论文部分内容阅读
摘 要：在工业生产中，料位开关作为基本的仪表得到了广泛的使用，但在使用过程中经常会出现异常情况，例如产品工作异常，料位开关无法正常使用，严重影响到了企业的生产工作，经排查很多都是对产品使用不当或是安装不当所造成的。本文通过对料位开关使用过程中常见问题进行阐述，结合笔者实际工作经验，提出料位开关使用改进措施。
关键词：氧化铝厂；料位开关；常见问题
中图分类号：TQ172.8 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）14-0220-02
前 言
在我厂，核仪表主要应用于氧化铝厂测量料位、料位开关、密度，分布在原料车间，溶出车间，蒸发车间，分解车间，还有焙烧平盘，其中溶出车间占了很大一部分，主要用于溶出缓冲罐的限位测量，闪蒸槽的连续料位测量，其他车间的核仪表都是用于密度测量。核仪表主要由γ射源和Gammapilot M两部分组成，但不同的应用有不同的工作原理。笔者的主要工作是密度计调校，关闭射源、打开射源。由于核仪表有辐射，而Gamma射线是一种很强的电磁波。我们人体在自然界中都受到各种各样的辐射，不过都很小，通过比较我们了解到电离辐射对人体伤害的重要性。其中最重要的一个就是人的辐射剂量的限制，被辐射的剂量在人体内是一个积累的量，一个人一生辐射的照射量不能超过400msv，普通人的辐射剂量标准是6msv/a，我国控制在5msv/a，工作人员不能超过20msv/a。所以在我们工作的过程中，能尽量避免照射的就尽量去避免，辐射的防护主要有3个基本措施：①屏蔽，屏蔽是一个重要的环节，做到有效的屏蔽才能保证自己与别人都不受到无必要的伤害；②时间，减少在辐射范围内逗留的时间，可以缩短所受到的辐射伤害；③距离，一般来说，距离越远所受到的伤害就会越小，在我们厂的核仪表中，射源都属于4类源，在屏蔽所允许的范围内是1m。
1 料位开关的类型
1.1 射频导纳式物位控制器
射频导纳式物位控制器的工作原理为：基于高频技术，通过电子线路在探头上产生一个小功率射频信号，敏感元件为探头，电子线路接收来自物位介电常数引起的信号变化，及时做出相应的反应。因为这些反应包括电导量的变化和电容量的变化，所以电子線路处理的是阻抗和容抗的综合变化信号，处理完成后就转化为开关信号进行信号的输出处理。射频导纳式物位控制器在电容测量的基础上发展起来的，测量结果更为精准，防挂料性能更佳，工作更加可靠。一般情况下，射频导纳料位开关可以用于斗提底部、各种存储库和篦冷机灰斗等部位。
1.2 音叉式料位开关
音叉式料位开关被广泛的应用于工业现场，它具有灵敏度高、不怕挂料和不怕冲击的特点。音叉式料位开关的工作原理为：基于安装在音叉基座上的一对压电晶体，促使音叉在一定共振频率下振动。在被测介质和音叉相互接触时，音叉的振幅和频率就会改变，智能电路会检测、处理这些细微的变化，并且将其转换为一个开关信号。一般而言，音叉式物位开关采取侧装的方法进行安装，如若两级之间堆积了大量的大颗粒物料，就会引起误动，所以这个料位开关比较适合小颗粒物料和粉料的测定。
1.3 电容式料位开关
电容式料位开关一般用于液态、粉末状、颗粒状和块状物料的测量。电容式料位开关的工作原理为：把无线电频率施加在探头上面，连续分析周围的环境，因为所有介质的导电性和介电常数都异于空气，所以在探头接触到介质时，就会引起微小电容量的变化，这个变化会被电路检测到，并被转换成为开关信号进行输出。
2 限位开关的工作原理
2.1 物位限位探测原理
γ射源和Gammapilot M分别安装在容器相对的两侧，其安装高度就是期望的限位高度。Gammapilot M将接受到的辐射强度转换为一个百分数。0%代表射线通路完全畅通，即物位低于限位值。100%代表射线通路完全被覆盖，即物位高于限位值。
2.2 信号计算
物位限位探测输出信号是在零和满刻度之间（如4...20mA）的线性信号，并可进入控制系统计算。如果需要继电器输出，E+H的过程变送器可以提供：RTA421：用于非防爆场合，不带WHG和SIL认证；RMA421：用于防爆场合，带WHG和SIL认证。
左：物位限位探测中输出信号是在零和满刻度之间的线性信号；右：如果需要继电器输出，E+H的过程变送器RMA422（或RTA421）可以提供。
