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西門(mén)子憑著良好的公司形象、務(wù)實(shí)的工作態(tài)度、可靠的產(chǎn)品性能，打敗了強(qiáng)勁的對(duì)手，贏得了魏橋鋁業(yè)的*條氧化鋁生產(chǎn)線中超過(guò)100臺(tái)的雷達(dá)及其他物位計(jì)的訂單。在2014年1月，西門(mén)子公司再次贏得魏橋鋁業(yè)的青睞 ——- 獲得了近千臺(tái)的以雷達(dá)物位計(jì)為主的物位儀表訂單，該訂單也是目前西門(mén)子公司歷*zui大的物位計(jì)訂單。

諧創(chuàng)實(shí)業(yè)（上海）有限公司 林工 : 專(zhuān)業(yè)代理西門(mén)子超聲波液位計(jì)，雷達(dá)液位計(jì)，雷達(dá)物位計(jì)，雷達(dá)料位計(jì)，電磁流量計(jì)，壓力變送器等系列產(chǎn)品

二、西門(mén)子物位解決方案 1、超聲波物位計(jì) 　　超聲波料位計(jì)基于回波測(cè)距原理。超聲波料位計(jì)大多采用氣介導(dǎo)聲的方式，即利用在空氣中傳播的超聲脈沖在被測(cè)物體上被反射，并接收其回波，超聲脈沖來(lái)回傳播的時(shí)間與聲脈沖傳播距離成正比，測(cè)出聲脈沖行程時(shí)間，就可據(jù)之算出物位。 　　西門(mén)子公司的物位系列產(chǎn)品中，超聲波液位計(jì)產(chǎn)品的種類(lèi)非常多，其中Probe LU一體化超聲波因其較高的性?xún)r(jià)比，是的物位產(chǎn)品之一，它提供了6m和12m的不同量稱(chēng)以滿(mǎn)足不同的量程需要；集成了的聲智能回波處理技術(shù)，可以有效地消除各種干擾；*的高精度：0.15%，同時(shí)也是目前*能夠達(dá)到這一精度要求的超聲波物位計(jì)。 　　超聲波液位計(jì)主要用于常溫常壓的液位測(cè)量應(yīng)用中，比如：各種污水槽等。 2、雷達(dá)物位計(jì) 　　雷達(dá)物位計(jì)是一種基于回波測(cè)距原理的物位測(cè)量方式。它是一種電磁波，在傳播的過(guò)程不需要傳輸媒介的傳遞，因此基本上不需要考慮揮發(fā)性氣體和蒸汽、溫度、壓力（真空）、甚至粉塵的影響。在氧化鋁裝置中，雷達(dá)物位計(jì)是目前應(yīng)用的物位測(cè)量技術(shù)。 　　西門(mén)子公司的物位解決方案針對(duì)不同的應(yīng)用特點(diǎn)，提供了兩種雷達(dá)測(cè)量技術(shù)來(lái)滿(mǎn)足復(fù)雜的工藝要求。 采用C波段微波的脈沖測(cè)量技術(shù) 　　西門(mén)子公司的Sitrans Probe LR、LR200、LR300等型號(hào)的雷達(dá)物位計(jì)就是采用了這種技術(shù)。 　　脈沖雷達(dá)物位計(jì)，與超聲波技術(shù)相似，使用時(shí)差原理計(jì)算到介質(zhì)表面的距離。 設(shè)備傳輸固定頻率的脈沖，然后接收并建立回波圖形。信號(hào)的傳播時(shí)間 直接與到介質(zhì)的距離成一定比例。但是與超聲波使用聲波不同，雷達(dá)使 用的是電磁波。它利用好幾萬(wàn)個(gè)脈沖來(lái) “掃描”容器并得到完整的回波圖。 　　C波段微波一般是指頻率為6GHz的微波。由于采用較小的微波頻率，因此其波長(zhǎng)較長(zhǎng)。