物位計(jì)是指對容器中固體物料高度的變化進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測的儀表。 此種儀表通常輸出4-20mA或1-5V的標(biāo)準(zhǔn)信號與顯示儀表或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)連接，也可以通過RS-485或Modbus/Profitbus/Hart現(xiàn)場總線方式與計(jì)算系統(tǒng)相連接。

各種物位計(jì)的工作原理：

一、接觸式測量儀表

1.重錘式料位計(jì)料位探測過程由控制器 接近開關(guān)PRCMT18-5D0 發(fā)出的信號來控制，當(dāng)傳感器接到探測命令時(shí)，電機(jī)正轉(zhuǎn)，經(jīng)蝸輪、蝸桿減速后帶動(dòng)齒輪軸和繞線筒轉(zhuǎn)動(dòng)，使鋼絲繩下放，帶動(dòng)重錘由倉頂下降，當(dāng)重錘降至料面被測面托起而失重，鋼絲繩松弛，靈敏杠桿動(dòng)作使微動(dòng)開關(guān) 微動(dòng)開關(guān)MS-1743 接觸，控制器得到該信號即發(fā)出電機(jī)反轉(zhuǎn)命令，重錘上升返回，直到碰頂開關(guān)電機(jī)停轉(zhuǎn)，重錘回到倉頂原位置完成一次探測過程。此過程中控制器通過檢測繞線筒的圈數(shù)計(jì)算出重錘從倉頂?shù)搅厦娴木嚯x。

2.電容式料位計(jì)原理是插入料倉的電極與料倉壁之間構(gòu)成電容器，當(dāng)倉內(nèi)物料料位變化引起電容量的變化，通過轉(zhuǎn)換電路得到相應(yīng)的控制信號。

3.阻旋式料位計(jì)基本原理是同步微電動(dòng)機(jī)減速后，帶動(dòng)檢測葉片以2.5～5r/min的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，當(dāng)被測物料的料位上升使葉片轉(zhuǎn)動(dòng)受阻，檢測機(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)開關(guān)動(dòng)作，發(fā)出有料位信號。隨后另一個(gè)微動(dòng)開關(guān)動(dòng)作，切斷電動(dòng)機(jī)電源使其停轉(zhuǎn)。只要此料位不變，該狀態(tài)便一直保持下去。當(dāng)料位下降至葉片失去阻擋時(shí)，檢測機(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)開關(guān)動(dòng)作發(fā)出無料信號，只要沒有物料阻擋檢測葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)，其狀態(tài)也將一直保持下去。

二、非接觸式測量儀表

1.γ射線料位計(jì)工作原理是在料庫一側(cè)設(shè)置同位素源，另一側(cè)設(shè)置探測器，同位素源向探測器定向發(fā)射γ射線，若庫內(nèi)料面低于它，探測器檢測料空信號；若料面高于它，則物料遮擋、吸收γ射線，得出料滿信號。

2.超聲波料位計(jì)主要利用回波測距原理，通過測量換能器發(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。該料位計(jì)適用于塊狀、顆粒狀的固態(tài)料位測量。

3.雷達(dá)料位計(jì)利用回波測距原理，其喇叭狀或桿式天線向被測物料面發(fā)射微波，微波傳播到不同相對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，測出傳播時(shí)間即可得知距離。

兩種工作模式：

A、脈沖波（PULSe）方式：大多數(shù)脈沖式雷達(dá)料位計(jì)采用的微波頻率為5.8GHz，輻射角較大，精確度約為0.2～0.3[%]F.S.，一般中檔以下的微波物位計(jì) 執(zhí)行元件NSTMB32-150 都用此方式。

B、調(diào)頻連續(xù)波（FMCW）方式：測量線路較復(fù)雜，精確度較高可達(dá)0.1[%]F.S.，干擾回波也較易去除。

4.導(dǎo)波式雷達(dá)料位計(jì)此為雷達(dá)料位計(jì)的一種變型，通常采用脈沖波方式工作。與雷達(dá)料位計(jì)不同微波脈沖不是通過空間傳播，而是通過1根（或2根）從倉頂伸入、直達(dá)倉底的導(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。