在与RMA422连接时的防爆认证中，需要遵守以下安全指南：①XA303F：Gammapilot M的ATEX II2G认证；②XA304F：Gammapilot M的ATEXII2D认证；③XA003R：RMA422的ATEX II（1）GD认证。
在与RMA422连接时的SIL认证时，需要遵守：①依据IEC61508标准Gammapilot M符合SIL2；②依据IEC61511标准RMA422符合SIL2。
2.3 测量范围
物位限位检测：物位限位探测测量范围近似为点探测。它由闪烁棒的厚度来确定（约为40mm）。
2.4 安装条件
限位检测的安装条件：①在限位检测中，Gammapilot M应在希望的限位点高度上水平安装；②源盒的放射角必须精确地对准Gammapilot M的测量范围。遵守Gammapilot M的测量范围标记；③射源保护器和Gammapilot M与容器之间应尽可能的接近。任何进入放射角范围内的通路都必须阻断以防止人或身体的任何部分（手、手臂、头）进入放射区；④为了延长使用寿命，Gammapilot M应该避免被日光直接照射，如需要应安装遮阳罩。
2.5 操作条件
限位检测推荐使用发射角为α=5°的QG020/100型源盒，如果使用大的发射角（20°或40°），应确保射线水平。为此QG020/100采用小孔水平定位安装。 3 限位开关标定方法
3.1 背景标定
限定开关标定时，满足以下情况：放射源关闭。尽可能完全覆盖辐射路径。为了记录在Gammapilot M安装位置的自然背景辐射，需要进行背景标定。将会从所有测量脉冲率中自动减去背景辐射脉冲率，也就是说：只计算和显示从应用放射源发出的脉冲率。与应用放射源的辐射不同，背景辐射在整个测量过程中几乎保持不变。因此，不服从Gammapilot M的自动衰减补偿。
3.2 覆盖标定
满足以下情况：放射源开启；尽可能完全覆盖辐射路径；在标定过程中，如果不能完全覆盖辐射路径，还可以关闭放射源再进行覆盖标定，这是模拟完全覆盖的一种方法。这种情况下，覆盖标定与背景标定一样。因为背景辐射的脉冲率自动的被扣除，显示的脉冲率应该为0cps。
3.3 空置标定
满足以下情况：放射源开启，尽可能排空罐内料浆。限位开关在我厂主要应用于料位报警，其装置安装于溶出工段缓冲器上，实现料位的低报、高报、高高报的报警。
4 料位开关常见问题
在工作过程中易遇到以下几种状况，现列举出来，以供交流。
（1）电源供电不正常，表现为指示灯不亮，料位开关不工作。应检查线路连接通断情况、电源开关是否合上，恢复电源正常供电。
（2）料位报警，用r辐射辐射仪检测是否误报。如是误报检查料位转换开关，料位一体化变送器，信号隔离器，进行调校或复位。如果不是误报，则配合工艺人员对缓冲罐的进行排汽（低料位）、压气（高料位）处理，消除报警。
（3）连锁设备不能启动，主要存在于停汽检修进行作业恢复信号时，信号线接错（低料位转换开关为有料断开，没料闭合。高料位转换为有料闭合，没料断开。高高料位转换为有料闭合，没料断开），使高低报警信号连接错误，造成连锁设备不能启动。
（4）连锁设备启动后迅速跳停，主要存在于停汽检修进行作业恢复信号时，高高报、高报、低报料位信号线交叉接错时，表现为投入流程使用時，连锁设备迅速跳停。
（5）缓冲罐高低料位出现交叉频繁报警，其表现有：正常报警，表现为生产控制不当，引起液位波动过大；高低料位的脉冲率相似，需重新标定；缓冲罐内部结疤。
在笔者工作的核仪表组内，曾经遇到过“频繁出现低料位报警，后又出现高料位报警”的故障。去到现场，查看限位开关显示屏时发现高低料位信号的横杠高度相似（故障状态如图5），初步判定限位开关出现此故障报警可能是由于工艺方控制不当，引起液面波动太大，发生了高低料位交叉报警。于是，我们与工艺方联系，请他们调节控制手段使缓冲罐的液位平稳，后发现故障排除。这充分说明了此情况非我们放射性液位开关误报，属正常报警的典型。
5 结 语
总而言之，在企业的生产实践活动中，料位开关具有非常重要的作用。料位的正常工作对促进企业生产效率提升意义重大，上文通过对料位开关的工作原理进行阐述，并且对料位开关使用过程中的常见问题，以期提升料位开关的使用价值。
参考文献
[1]杨真均，卢红艳.电磁波料位开关在干熄焦工程中的应用[J].自动化与仪器仪表，2017（S1）：74～75.
[2]李小强，贾德强.核料位开关在密闭容器物位测量中的应用[J].机械研究与应用，2011，24（06）：115～116.