它具有以下優(yōu)點(diǎn)： 　　天線的掛料具有較好的抵御能力 　　對(duì)波動(dòng)的液體表面有更好的性能 　　低頻率具有更好的泡沫穿透力 　　因此，C波段脈沖雷達(dá)被大量應(yīng)用于各種過(guò)程工藝復(fù)雜的液體測(cè)量中，比如：表面有泡沫的堿液液位、掛料嚴(yán)重的赤泥槽、帶有攪拌器的液面波動(dòng)較大的沉降槽等。 　　采用K波段微波的連續(xù)調(diào)頻（FMCW）測(cè)量技術(shù) 　　西門(mén)子公司的Sitrans LR400采用了該技術(shù)。 　　FMCW微波物位計(jì)采用線性的調(diào)制的高頻信號(hào)，一般都是采用10GHz（X波段）或24GHz（K波段）微波信號(hào)。它是一種基于復(fù)雜數(shù)學(xué)公式的間接測(cè)量方法，由頻譜計(jì)算出物位距離。天線發(fā)射出被線性調(diào)制的連續(xù)高頻微波信號(hào)并進(jìn)行掃描，同時(shí)接收返回信號(hào)。發(fā)射微波信號(hào)和返回的微波信號(hào)之間的頻率差與到介質(zhì)表面的距離成一定比例關(guān)系。  　由于具有波長(zhǎng)較短的特性，因此它具有以下優(yōu)點(diǎn)： 　　具有較窄的波束寬度，可以避開(kāi)障礙物 　　因?yàn)椴ㄩL(zhǎng)較短，在傾斜的固體表面有更好的反射 　　可以使用更小的天線 　　Sitrans LR400主要應(yīng)用于量程范圍較大應(yīng)用中，比如：分離槽等；粉塵較大的粉狀固體測(cè)量，比如：成品氧化鋁料倉(cāng)（如圖2，3）、鋁土礦原料倉(cāng)、石灰石粉料倉(cāng)等。 3、射頻導(dǎo)納物位計(jì) 　　電容式物位計(jì)是利用電容器的測(cè)量原理進(jìn)行物位測(cè)量的儀表。射頻導(dǎo)納是一種從電容式發(fā)展起來(lái)的、防掛料、更可靠、更準(zhǔn)確、適用性更廣的料位控制技術(shù)，射頻導(dǎo)納中導(dǎo)納的含義為電學(xué)中阻抗的倒數(shù)，它由電阻性成分、電容性成分、感性成分綜合而成，而射頻即高頻無(wú)線電波譜，所以射頻導(dǎo)納可以理解為用高頻無(wú)線電波測(cè)量導(dǎo)納。 　　西門(mén)子公司采用射頻導(dǎo)納技術(shù)的物位產(chǎn)品主要有CLS系列物位開(kāi)關(guān)和LC系列物位計(jì)。 　　相對(duì)于其他公司的電容和射頻導(dǎo)納測(cè)量技術(shù)，西門(mén)子公司的射頻導(dǎo)納系列物位計(jì)采用較高的發(fā)射頻率，同時(shí)采用了的有效屏蔽（Active-Shield）技術(shù)，因此具有以下優(yōu)點(diǎn)： 　　測(cè)量精度高； 　　可測(cè)量介電常數(shù)zui低至1.5的介質(zhì)； 　　有效防止掛料、泡沫、蒸汽、揮發(fā)性氣體等影響； 　　可以測(cè)量各種粘稠的導(dǎo)電或不導(dǎo)電的介質(zhì)。 　　受安裝位置的影響較小 　　因此，在氧化鋁裝置中，射頻導(dǎo)納技術(shù)被應(yīng)用很多液面泡沫相當(dāng)嚴(yán)重的儲(chǔ)罐的液位測(cè)量 – 雷達(dá)液位計(jì)經(jīng)常由于無(wú)法穿透厚實(shí)的泡沫而導(dǎo)致失波，而射頻導(dǎo)納收的影響較小，比如：堿液槽；還有一些由于安裝位置狹窄，而容易受到各種干擾影響的位置，比如：沉降槽邊上的溢出槽，直徑較小，而溢出水流經(jīng)常會(huì)進(jìn)入雷達(dá)波束內(nèi)干擾雷達(dá)液位計(jì)的正常工作 —— 而射頻導(dǎo)納液位計(jì)相對(duì)來(lái)說(shuō)受到溢流水流的影響要小很多。 