Meter Tahap Radar 3D Solidat: Ciri dan Aplikasi - Kajian Kes Loji Arang Batu

Abstrak

Kertas kerja ini memfokuskan pada meter aras radar 3D dalam teknologi pengukuran aras, menerangkan prinsip aplikasinya dan membandingkan ciri teras radar tradisional dan radar 3D. Ia menyerlahkan kesan aplikasi praktikal produk meter aras radar 3D Solidat dalam loji arang batu, menyediakan penyelesaian rujukan untuk cabaran pengukuran aras dalam loji arang batu.

Kata kunci

Tolok aras; radar 3D; loji arang batu; ukuran aras bahan; persekitaran habuk

1. Gambaran keseluruhan

Dengan transformasi pintar industri arang batu yang dipercepatkan, loji arang batu telah meningkatkan permintaan dengan ketara untuk ketepatan, kestabilan dan penyelesaian pintar dalam pengukuran aras bahan. Kaedah tradisional seperti pemeriksaan manual, meter aras ultrasonik dan meter aras radar konvensional menghadapi had yang ketara: Pemeriksaan manual tidak cekap dan tidak selamat, menjadikan pemantauan masa sebenar-dinamik silo mencabar; Meter aras ultrasonik terdedah kepada gangguan habuk arang batu, mengakibatkan pengecilan isyarat yang teruk dan ralat pengukuran yang besar; Walaupun meter paras radar konvensional sebahagiannya mengurangkan gangguan habuk, mereka masih bergelut untuk mencapai liputan komprehensif dalam keadaan silo yang kompleks (seperti melengkung, sisihan bahan atau zon mati), selalunya membawa kepada tahap bahan yang salah menilai yang mengganggu penjadualan pengeluaran dan pengurusan inventori.

Di antara pelbagai teknologi pengukuran tahap, meter aras radar 3D telah muncul sebagai-penukar permainan. Dengan memanfaatkan pelbagai-pengimbasan rasuk dan keupayaan pengimejan 3D, mereka mengatasi had spatial kaedah tradisional untuk menggambarkan pengedaran bahan dengan jelas dalam silo. Sistem ini bukan sahaja menyediakan ukuran tahap yang tepat tetapi juga membolehkan-pemantauan masa sebenar bagi isipadu bahan, jisim dan morfologi longgokan. Sebagai langkah-untuk penyelesaian untuk pengukuran tahap pintar dalam loji arang batu, mereka secara berkesan merapatkan jurang yang ditinggalkan oleh teknologi konvensional dalam persekitaran silo yang kompleks.

2. Ciri-ciri teknologi radar

2.1 Ciri-ciri radar tradisional (termasuk radar gelombang mikro dan radar gelombang berpandu konvensional)

Dimensi ukuran tunggal: Ia hanya boleh mendapatkan data ketinggian tahap bahan, tetapi tidak dapat melihat taburan mendatar bahan dalam silo. Menghadapi fenomena "sisihan bahan" dan "lengkungan" biasa dalam silo arang batu, ia tidak dapat mengenal pasti isipadu kosong sebenar dalam silo, yang mudah menyebabkan sisihan dalam pengiraan inventori.

Rintangan Gangguan Habuk Terhad: Isyarat radar gelombang mikro terdedah kepada penyebaran dan pengecilan dalam-persekitaran habuk arang batu berkepekatan tinggi. Apabila kepekatan habuk melebihi 50g/m³, keamatan pantulan isyarat menurun secara mendadak, menjejaskan ketepatan pengukuran dengan ketara. Walaupun sistem radar gelombang berpandu konvensional menunjukkan kurang kerentanan terhadap gangguan habuk, probe mereka terdedah kepada lekatan habuk arang batu. Penggunaan yang berpanjangan membawa kepada hanyutan isyarat yang disebabkan oleh deposit terkumpul, yang memerlukan pembersihan dan penyelenggaraan yang kerap.

