇叭口設計，既方便現(xiàn)場安裝的需要，又能夠得到較小的微波發(fā)射角度，有利于增強回波信號的強度和避開微波雷達物位計發(fā)射范圍內的干擾信號。
4）*的固體型算法。該物位計經(jīng)過西門子公司多年的研究和現(xiàn)場反復實驗，從而使其能夠在水泥等行業(yè)的各個粉塵極大的固體物位測量應用中，始終保持著*的表現(xiàn)。
5）堅固的鋁制外殼設計，能夠滿足各種惡劣的使用工況。
西門子在2005年2月，新推出的固體型lr400在原有的基礎上針對固體物位測量的特點，做了很多改進。如將瞄準器作為微波雷達物位計的標準配置，提高儀表性能的同時不增加任何費用；喇叭口可以根據(jù)客戶的實際需要加長；量程升級至50m等。其外形如圖2所示。
圖2sitranslr400固體型雷達物位計
四、使用效果
在3年多的使用過程中，sitranslr400始終工作穩(wěn)定可靠，完*了在嚴重粉塵工況中連續(xù)物位測量的難題。在熟料倉、水泥倉、同化倉等測量應用中，在連續(xù)加料放料的情況下，通過西門子提供的軟件讀取回波圖形發(fā)現(xiàn)，回波信號基本沒有受到粉塵的影響，信號仍然非常強烈，如圖3所示。
圖3在嚴重粉塵工況下的回波信號圖
sitrnaslr400可靠的性能使成都拉法基工廠在各個重要料倉的物位控制系統(tǒng)實現(xiàn)*地自動化，不再需要工人每天到各個工況惡劣的料倉上使用投尺來檢測料位，也不必擔心類似接觸式物位計拉斷鋼纜的風險，既提高了物位測量的可靠性和準確性，又大大節(jié)省了生產(chǎn)成本，而且還提高了生產(chǎn)的安全性。另外，lr400的設計使用壽命為10年，這一設計特點也使水泥廠的投資成本達到zui大化。由于sitranslr400近幾年在拉法基各水泥廠的成功應用，已經(jīng)成為拉法基公司的推薦產(chǎn)品。
五、經(jīng)驗總結
在水泥行業(yè)使用的各種物位測量技術比較見表1。
表1各種物位測量技術比較
lr400
脈沖雷達
投尺
超聲波
重錘
導波雷達
電容式
v射線
測量方式
微波,非接觸，連續(xù)
微波，非接觸式，連續(xù)
人工，非連續(xù)
機械波,非接觸式，連續(xù)
機械式，接觸式，非連續(xù)
微波，接觸式，連續(xù)
接觸式,連續(xù)
核能,非接觸,連續(xù)
準確性
高
一般
差
一般
一般
高
一般
一般
量程
大，50m
一般為30m，30m以上用拋物面天線
不超過30m
30m（粉塵較小時）
一般不超過30m
zui大35m
zui大35m
小
粉塵影響
基本不受影響
粉塵大時有影響，回波信號較微弱
無
影響很大
無
影響較大，并在掛料的情況工作失常
有影響
無
安裝要求
較低
一般，拋物面天線安裝要求較高
無
較低
較高
較高，經(jīng)常會斷纜
較高，經(jīng)常會斷纜
非常高，對人體有危害
價格
一般
一般
低
較低
較高
較低
低
高
使用壽命
10年設計使用壽命
一般
一般
較短，無法適應高溫高壓工況
短，如使用不當，經(jīng)常埋錘
短，掛料時需經(jīng)常維護；需經(jīng)常斷纜
一般，需現(xiàn)場調試：經(jīng)常維護
一般為5～7年，（與放射源有關）
使用效果
，幾乎用于水泥廠任何工況，是拉法基推薦產(chǎn)品
一般，粉塵大時，信號不太可靠
可靠
可用于原料、石膏等非重粉塵工況
信號比較可靠，但基本已被棄用
一般，逐漸趨于被淘汰
不理想，一般作為物位開關用
可靠，但用得極少
在使用sitranslr400的過程中，我們發(fā)現(xiàn)有兩點需要特別注意，否則可能會帶來意外的影響。
1．防塵處理
（1）故障現(xiàn)象
雖然微波能夠穿透粉塵的影響，但是在一些粉塵嚴重的情況下，揚起的粉塵可能會粘附到雷達波發(fā)射電極上，而導致發(fā)射信號的衰減，甚至*丟失。有時候，揚起的粉塵非常潮濕，甚至會在微波雷達物位計的喇叭口上結成泥塊（見圖4）。一般情況下，只需清除喇叭口內的粉塵和泥塊，就可以恢復儀表的正常使用。
（2）解決方案
1）防塵罩。在大多數(shù)情況下，只需在sitranslr400雷達物位計喇叭口上安裝一個ptfe防塵罩，即可解決此類問題。在常溫情況下，只需選擇普通的塑料薄罩在喇叭口也可達到同樣的效果（見圖5）。
圖4粘結在喇叭口上的泥塊，清除泥塊后恢復正常工作
圖5自制的防塵罩
2）吹掃系統(tǒng)。在粉塵潮濕的情況下，即使使用防塵罩，但還是會有泥塊粘結在防塵罩，定期地更換防塵罩會增加員工的工作量并降低生產(chǎn)效率。選擇西門子lr400的特殊選項一一吹掃裝置后，可以將壓縮空氣定時或連續(xù)地吹到喇叭口內，防止粉塵和濕氣的侵入。
2．安裝位置
（1）故障現(xiàn)象
應避免安裝在靠近進料口、倉壁等位置，以防止由于意外的干擾引起故障。在水泥廠有一個倉的使用中，發(fā)現(xiàn)物位測量儀表的指示總是固定在某個數(shù)值上。西門子工程師到了現(xiàn)場以后，使用調試軟件讀取回波圖形發(fā)現(xiàn)在正常的回波前面有一個較強的虛假回波（見圖6）。回來通過現(xiàn)場的查看發(fā)現(xiàn)，這臺表由于安裝位置選擇合理，是倉壁的一根金屬橫梁被儀表“檢測”到而導致這一故障。
圖6固定干擾引起的虛假回波
（2）解決方案
1）更換至合適的安裝位置
2）選用帶瞄準器的固定性lr400。只需稍微調整瞄準器的角度，可以將固定干擾的回波強度降到zui小，如圖7所示。
注：左圖為未使用瞄準器的回波圖；右圖為使用瞄準器調整10。后的回波圖。
3）利用先進的回波處理軟件將固定干擾消除掉。但一般如果干擾回波較強，或者固定干擾位置在測量范圍“中心”時，采取固定干擾回波抑制的方式可能會帶來“副作用”，而產(chǎn)生較大的測量“盲區(qū)”。在如前故障中，由于干擾發(fā)生的位置較高，應采用回波處理軟件技術“切除”這一干擾。故障消除后使用至今，一直工作穩(wěn)定可靠，充分體現(xiàn)了sitranslr400出色的回波處理能力。
六、結束語
sitranslr400在其3年多的使用過程中，始終工作穩(wěn)定可靠，完*了在嚴重粉塵工況中連續(xù)物位測量的難題。由于拉法基各水泥廠的成功應用，sitranslr400雷達物位計已經(jīng)成為拉法基公司的推薦產(chǎn)品。在每個水泥廠都有大量的應用，有的水泥廠應用數(shù)量上百臺。
新推出的固體型lr400更以物美價廉的優(yōu)勢，對固體物料測量市場進行了一次更大的沖擊，從而進一步確定了sitranslr400在固體物位測量中的。