三、氧化鋁工藝中的物位計(jì)選擇及注意事項(xiàng) 　　目前大部分氧化鋁工藝都采用拜耳法?；镜纳a(chǎn)工藝圖，如下： 　　在氧化鋁工藝中，物位測(cè)量主要包括固體料位測(cè)量和液位液位測(cè)量。不同工藝對(duì)于物位測(cè)量提出了不同的要求，關(guān)鍵是要選擇zui合適的物位測(cè)量技術(shù)，選擇的解決方案。 固體料位的測(cè)量要求和注意事項(xiàng)： 1、 測(cè)量的要求和目的。 　　從固體料位的測(cè)量要求和目前來(lái)講，可以分為連續(xù)式測(cè)量和點(diǎn)式測(cè)量?jī)煞N。 　　點(diǎn)式測(cè)量要求比較簡(jiǎn)單，即當(dāng)料位高于或低于某個(gè)料位時(shí)，由料位開(kāi)關(guān)輸出報(bào)警信號(hào)（一般為繼電器動(dòng)作信號(hào)），用于保護(hù)料倉(cāng)防止料倉(cāng)溢出或清空。西門(mén)子公司提供的料位開(kāi)關(guān)由CLS系列射頻導(dǎo)納式料位開(kāi)關(guān)、LPS/LVS機(jī)械式（阻旋/音叉）料位開(kāi)關(guān)等。 　　連續(xù)式測(cè)量要求儀表對(duì)料位進(jìn)行連續(xù)監(jiān)控，以達(dá)到存儲(chǔ)管理的目的，提高生產(chǎn)效率。西門(mén)子公司提供了Sitrans LU系列、Multiranger等超聲波物位計(jì)、Sitrans LR400固體型雷達(dá)等多種解決方案來(lái)滿(mǎn)足不同的應(yīng)用需求。 2、 固體物位的特性（粒度大小、粉塵等）。 　　一般的講，根據(jù)不同物料的顆粒度大小不同，可以將固體簡(jiǎn)單地分為塊狀固體和粉狀固體。 　　對(duì)于塊狀的固體，比如：石灰石（塊），可以選用超聲波物位計(jì)進(jìn)行測(cè)量。西門(mén)子公司的超聲波物位測(cè)量技術(shù)采用較高的頻率、聲阻匹配、陣列式系統(tǒng)等先進(jìn)的技術(shù)，克服了固體料面的散射和少量粉塵而引起的超聲波能量衰減的影響，保證了超聲波物位測(cè)量系統(tǒng)的較高的精度、較高的性?xún)r(jià)比、可靠的使用性能、長(zhǎng)的使用壽命。 　　而對(duì)于一些粉狀的固體的應(yīng)用，比如：鋁土礦（粉）倉(cāng)、成品氧化鋁（粉末）庫(kù)、石灰石粉倉(cāng)等，一般都采用Sitrans LR400固體型雷達(dá)測(cè)量，能過(guò)達(dá)到較好的效果。Sitrans LR400采用24GHz的FMCW微波技術(shù)，可以克服嚴(yán)重的粉塵的影響，能夠在較細(xì)的粉料表面產(chǎn)生較為理想的反射效果，得到zui可靠的測(cè)量效果。 3、 安裝位置及料倉(cāng)結(jié)構(gòu)。 　　對(duì)于像超聲波、雷達(dá)這些非接觸的物位測(cè)量技術(shù)而言，選擇合適的安裝位置是非常重要的。 　　