Liputan terhad: Radar tradisional kebanyakannya ialah reka bentuk rasuk tunggal-rasuk atau sempit{1}}, yang hanya boleh mengukur "titik" atau "garisan" dalam silo dan tidak dapat menangkap sepenuhnya status tahap bahan keseluruhan silo. Untuk silo arang batu besar dengan diameter lebih daripada 8 meter, berbilang peranti perlu digabungkan dan dipasang untuk mencapai liputan awal, yang meningkatkan kos peralatan dan kesukaran penyahpepijatan.

2.2 Ciri-ciri Radar 3D

Pengimejan Panoramik 3D: Menggunakan pelbagai-teknologi tatasusunan rasuk, sistem ini pada masa yang sama mengeluarkan 20-30 pancaran radar frekuensi tinggi-untuk meliputi kedua-dua kawasan mendatar 360 darjah dan sudut menegak 0-90 darjah dalam silo bahan. Melalui jahitan isyarat dan pembinaan semula data, ia menjana imej 3D masa nyata bahan di dalam silo, memaparkan dengan jelas corak tindanan, kedudukan melengkung, darjah sisihan bahan dan titik buta dalam silo kosong. Ini secara berkesan menyelesaikan had radar tradisional "halimunan dan ukuran tidak tepat".

Rintangan habuk dan persekitaran yang keras: Radar 3D menggunakan teknologi modulasi isyarat khusus, memancarkan isyarat dengan kuasa 5-10mW (5-10 kali lebih tinggi daripada radar gelombang mikro konvensional). Reka bentuk panjang gelombang yang dioptimumkan secara khusus sepadan dengan ciri zarah habuk arang batu, membolehkan penembusan melalui habuk berkepekatan tinggi (sehingga 100g/m³) sambil meminimumkan kehilangan penyebaran isyarat. Menampilkan perlindungan bertaraf IP67, peralatan ini tahan suhu melampau (-40 darjah hingga 80 darjah ) dan kakisan, menjadikannya sesuai untuk silo loji arang batu di mana kelembapan, habuk dan turun naik suhu merupakan cabaran biasa.

Pengukuran disegerakkan berbilang{0}}parameter: Selain ukuran ketinggian aras bahan yang tepat (ketepatan ±5mm, resolusi 1mm), ia juga boleh mengira volum bahan (ralat Kurang daripada atau sama dengan 2%) dan jisim (digabungkan dengan fungsi pratetap kepadatan pukal arang batu) berdasarkan imej 3D, menjana laporan inventori secara automatik tanpa penukaran manual. Ini menyediakan sokongan data langsung untuk pengurusan inventori loji arang batu dan penjadualan pengeluaran, mengurangkan ralat statistik manual.

Penyelenggaraan Rendah dan Diagnosis Pintar: Peranti ini tidak mempunyai bahagian bergerak mekanikal, menghapuskan isu seperti pembentukan bahan dan haus mekanikal dalam probe radar gelombang berpandu tradisional. Penyelenggaraan tahunan dikurangkan kepada 1-2 kali. Dengan-fungsi diagnostik pintar terbina dalam, ia memantau status operasi masa nyata (termasuk kekuatan isyarat, integriti pancaran dan pautan komunikasi). Apabila anomali isyarat atau kegagalan peralatan berlaku, ia secara automatik menghantar amaran kepada sistem kawalan pusat, dengan ketara mengurangkan risiko masa henti.

Menyesuaikan diri dengan struktur silo yang kompleks: Menyokong pengukuran silo arang batu dengan pelbagai bentuk termasuk bulatan, segi empat sama dan segi empat tepat. Melalui tetapan parameter, ia boleh menampung halangan seperti tangga dan peranti pencampur di dalam silo, menapis isyarat gangguan secara automatik dan tidak memerlukan peranti pelindung tambahan. Ia memenuhi keperluan pengukuran pelbagai silo loji arang batu (seperti silo arang batu mentah, silo arang batu ditapis dan silo buburan arang batu).

