Солидат 3Д радарски мерач нивоа: карактеристике и примене - Студија случаја електране на угаљ

Абстрацт

Овај рад се фокусира на 3Д радарске мераче нивоа у технологији мерења нивоа, објашњавајући њихове принципе примене и упоређујући основне карактеристике традиционалног радара и 3Д радара. Он наглашава практичне ефекте примене Солидатових 3Д радарских производа за мерење нивоа у постројењима за угаљ, пружајући референтно решење за изазове мерења нивоа у постројењима за угаљ.

Кључне речи

Мерач нивоа; 3Д радар; фабрика угља; мерење нивоа материјала; окружење прашине

1. Преглед

Са убрзаном интелигентном трансформацијом индустрије угља, постројења на угаљ имају значајно повећане захтеве за прецизношћу, стабилношћу и паметним решењима у мерењу нивоа материјала. Традиционалне методе као што су ручне инспекције, ултразвучни мерачи нивоа и конвенционални радарски мерачи нивоа суочавају се са значајним ограничењима: ручне инспекције су неефикасне и несигурне, што чини праћење динамике силоса у-стварном времену изазовним; Ултразвучни мерачи нивоа су склони интерференцији угљене прашине, што доводи до озбиљног слабљења сигнала и великих грешака у мерењу; Док конвенционални радарски мерачи нивоа делимично ублажавају сметње прашине, они се и даље боре да постигну свеобухватну покривеност у сложеним условима силоса (као што су сводови, одступање материјала или мртве зоне), што често доводи до погрешно процењених нивоа материјала који ометају планирање производње и управљање залихама.

Међу различитим технологијама мерења нивоа, 3Д радарски мерачи нивоа су се појавили као-променио игре. Коришћењем више-скенирања и могућности 3Д снимања, они превазилазе просторна ограничења традиционалних метода како би јасно визуелизовали дистрибуцију материјала у силосима. Ови системи не само да пружају прецизна мерења нивоа већ и омогућавају-надгледање у реалном времену запремине материјала, масе и морфологије шипова. Као решење-за интелигентно мерење нивоа у постројењима на угаљ, они ефикасно премошћују јаз који остављају конвенционалне технологије у сложеним окружењима силоса.

2. Особине радарске технологије

2.1 Карактеристике традиционалних радара (укључујући микроталасни радар и конвенционални вођени таласни радар)

Једна мерна димензија: Може да добије само податке о висини материјала, али не може да уочи хоризонталну дистрибуцију материјала у силосу. Суочавајући се са уобичајеним феноменом „одступања материјала“ и „лука“ у силосу за угаљ, не може да идентификује стварну празну запремину у силосу, што је лако изазвати одступање у обрачуну залиха.

Ограничена отпорност на сметње од прашине: Микроталасни радарски сигнали су склони расипању и слабљењу у окружењима високе{0}}концентрације угљене прашине. Када концентрација прашине пређе 50 г/м³, интензитет рефлексије сигнала драматично опада, значајно угрожавајући тачност мерења. Док конвенционални радарски системи са вођеним таласима показују мању осетљивост на сметње од прашине, њихове сонде су подложне адхезији угљене прашине. Продужена употреба доводи до одступања сигнала узрокованог нагомиланим наслагама, што захтева често чишћење и одржавање.

Ограничена покривеност: Традиционални радари су углавном дизајни са једним-снопом или уским-снопом, који могу да мере само „тачку“ или „линију“ унутар силоса и не могу у потпуности да схвате укупан статус нивоа материјала силоса. За велике силосе за угаљ пречника већег од 8 метара, потребно је комбиновати и инсталирати више уређаја да би се постигла прелиминарна покривеност, што повећава цену опреме и потешкоће у отклањању грешака.

2.2 Карактеристике 3Д радара

3Д панорамска слика: Користећи технологију са више-мрежа снопа, овај систем истовремено емитује 20-30 високо- радарских зрака високе фреквенције да би покрио хоризонталну област од 360 степени и вертикални угао од 0-90 степени унутар силоса материјала. Кроз спајање сигнала и реконструкцију података, генерише 3Д слике материјала унутар силоса у реалном времену, јасно приказујући обрасце слагања, положаје закривљености, степене одступања материјала и мртве тачке у празним силосима. Ово ефикасно решава ограничења традиционалног радара „невидљивости и непрецизног мерења“.

Отпорност на прашину и сурово окружење: 3Д радар користи специјализовану технологију модулације сигнала, емитујући сигнале снаге 5-10мВ (5-10 пута веће од конвенционалних микроталасних радара). Његов оптимизован дизајн таласне дужине посебно одговара карактеристикама честица угљене прашине, омогућавајући продирање кроз прашину високе концентрације (до 100 г/м³) док минимизира губитак расејања сигнала. Са заштитом ИП67, опрема издржава екстремне температуре (-40 степени до 80 степени) и корозију, што је чини идеалном за силосе постројења за угаљ где су влажност, прашина и температурне флуктуације уобичајени изазови.

Синхронизовано мерење са више-параметара: Поред прецизног мерења висине материјала (прецизност ±5мм, резолуција 1мм), такође може да израчуна запремину материјала (грешка мања или једнака 2%) и масу (у комбинацији са унапред подешеном функцијом густине угља) на основу 3Д слика, аутоматски генеришући извештаје о инвентару без ручне конверзије. Ово пружа директну подршку подацима за управљање инвентаром постројења за угаљ и планирање производње, смањујући ручне статистичке грешке.