一般的講，所選擇的安裝位置要盡可能避開(kāi)進(jìn)料口、倉(cāng)內(nèi)的加強(qiáng)圈、鋼梁等強(qiáng)干擾；盡量不要安裝在倉(cāng)的中央位置，以避免多次回波的干擾。因此選擇合適的安裝位置前，能夠研究一下料倉(cāng)的結(jié)構(gòu)圖，可以避免一些使用問(wèn)題的出現(xiàn)。 　　對(duì)于料堆堆角（安息角）較大的物料，選擇瞄準(zhǔn)器的選項(xiàng)（配件），將會(huì)得到的較好的反射效果。值得一提的是，Sitrans LR400固體型雷達(dá)集成了瞄準(zhǔn)器的配置無(wú)需另外選擇。 液體液位的測(cè)量要求和注意事項(xiàng)： 1、量程和精度要求。 　　在氧化鋁裝置的液位測(cè)量應(yīng)用中，大部分的槽、罐的高度都在10～20米以?xún)?nèi)，采用Probe LR或LR200或Probe LU即可滿(mǎn)足應(yīng)用的量程要求。但也有一些大量程的應(yīng)用，比如：沉降槽的高度可能將達(dá)到35m以上，則可以選擇LR400或Sitrans LU系列（zui大量程可達(dá)60m）來(lái)解決大量程的應(yīng)用要求。 　　在液位測(cè)量中，一般將精度要求分為：貿(mào)易結(jié)算級(jí)（計(jì)量級(jí)）和過(guò)程級(jí)兩種。貿(mào)易結(jié)算級(jí)的精度要求為±1mm；而過(guò)程級(jí)隊(duì)精度的要求并不是很高，一般只要求達(dá)到±5～15mm即可，相反過(guò)程級(jí)的液位計(jì)要求較高的可靠性和穩(wěn)定性，因?yàn)檫^(guò)程級(jí)液位計(jì)所應(yīng)用的工況條件要復(fù)雜得多。在氧化鋁工藝中，對(duì)所有的液位計(jì)的精度要求均為過(guò)程級(jí)。對(duì)于一些比較重要的工藝點(diǎn)，一般都會(huì)選擇精度較高的雷達(dá)液位計(jì)（一般精度都在0.1%以上）。 2、過(guò)程溫度、環(huán)境溫度。 　　在氧化鋁工藝中的很多液位測(cè)量點(diǎn)都存在著過(guò)程溫度和環(huán)境溫度較高的現(xiàn)象，很多位置的過(guò)程溫度甚至能夠達(dá)到150～200ºC。比如：礦漿槽、稀釋后槽等。一般在這些高溫的應(yīng)用中，不會(huì)選擇超聲波液位計(jì)，而是雷達(dá)液位計(jì)。采用PTFE材質(zhì)的天線（桿式和喇叭口天線）可以應(yīng)用在高達(dá)200 ºC溫度環(huán)境中，基本上可以滿(mǎn)足氧化鋁工藝中的所 有測(cè)量的要求。 　　很多位置由于現(xiàn)場(chǎng)存在大量高溫蒸汽，或者過(guò)程較高導(dǎo)致儀表的法蘭溫度很高，有時(shí)候會(huì)達(dá)到50～60ºC，甚至80～90ºC（如圖7），比如：熱水槽、礦漿槽等。在這些情況下，除了有些液位計(jì)本身由于采用一體化的結(jié)構(gòu)可以耐較高的環(huán)境溫度外 – Sitrans Probe LR/LU 和LR200均采用一體化結(jié)構(gòu)，環(huán)境溫度可達(dá)80～85ºC，一般還會(huì)采用在法蘭間加隔熱墊片等辦法。  　　在的高溫并找不到合適的安裝位置的情況下 – 比如：原料磨工藝段的原料漿液位測(cè)量點(diǎn)。