1、大型粉粒料筒仓测量的难点
测量难点一：筒仓仓体细长，空间狭窄，如果采用非接触的高频雷达或超声波料位计测量，测量信号很容易打在仓壁上，如果仓壁有圈梁等障碍物，或者由于料有湿度在仓壁上挂料，将导致虚假信号产生，对测量造成严重影响。同时由于空间狭窄，测量信号也无法避开料流，也会造成信号的大幅衰减。
测量难点二：粉尘大，对高频于雷达物位计、超声波料位计的信号会造成极大的损耗，导致料位信号大幅降低，甚至回收不到任何信号。
测量难点三：对仪表天线的粘附。对于湿料来说，粉料容易在雷达物位计天线上形成严重粘附；对于干料来说，由于微粒之间的碰撞和摩擦，粉料容易产生静电，这样会加速粉料在天线上的吸附，也会造成严重的粘附问题。
测量难点四：一般的粉料介电常数都很低，比如电厂的飞灰，石灰粉、粉煤；石化厂的塑料粉末，塑料颗粒，催化剂微粒；此外还有氧化铝粉、氧化硅粉、水泥、木屑等等，介电常数都很低，对于雷达仪表来说，会造成料位信号的不稳定，甚至无法收到料位信号。
2、主要测量仪表和测量方案的比较
2.1 电容式物位计
电容式物位计利用物位变化导致的电容值变化对物位进行测量。电容物位计的优点是不受罐内障碍物的影响，对粉尘、料流也不敏感，缺点是受介质的介电常数影响。粉料的介电常数是不稳定的，如果是湿料，粉料中含水量的多少，就会导致介电常数的变化。如果是干料，物料堆积的紧密度，也会导致介质介电常数的变化。物料堆积越紧密，那么物料中的空隙就越小，介质的介电常数就越高。因此通过电容物位计测量粉料筒仓，只能大致判断物位的高度，而难以实现精确的测量。
此外，电容式物位计必须带料调试，对于大型的筒仓，带料调试是一件非常耗时耗力的工作。
2.2 超声波物位计
超声波物位计的优点是测量不受介质介电常数的影响。但由于超声波是一种机械波，需要通过空气进行传播，因此它对粉尘、气流非常敏感。粉料筒仓粉尘很强，并有料流干扰。此外，粉料仓一般都是风送料，罐上同时有排风管和除尘器，罐内会形成很强的气流。因此，超声波物位计在该工况测量会产生很大的误差，甚至根本无法正常工作。
2.3 导波雷达物位计
导波雷达物位计抗粉尘能力较强，而且由于信号范围较窄，可以避开仓壁圈梁、挂料，而直接测到料位。导波雷达物位计的信号范围是以测量缆或棒为圆心，半径500mm的圆面。它不像非接触的高频雷达物位计，测量范围不会因为传播距离加大而变大。
导波雷达物位计的缺点是由于它是一种接触式测量，缆很容易被料流磨蚀，在放料时，缆也容易被拉断。当粉料是干料时，容易产生静电，静电不但容易导致粉尘在缆上的粘附，而且当静电足够强时，电流会顺着缆导入电子部件，烧坏电子部件中的元器件，这种情况在塑料颗粒测量时容易发生。
2.4 高频雷达物位计
高频雷达物位计由于抗粉尘能力强，而且是非接触测量，安装、维护都很简单，因此一直是粉料筒仓物位测量的首选。但是对于量程很大，筒体细长，同时介质的介电常数很低的极端工况，雷达物位计的测量也存在一定的问题。
首先由于空间狭窄，雷达信号很难避开料流。在进料时，料位信号会变弱，甚至根本找不到料位信号，这时测量值就会发生跳变，或出现死机，测量值停留在一个位置不动。当停止进料时，测量值又能恢复到正常料位上。
其次，高频雷达物位计信号虽然抗粉尘能力强，但当粉尘浓度很强时，雷达信号还是会衰减。当料位较高时，雷达信号还能穿透粉尘测到料位，但料位较低时，雷达信号可能在上空范围内就被高浓度粉尘消耗掉了，而无法到达料面。
最后，介质的介电常数对雷达物位计有着非常大的影响。粉料的介电常数可能会非常低，特别是对于塑料粉末或塑料颗粒，当介质密度很低或堆积很松的情况下，介质的介电常数很可能低于1.5，给测量带来很大的困难。
针对大型粉料筒仓测量的特点和复杂性，VEGA公司推出了新一代雷达物位计PULS69，其量程可达120m，由于其高聚焦、强信号、高抗粉尘能力等特点，可以很好地解决上述测量难点，而达到稳定精确的测量。
VEGA PULS69的发射角仅为3º（目前国产雷达物位计发射角一般为3º-12º），因此雷达信号范围很集中，可以很好地避开长筒型仓的仓壁以及料流，信号直达料面。由于采用高频技术和高灵敏度的电子部件，雷达信号得到极大的增强，量程可达到120m，这样即使有强粉尘，或者介质介电常数很低，仍能得到很强的料位信号，实现稳定而准确的测量。
应用案例1：高频雷达物位计高密度聚乙烯粉料筒仓的测量
高密度聚乙烯粉料仓是一种细长型的筒仓，仓高达18.5m，直径为5m。仓内粉尘极大，而且由于粉料中有一定湿度，很容易形成严重的挂壁。原来使用称重测量系统，由于称重系统的传感器和料仓的安装问题，造成称重测量极不稳定，经常出现跳变和死机的情况。采用VEGAPULS69以后，测量效果非常稳定准确。
图1 粉料仓雷达物位计的回波曲线
如上图所示，PULS69几乎没有虚假信号，说明其雷达信号有效地避开了仓壁和料流，并穿透强粉尘，得到了很强的料位信号。 并且此款雷达可采用气体吹扫，保证雷达天线不挂料。
应用案例2：高密度聚乙烯粒料筒仓的测量
高密度聚乙烯粒料仓的高度为31.5m，直径为7m，介质的介电常数低且夹带粉料，但PULS69仍能得到非常强的料位信号，实现了稳定的测量，如下图：
图2 粒料仓雷达物位计的回波曲线
3、综述
粉粒料筒仓是固体料位测量中采用连续料位测量比较难的一种应用，特别是对于大型的、细长型的粉粒料筒仓，对测量仪表提出了更大的挑战。目前在市场上，主要有电容、超声波物位计、导波雷达物位计和高频雷达物位计可以用来对粉粒料筒仓进行测量。各种测量方式各有优劣，但综合起来，导波雷达物位计和高频雷达物位计是应用最为成功，也最为广泛的。特别是小发射角度的高频雷达物位计，得益于高频雷达技术的突飞猛进，已经不断克服诸如大量程、窄空间、高粉尘，低介电常数等过去难以逾越的障碍，在高密度聚乙烯粉粒料筒仓的连续料位测量应用中取得了极大的成功。
文章作者：中沙（天津）石化有限公司 邵维伟