3. Prinsip radar tradisional dan radar 3D

3.1 Radar tradisional

Sistem radar gelombang mikro tradisional beroperasi dengan memancarkan pancaran elektromagnet -berfrekuensi tinggi (julat GHz) tunggal. Mereka mengira ketinggian aras bahan menggunakan masa perambatan isyarat yang dipantulkan (berdasarkan kelajuan gelombang elektromagnet, bersamaan dengan kelajuan cahaya) melalui formula: Ketinggian Tahap Bahan=(Kelajuan Penyebaran Gelombang Elektromagnet × Masa Pantulan) / 2. Walau bagaimanapun, dalam silo loji arang batu, kepekatan tinggi habuk arang batu menyebabkan penyebaran gelombang elektromagnetik berganda. Sebahagian daripada isyarat diserap oleh zarah habuk, menyebabkan tenaga isyarat berkesan kembali ke antena penerima hanya 0.5%-1% daripada tenaga yang dihantar. Ini selalunya membawa kepada isu "tiada isyarat pantulan" atau "isyarat pantulan palsu". Walaupun sistem radar gelombang berpandu konvensional menggunakan pandu gelombang (kabel keluli/batang) untuk mengurangkan gangguan habuk, isyaratnya merambat hanya di sepanjang laluan pandu gelombang. Had ini menghalang liputan mendatar bagi kawasan silo, dan pengumpulan bahan pada rod probe boleh mengubah impedans pandu gelombang, menyebabkan ralat pengukuran.

3.2 3D Radar

Radar 3D beroperasi berdasarkan berbilang-masa pancaran-reflekometri domain (Multi-TDR rasuk) dan teknologi pembinaan semula data 3D, dengan prinsip teras seperti berikut:

Penghantaran dan penerimaan berbilang-pancaran: Tatasusunan antena radar secara serentak memancarkan berbilang pancaran elektromagnet-berfrekuensi tinggi (24GHz). Setiap rasuk mengimbas permukaan bahan dalam silo pada sudut pratetap (jarak sisi 1 darjah -2 darjah , liputan membujur 0-90 darjah ), mencipta liputan "seperti permukaan". Antena penerima secara serentak menangkap isyarat yang dipantulkan daripada setiap rasuk, merakam masa perambatan dan kekuatan isyarat setiap kumpulan rasuk.

Pemprosesan Isyarat dan Penapisan Gangguan: Menggunakan algoritma khusus, sistem memproses berbilang isyarat pantulan untuk menapis gangguan daripada taburan habuk arang batu dan pantulan objek (berdasarkan ambang kekuatan isyarat dan analisis ketekalan rasuk), sambil mengekalkan isyarat pantulan permukaan yang sah. Pada masa yang sama, ia mengira koordinat tiga-dimensi (X, Y, Z paksi) titik pantulan dalam silo menggunakan parameter sudut pancaran.

Pembinaan Semula Imej 3D dan Pengiraan Parameter: Sistem mula-mula menggabungkan koordinat 3D daripada semua titik pantulan yang sah untuk menjana model awan titik 3D bagi bahan dalam silo. Menggunakan teknologi pemaparan imej, ia mencipta visualisasi 3D yang intuitif. Berdasarkan model ini, sistem secara automatik mengira ketinggian tahap bahan maksimum dan purata, sambil menentukan isipadu bahan melalui algoritma penyepaduan. Dengan menggabungkan pengiraan ini dengan parameter ketumpatan arang batu yang telah ditetapkan (cth, ketumpatan arang batu mentah 1.3-1.5t/m³), sistem akhirnya mengeluarkan data kuantiti bahan yang tepat.