物位計(jì)選型指南

雷達(dá)料位計(jì)選型：

1．脈沖型和調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)

用于測物位的雷達(dá)料位計(jì)通常分為兩類：脈沖型雷達(dá)(Pulse)和調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)（FMCW）。在過程監(jiān)測場合主要選用脈沖型雷達(dá)，由于其頻率較低（6.3GHz），并且在天線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮了冷凝、積料等影響，還能利用超聲波料位計(jì)中的回波信號處理，在有攪拌器等復(fù)雜工況中也能識(shí)別有效回波，價(jià)格相對也較便宜，故在水泥行業(yè)中主要采用了以VEGA公司為代表的VEGAPULS型脈沖型雷達(dá)和E+H的Micropilot M FMR型，調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)由于發(fā)射功率大，量程大，價(jià)格也有較大下降，而且可靠性高，故最近在水泥行業(yè)已較多采用了以SIEMENS公司為代表的LR型調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)。

2．顆粒狀物料的選型

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、頁巖等，其半成品熟料也是顆粒狀物料，儲(chǔ)存在庫或倉里，都存在物料的安息角，但也有反射介面。根據(jù)入料和卸料所形成的物料安息角和表面情況，在確定有效量程后，建議采用非接觸型的雷達(dá)料位計(jì)，即帶有棒形或號角形天線的料位計(jì)。如用接觸型的雷達(dá)料位計(jì)，會(huì)產(chǎn)生對纜繩較大的下拉力，造成事故。根據(jù)水泥廠信息反饋，號角形天線的料位計(jì)回波更強(qiáng)，精確度更高（±0.2~±1% F.S）,常用型號為PULS54或SITRANS LR400。

3．粉狀物料的選型

在水泥廠和粉磨站水泥庫一般有4~8個(gè)，在水泥廠還有生料均化庫和粉煤灰?guī)?，這些物料全是粉料，非常難測其料位。在庫里的粉料表面非常疏松，微波反射相當(dāng)困難，為此建議采用接觸型雷達(dá)料位計(jì),也可選用大法蘭的帶有號角天線的非接觸型雷達(dá)料位計(jì)，較典型的產(chǎn)品有VEGA-flex52K和E+H的FMP40纜式雷達(dá)料位計(jì)，它實(shí)際上是把纜繩既當(dāng)天線又作導(dǎo)波管，合二為一，微波脈沖從探頭發(fā)出后沿纜繩傳播，當(dāng)脈沖遇到物料表面時(shí)會(huì)被反射回來，其量程可達(dá)35m，被測物料的介電常數(shù)ε最低為1.6,另外纜繩的耐磨和忍受的最大下拉力，能滿足水泥廠各類粉料庫的檢測要求。目前已有許多水泥廠用纜式雷達(dá)料位計(jì)測量水泥庫和粉煤灰?guī)斓牧衔?，取得較好的效果，如海螺荻港、浙江三獅、陜西耀縣、甘肅祁連山等水泥廠。由于均化庫的工況復(fù)雜，建議采用VEGA-PULS68或西門子的產(chǎn)品，型號為SITRANS LR400，24GHz，量程最大為45m，四線制。

4．二線制

目前使用的雷達(dá)料位計(jì)大多是一體化的產(chǎn)品，由二線制供電，可直接接控制系統(tǒng)的模塊，輸出4~20mA的模擬信號，可節(jié)省大量電纜；同時(shí)還提供HART數(shù)字信號和各種協(xié)議的現(xiàn)場總線的數(shù)字通信功能，和計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)連接非常方便，既可在現(xiàn)場調(diào)試；也可用PC 機(jī)在控制室調(diào)試，如組成FCS系統(tǒng)還可在操作員站調(diào)試。

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