在魏橋鋁業(yè)的氧化鋁裝置中，西門(mén)子設(shè)計(jì)了將雷達(dá)液位計(jì)安裝在容器頂部以上，利用輻射熱自然降溫的原理，避開(kāi)容器內(nèi)的高溫，并采用聲智能的陷阱回波處理軟件消除容器頂部的干擾，“透過(guò)”容器對(duì)槽內(nèi)的液位進(jìn)行測(cè)量，并取得非常好的效果，也為客戶(hù)解決了一個(gè)難題（如圖8）。 3、被測(cè)介質(zhì)的介電常數(shù)和密度。 　　對(duì)于雷達(dá)和射頻導(dǎo)納物位計(jì)而言，被測(cè)介質(zhì)的介電常數(shù)大小是比較重要。而由于在氧化鋁工藝中，絕大部分介質(zhì)的介電常數(shù)均大于3，因此基本上對(duì)雷達(dá)的選擇沒(méi)有很大的影響。而射頻導(dǎo)納液位計(jì)的測(cè)量要求液位的變化和所測(cè)電容值的變化呈線性關(guān)系，因此對(duì)于介質(zhì)的介電常數(shù)要求是穩(wěn)定的。所以在一些介電常數(shù)會(huì)發(fā)生較大變化的應(yīng)用中，射頻導(dǎo)納就不適用了。 　　對(duì)于超聲波液位計(jì)而言，被測(cè)介質(zhì)的密度的大小與超聲波反射能量的大小有直接的關(guān)系。因此，被測(cè)介質(zhì)的密度約達(dá)，測(cè)量效果就越好。因此，存在嚴(yán)重的揮發(fā)性氣體（煙霧）、水蒸氣的工況，超聲波液位計(jì)的性能會(huì)受到影響。 4、槽、罐內(nèi)是否有水蒸汽、掛料以及結(jié)疤等。 　　雖然說(shuō)水蒸氣對(duì)雷達(dá)波的影響非常小，但是在通常情況下由于水蒸氣的作用（如圖9），會(huì)導(dǎo)致一些冷凝水的產(chǎn)生而影響液位計(jì)的正常工作。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)比較，采用桿式天線的雷達(dá)液位計(jì)抵御由于水蒸氣產(chǎn)生的冷凝水的影響較小。  　　工藝中有很多漿料的液位測(cè)量中會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)掛料的現(xiàn)象。比如：赤泥槽。由于的漿料的介電常數(shù)一般都較大，其影響不可以忽略。采用喇叭口的天線可以較大程度的將掛料的影響減到zui小，在的情況，可以采用帶自清洗裝置（水或壓縮氣）的喇叭天線來(lái)消除掛料的影響。 　　嚴(yán)重的結(jié)疤問(wèn)題是氧化鋁工藝中一直沒(méi)有解決得很好的難點(diǎn)，尤其是在晶種槽的液位測(cè)量。這個(gè)工藝中的結(jié)疤現(xiàn)象非常嚴(yán)重，目前只能通過(guò)人工的方式來(lái)清除液位計(jì)探頭上疤，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)工人來(lái)說(shuō)，工作量較大。但是非接觸式的雷達(dá)液位計(jì)比其他接觸式測(cè)量方法已經(jīng)有很大的改進(jìn)。 5、攪拌器影響。 　　集成了聲智能回波處理技術(shù)的Sitrans LU或LR液位計(jì)也可以有效地克服攪拌的干擾，比如：分解槽等。 6、腐蝕兼容性。 　　雷達(dá)液位計(jì)的天線一般可以選擇PTFE和PPS等，超聲波的探頭材質(zhì)一般有PVDF和ETFE等。在選擇液位計(jì)的選項(xiàng)時(shí)，必須要考慮被測(cè)介質(zhì)和揮發(fā)性氣體與液位計(jì)探頭材質(zhì)的腐蝕兼容性問(wèn)題。