收稿日期：2018-4-11
作者简介：龙秀菊（1982-），女，助理工程师，大专，主要从事核仪表调试维护等方面工作。
关键词：氧化铝厂；料位开关；常见问题
中图分类号：TQ172.8 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）14-0220-02
前 言
在我厂，核仪表主要应用于氧化铝厂测量料位、料位开关、密度，分布在原料车间，溶出车间，蒸发车间，分解车间，还有焙烧平盘，其中溶出车间占了很大一部分，主要用于溶出缓冲罐的限位测量，闪蒸槽的连续料位测量，其他车间的核仪表都是用于密度测量。核仪表主要由γ射源和Gammapilot M两部分组成，但不同的应用有不同的工作原理。笔者的主要工作是密度计调校，关闭射源、打开射源。由于核仪表有辐射，而Gamma射线是一种很强的电磁波。我们人体在自然界中都受到各种各样的辐射，不过都很小，通过比较我们了解到电离辐射对人体伤害的重要性。其中最重要的一个就是人的辐射剂量的限制，被辐射的剂量在人体内是一个积累的量，一个人一生辐射的照射量不能超过400msv，普通人的辐射剂量标准是6msv/a，我国控制在5msv/a，工作人员不能超过20msv/a。所以在我们工作的过程中，能尽量避免照射的就尽量去避免，辐射的防护主要有3个基本措施：①屏蔽，屏蔽是一个重要的环节，做到有效的屏蔽才能保证自己与别人都不受到无必要的伤害；②时间，减少在辐射范围内逗留的时间，可以缩短所受到的辐射伤害；③距离，一般来说，距离越远所受到的伤害就会越小，在我们厂的核仪表中，射源都属于4类源，在屏蔽所允许的范围内是1m。
1 料位开关的类型
1.1 射频导纳式物位控制器
射频导纳式物位控制器的工作原理为：基于高频技术，通过电子线路在探头上产生一个小功率射频信号，敏感元件为探头，电子线路接收来自物位介电常数引起的信号变化，及时做出相应的反应。因为这些反应包括电导量的变化和电容量的变化，所以电子線路处理的是阻抗和容抗的综合变化信号，处理完成后就转化为开关信号进行信号的输出处理。射频导纳式物位控制器在电容测量的基础上发展起来的，测量结果更为精准，防挂料性能更佳，工作更加可靠。一般情况下，射频导纳料位开关可以用于斗提底部、各种存储库和篦冷机灰斗等部位。
1.2 音叉式料位开关
音叉式料位开关被广泛的应用于工业现场，它具有灵敏度高、不怕挂料和不怕冲击的特点。音叉式料位开关的工作原理为：基于安装在音叉基座上的一对压电晶体，促使音叉在一定共振频率下振动。在被测介质和音叉相互接触时，音叉的振幅和频率就会改变，智能电路会检测、处理这些细微的变化，并且将其转换为一个开关信号。一般而言，音叉式物位开关采取侧装的方法进行安装，如若两级之间堆积了大量的大颗粒物料，就会引起误动，所以这个料位开关比较适合小颗粒物料和粉料的测定。
1.3 电容式料位开关
电容式料位开关一般用于液态、粉末状、颗粒状和块状物料的测量。电容式料位开关的工作原理为：把无线电频率施加在探头上面，连续分析周围的环境，因为所有介质的导电性和介电常数都异于空气，所以在探头接触到介质时，就会引起微小电容量的变化，这个变化会被电路检测到，并被转换成为开关信号进行输出。
2 限位开关的工作原理
2.1 物位限位探测原理
γ射源和Gammapilot M分别安装在容器相对的两侧，其安装高度就是期望的限位高度。Gammapilot M将接受到的辐射强度转换为一个百分数。0%代表射线通路完全畅通，即物位低于限位值。100%代表射线通路完全被覆盖，即物位高于限位值。
2.2 信号计算
物位限位探测输出信号是在零和满刻度之间（如4...20mA）的线性信号，并可进入控制系统计算。如果需要继电器输出，E+H的过程变送器可以提供：RTA421：用于非防爆场合，不带WHG和SIL认证；RMA421：用于防爆场合，带WHG和SIL认证。
左：物位限位探测中输出信号是在零和满刻度之间的线性信号；右：如果需要继电器输出，E+H的过程变送器RMA422（或RTA421）可以提供。
在与RMA422连接时的防爆认证中，需要遵守以下安全指南：①XA303F：Gammapilot M的ATEX II2G认证；②XA304F：Gammapilot M的ATEXII2D认证；③XA003R：RMA422的ATEX II（1）GD认证。