4. Solidat 3D Radar Level Meter: Pengenalan dan Aplikasi

4.1 Ciri-ciri Teknikal Teras Produk

Solidat, pembekal terkemuka peralatan automasi industri, telah membangunkan tolok aras radar 3D (Model: Siri SLDL5300) untuk memenuhi keperluan pengukuran tahap bahan loji arang batu, yang menampilkan ciri teknikal teras berikut:

Prestasi pengukuran: Julat pengukuran 180 darjah, 360 darjah (sesuai untuk kawasan arang batu kecil dan sederhana hingga besar), ketepatan volum ±0.5%, ketepatan jarak 1mm, tetapan ketumpatan sokongan (0.5-3t/m³), memenuhi keperluan pengukuran jenis arang batu yang berbeza.

Komunikasi dan output data: Menyokong Ethernet industri, AUTBUS, 485 dan mod komunikasi lain, dan boleh mengeluarkan ketinggian tahap bahan, kelantangan, jisim, data imej 3D (menyokong eksport format BMP/JPG), dan serasi dengan antara muka data sistem kawalan pusat loji arang batu.

Pemasangan dan pentauliahan: Pemasangan-atas atas (sambungan bebibir, serasi dengan bebibir DN50-DN200) menampilkan lubang pemasangan kecil, menghapuskan keperluan untuk pengubahsuaian yang meluas pada silo. Pentauliahan diselesaikan melalui skrin sentuh atau komputer jauh.

Kesan pengimejan:-pemprosesan dan analisis data berkelajuan tinggi, pemprosesan data disiapkan dengan pantas dan automatik oleh komputer, sistem pengendalian grafik 3D yang ringkas untuk mencapai-penghasilan semula tiga dimensi sasaran yang diukur, dan boleh menjalankan putaran grafik, terjemahan dan pembesaran setempat serta operasi interaktif yang lain, hasil pengukuran adalah jelas sepintas lalu.

4.2 Kes Permohonan Loji Arang Batu

Ambil sebuah loji arang batu milik kerajaan yang besar-(kapasiti tahunan 5 juta tan) sebagai contoh. Kilang itu mempunyai 8 silo arang batu mentah (diameter 10m, ketinggian 25m) dan 4 silo arang batu bertapis (diameter 8m, ketinggian 20m). Pengukuran sebelumnya menggunakan meter aras radar gelombang mikro biasa mempunyai tiga masalah:

Kepekatan habuk arang batu dalam silo arang batu mentah adalah tinggi (60g/m³ secara purata), dan pengecilan isyarat radar gelombang mikro adalah serius. Kira-kira 30% daripada masa, data tahap bahan yang berkesan tidak dapat diperoleh, jadi pemeriksaan manual diperlukan, yang mempunyai risiko jatuh dari ketinggian tinggi;

Silo arang batu coking sering mengalami 'ketidakseimbangan bahan' (paras bahan tidak sekata di satu pihak). Sistem radar konvensional, yang hanya mengukur data-satu, tidak dapat mengesan ketidakseimbangan tersebut. Ini menghasilkan kadar penggunaan 70% daripada kapasiti sebenar silo, yang kerap menyebabkan 'penggera silo penuh walaupun masih ada ruang kosong'.

Statistik inventori memerlukan anggaran manual berdasarkan ketinggian paras bahan dan jumlah tong bahan di setiap gudang. Ia mengambil masa 2-3 jam setiap masa, dan kadar ralat ialah 5%-8%, yang menjejaskan pelan perolehan dan penjadualan pengeluaran.