比如：硫酸罐、堿液槽等液位測(cè)量，根據(jù)不同濃度的要求，查閱相關(guān)的材料腐蝕兼容性數(shù)據(jù)，已確定采用何種材質(zhì)。對(duì)于一些會(huì)產(chǎn)生腐蝕性揮發(fā)氣體的介質(zhì)，比如：發(fā)煙硫酸，為防止對(duì)不銹鋼法蘭和變送器表頭的腐蝕和滲透，可以選擇一體化墊片的選項(xiàng)。 7、安裝位置和容器結(jié)構(gòu)影響。 　　同樣地，在選擇合適的安裝位置時(shí)，應(yīng)盡可能地避開(kāi)容器的中央位置以減少多次回波干擾；避開(kāi)進(jìn)料口位置和波束范圍內(nèi)有較強(qiáng)的固定干擾（比如：加強(qiáng)圈、人梯、橫梁等）的干擾；保持比罐比一定的距離，一般為遵守10：1的原則，即離罐壁的距離不小于罐的高度（量程），而*的安裝位置是在容器直徑的1/3～1/4處；容器的安裝立管高度一般不可以大于雷達(dá)液位計(jì)的屏蔽段的長(zhǎng)度，而立管的直徑一般需大于50mm，*直徑是150mm。 8、系統(tǒng)接地問(wèn)題。 　　在魏橋氧化鋁裝置的應(yīng)用中，意外地發(fā)現(xiàn)某些工藝段的雷達(dá)液位計(jì)會(huì)受到周?chē)?/span>變頻器的設(shè)備的影響，從現(xiàn)象上來(lái)看，當(dāng)某些變頻器啟動(dòng)時(shí)，雷達(dá)液位計(jì)會(huì)產(chǎn)生過(guò)高的噪聲而導(dǎo)致回波信號(hào)衰減，甚至丟失。zui初，我們?cè)O(shè)計(jì)選用了一些過(guò)濾器加裝在電路回路上（如圖10,11），使噪聲得到了抑制，恢復(fù)雷達(dá)液位計(jì)的使用。經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的了解和研究發(fā)現(xiàn)，這種干擾是由于控制系統(tǒng)在安裝時(shí)姐地不良造成的。在我們的建議下，客戶(hù)改善了接地措施，這一問(wèn)題得到了解決。我們的努力也贏得了客戶(hù)的好感。  四、結(jié)束語(yǔ) 　　近兩年來(lái)，在國(guó)內(nèi)供應(yīng)缺口不斷加大及氧化鋁價(jià)格持續(xù)上升的雙重作用下，我國(guó)氧化鋁行業(yè)出現(xiàn)了一輪投資熱潮，電解鋁大省山東更是獨(dú)立潮頭。尤其是在魏橋集團(tuán)等幾大民營(yíng)企業(yè)的推動(dòng)下，非中鋁的氧化鋁產(chǎn)能迅速擴(kuò)大，打破了中鋁的壟斷。這不可避免地會(huì)導(dǎo)致全國(guó)氧化鋁價(jià)格的走低，以及殘酷的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。 　　如何有效地控制成本，提高生產(chǎn)效率是每一家氧化鋁企業(yè)不得不面對(duì)的問(wèn)題：選擇*化的、合適的、成熟的自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)備及儀表解決方案，將會(huì)幫助用戶(hù)實(shí)現(xiàn)*的自動(dòng)化控制帶來(lái)極大的好處。 在氧化鋁工藝中，物位儀表的應(yīng)用是其中重要的環(huán)節(jié)。隨著科技的發(fā)展和經(jīng)驗(yàn)的積累，在氧化鋁裝置中的物位測(cè)量技術(shù)將會(huì)越來(lái)越成熟。