在与RMA422连接时的SIL认证时，需要遵守：①依据IEC61508标准Gammapilot M符合SIL2；②依据IEC61511标准RMA422符合SIL2。
2.3 测量范围
物位限位检测：物位限位探测测量范围近似为点探测。它由闪烁棒的厚度来确定（约为40mm）。
2.4 安装条件
限位检测的安装条件：①在限位检测中，Gammapilot M应在希望的限位点高度上水平安装；②源盒的放射角必须精确地对准Gammapilot M的测量范围。遵守Gammapilot M的测量范围标记；③射源保护器和Gammapilot M与容器之间应尽可能的接近。任何进入放射角范围内的通路都必须阻断以防止人或身体的任何部分（手、手臂、头）进入放射区；④为了延长使用寿命，Gammapilot M应该避免被日光直接照射，如需要应安装遮阳罩。
2.5 操作条件
限位检测推荐使用发射角为α=5°的QG020/100型源盒，如果使用大的发射角（20°或40°），应确保射线水平。为此QG020/100采用小孔水平定位安装。 3 限位开关标定方法
3.1 背景标定
限定开关标定时，满足以下情况：放射源关闭。尽可能完全覆盖辐射路径。为了记录在Gammapilot M安装位置的自然背景辐射，需要进行背景标定。将会从所有测量脉冲率中自动减去背景辐射脉冲率，也就是说：只计算和显示从应用放射源发出的脉冲率。与应用放射源的辐射不同，背景辐射在整个测量过程中几乎保持不变。因此，不服从Gammapilot M的自动衰减补偿。
3.2 覆盖标定
满足以下情况：放射源开启；尽可能完全覆盖辐射路径；在标定过程中，如果不能完全覆盖辐射路径，还可以关闭放射源再进行覆盖标定，这是模拟完全覆盖的一种方法。这种情况下，覆盖标定与背景标定一样。因为背景辐射的脉冲率自动的被扣除，显示的脉冲率应该为0cps。
3.3 空置标定
满足以下情况：放射源开启，尽可能排空罐内料浆。限位开关在我厂主要应用于料位报警，其装置安装于溶出工段缓冲器上，实现料位的低报、高报、高高报的报警。
4 料位开关常见问题
在工作过程中易遇到以下几种状况，现列举出来，以供交流。
（1）电源供电不正常，表现为指示灯不亮，料位开关不工作。应检查线路连接通断情况、电源开关是否合上，恢复电源正常供电。
（2）料位报警，用r辐射辐射仪检测是否误报。如是误报检查料位转换开关，料位一体化变送器，信号隔离器，进行调校或复位。如果不是误报，则配合工艺人员对缓冲罐的进行排汽（低料位）、压气（高料位）处理，消除报警。
（3）连锁设备不能启动，主要存在于停汽检修进行作业恢复信号时，信号线接错（低料位转换开关为有料断开，没料闭合。高料位转换为有料闭合，没料断开。高高料位转换为有料闭合，没料断开），使高低报警信号连接错误，造成连锁设备不能启动。
（4）连锁设备启动后迅速跳停，主要存在于停汽检修进行作业恢复信号时，高高报、高报、低报料位信号线交叉接错时，表现为投入流程使用時，连锁设备迅速跳停。
（5）缓冲罐高低料位出现交叉频繁报警，其表现有：正常报警，表现为生产控制不当，引起液位波动过大；高低料位的脉冲率相似，需重新标定；缓冲罐内部结疤。
在笔者工作的核仪表组内，曾经遇到过“频繁出现低料位报警，后又出现高料位报警”的故障。去到现场，查看限位开关显示屏时发现高低料位信号的横杠高度相似（故障状态如图5），初步判定限位开关出现此故障报警可能是由于工艺方控制不当，引起液面波动太大，发生了高低料位交叉报警。于是，我们与工艺方联系，请他们调节控制手段使缓冲罐的液位平稳，后发现故障排除。这充分说明了此情况非我们放射性液位开关误报，属正常报警的典型。
5 结 语
总而言之，在企业的生产实践活动中，料位开关具有非常重要的作用。料位的正常工作对促进企业生产效率提升意义重大，上文通过对料位开关的工作原理进行阐述，并且对料位开关使用过程中的常见问题，以期提升料位开关的使用价值。
参考文献
[1]杨真均，卢红艳.电磁波料位开关在干熄焦工程中的应用[J].自动化与仪器仪表，2017（S1）：74～75.
[2]李小强，贾德强.核料位开关在密闭容器物位测量中的应用[J].机械研究与应用，2011，24（06）：115～116.
收稿日期：2018-4-11
作者简介：龙秀菊（1982-），女，助理工程师，大专，主要从事核仪表调试维护等方面工作。