Pada awal tahun 2024, kilang itu memperkenalkan meter aras radar 83D (6 untuk silo arang batu mentah dan 2 untuk silo arang batu ditapis), dan kesan penggunaannya telah bertambah baik dengan ketara:

Kestabilan pengukuran yang lebih baik: Radar 3D mempunyai keupayaan penembusan yang kuat bagi habuk arang batu berkepekatan tinggi, dan kadar pemerolehan isyarat berkesan ditingkatkan daripada 70% kepada 99.5%. Tiada pemeriksaan manual diperlukan di gudang, yang mengurangkan kos buruh sebanyak kira-kira 120,000 yuan setahun dan menghapuskan bahaya keselamatan kerja-tinggi;

Menyelesaikan masalah pengecaman sisihan bahan: Imej 3D memaparkan pengedaran bahan dalam tong arang batu yang dibersihkan dalam masa nyata. Apabila sisihan bahan berlaku (perbezaan antara kedua-dua belah aras bahan adalah lebih daripada 1m), sistem akan secara automatik penggera dan membimbing pengendali untuk melaraskan kedudukan penyusuan. Kadar penggunaan kapasiti tong sampah meningkat kepada 90%, yang boleh menyimpan kira-kira 1500 tan arang batu yang dibersihkan lebih banyak setiap tahun dan meningkatkan faedah ekonomi sebanyak kira-kira 1.2 juta yuan;

Pengurusan Inventori Pintar: Sistem secara automatik mengira kuantiti arang batu di setiap gudang dan menjana laporan inventori dengan kemas kini data setiap minit. Ini mengurangkan masa statistik inventori daripada 2-3 jam kepada 10 saat, sambil menurunkan kadar ralat di bawah 2%. Ia menyediakan sokongan data yang tepat untuk perancangan perolehan loji arang batu (cth, menentukan kuantiti pembelian arang batu mentah berdasarkan kadar penggunaan inventori) dan penjadualan pengeluaran (cth, melaraskan output pencucian arang batu mengikut tahap inventori arang batu yang telah dibersihkan), dengan berkesan meminimumkan gangguan pengeluaran dan sisa bahan mentah yang disebabkan oleh salah pertimbangan inventori.

Di samping itu, ciri penyelenggaraan rendah meter aras radar 3D juga mengurangkan kos operasi dan penyelenggaraan loji arang batu dengan ketara: peralatan hanya dibersihkan sekali pada tahun lalu, dan tiada rekod penutupan kegagalan. Berbanding dengan radar tradisional (yang perlu dikekalkan sekali setiap 3 bulan secara purata), kos penyelenggaraan tahunan dikurangkan sebanyak kira-kira 80,000 yuan.

5. Kesimpulan

Kaunter Tahap Radar 3D Solidat memanfaatkan-teknologi canggih termasuk pengimejan 3D, pengukuran berbilang-parameter dan keupayaan anti-gangguan yang teguh untuk menangani cabaran teras dalam pengukuran penyimpanan bahan loji arang batu dengan berkesan. Ini termasuk gangguan habuk yang teruk, konfigurasi tahap bahan yang kompleks dan kesukaran menjejak inventori. Sistem ini bukan sahaja meningkatkan ketepatan dan kestabilan pengukuran tetapi juga memacu peningkatan pintar dalam pengurusan inventori loji arang batu dan penjadualan pengeluaran. Sistem Pengukuran SLDL5300 3D menggunakan rasuk penembusan-yang sempit dan tinggi yang menyesuaikan diri dengan keadaan kerja yang kompleks, kekal tidak terjejas oleh persekitaran yang keras seperti suhu tinggi, kakisan habuk, wap, hujan atau kabus. Dengan nisbah prestasi kos{11}}yang cemerlang, ia boleh digunakan secara meluas untuk mengukur bahan pepejal di pelbagai lokasi penyimpanan termasuk silo, bekas dan gudang bahan pepejal pukal. Dalam konteks transformasi pintar industri arang batu, Kaunter Tahap Radar 3D Solidat menyediakan penyelesaian pengukuran tahap yang boleh dipercayai dan cekap dengan prospek aplikasi yang luas. Sistem ini dijangka akan terus menyesuaikan diri dengan senario seperti silo loji arang batu tanpa pemandu dan sistem pergudangan pintar, menawarkan sokongan yang lebih kukuh untuk pembangunan digital industri arang batu.