Ниско одржавање и интелигентна дијагноза: Уређај нема механичке покретне делове, елиминишући проблеме као што су накупљање материјала и механичко хабање у традиционалним радарским сондама са вођеним таласима. Годишње одржавање је смањено на 1-2 пута. Са уграђеним-интелигентним дијагностичким функцијама, надгледа оперативни статус у реалном времену (укључујући јачину сигнала, интегритет снопа и комуникационе везе). Када дође до аномалија сигнала или кварова опреме, он аутоматски шаље упозорења централном контролном систему, значајно смањујући ризик од застоја.

Прилагодите се сложеним структурама силоса: Подржава мерење силоса за угаљ различитих облика укључујући кружне, квадратне и правоугаоне. Кроз подешавања параметара, може да прихвати препреке као што су мердевине и уређаји за мешање унутар силоса, аутоматски филтрира сигнале сметњи и не захтева додатне уређаје за заштиту. Задовољава потребе мерења различитих силоса за угаљ (као што су силоси сировог угља, силоси рафинисаног угља и силоси угља).

3. Принципи традиционалног радара и 3Д радара

3.1 Традиционални радар

Традиционални микроталасни радарски системи функционишу тако што емитују један електромагнетни сноп високе-(опсег ГХз) снопа. Они израчунавају висину нивоа материјала користећи време простирања рефлектованих сигнала (засновано на брзини електромагнетног таласа, еквивалентној брзини светлости) кроз формулу: Висина нивоа материјала=(брзина ширења електромагнетног таласа × време рефлексије) / 2. Међутим, у силосима постројења за угаљ, високе концентрације електроталаса вишеструке концентрације електроталаса изазивају вишеструке концентрације електромагнетског таласа. Део сигнала апсорбују честице прашине, што доводи до тога да ефективна енергија сигнала која се враћа пријемној антени износи само 0,5%-1% енергије која се преноси. Ово често доводи до проблема са „без сигнала рефлексије“ или „сигнала лажне рефлексије“. Док конвенционални радарски системи са вођеним таласима користе таласоводе (челичне каблове/шипке) за смањење сметњи прашине, њихови сигнали се шире само дуж путање таласовода. Ово ограничење спречава хоризонтално покривање области силоса, а акумулација материјала на шипки сонде може да промени импеданцију таласовода, узрокујући грешке у мерењу.

3.2 3Д радар

3Д радар ради на основу више-временског-домена рефлектометрије (Мулти-ТДР) и технологије 3Д реконструкције података, са основним принципима као што су:

Више-пренос и пријем: Радарски антенски низ истовремено емитује више високо-електромагнетних зрака (24 ГХз). Сваки сноп скенира површину материјала у силосу под унапред задатим угловима (бочни размак од 1 степен -2 степена, уздужна покривеност од 0-90 степени), стварајући покривеност „површину“. Пријемна антена синхроно хвата рефлектоване сигнале са сваког снопа, бележећи време пропагације и јачину сигнала сваке групе снопа.

Обрада сигнала и филтрирање сметњи: Користећи специјализоване алгоритме, систем обрађује вишеструке рефлектоване сигнале да би филтрирао сметње од распршивања угљене прашине и рефлексије објеката (на основу прагова јачине сигнала и анализе конзистенције снопа), док задржава валидне сигнале површинске рефлексије. Истовремено, он израчунава тродимензионалне координате (Кс, И, З осе) тачака рефлексије унутар силоса користећи параметре угла зрака.

Реконструкција 3Д слике и прорачун параметара: Систем прво спаја 3Д координате из свих важећих тачака рефлексије да би генерисао 3Д модел облака тачака материјала унутар силоса. Користећи технологију за рендеровање слика, ствара интуитивну 3Д визуелизацију. На основу овог модела, систем аутоматски израчунава максималну и просечну висину нивоа материјала, док одређује запремину материјала кроз алгоритам интеграције. Комбиновањем ових прорачуна са унапред дефинисаним параметрима густине угља (нпр. густина сировог угља 1,3-1,5т/м³), систем на крају даје тачне податке о количини материјала.

4. Солидат 3Д радарски мерач нивоа: Увод и примене

4.1 Основне техничке карактеристике производа

Солидат, водећи добављач опреме за индустријску аутоматизацију, развио је 3Д радарски мерач нивоа (модел: СЛДЛ5300 серија) како би испунио захтеве за мерење нивоа материјала у постројењима на угаљ, са следећим основним техничким карактеристикама:

Перформансе мерења: Опсег мерења 180 степени, 360 степени (погодно за мала и средња до велика угљенокопа), тачност запремине ±0,5%, тачност удаљености 1мм, подешавање густине подршке (0,5-3т/м³), задовољавају потребе мерења различитих врста угља.

Комуникација и излаз података: Подржава Етхернет индустријске, АУТБУС, 485 и друге комуникационе режиме, и може да емитује ниво материјала, висину, запремину, масу, податке 3Д слике (подржава извоз у БМП/ЈПГ формат) и компатибилан је са интерфејсом података централног система за контролу постројења за угаљ.

Инсталација и пуштање у рад: Горња{0}}монтажа (прирубнички прикључак, компатибилна са прирубницама ДН50-ДН200) има мале инсталационе рупе, елиминишући потребу за опсежним модификацијама силоса. Пуштање у рад је завршено преко екрана осетљивог на додир или удаљеног рачунара.

Ефекат слике: велика-брза обрада и анализа података, обраду података брзо и аутоматски завршава рачунар, једноставан оперативни систем са 3Д графиком за постизање тродимензионалне репродукције измереног циља, и може да изврши ротацију графике, превођење и локално увећање и друге интерактивне операције, резултати мерења су јасни на први поглед.

4.2 Случај примене постројења за угаљ

Узмимо за пример велику државну{0}}електрану на угаљ (годишњи капацитет од 5 милиона тона). Постројење има 8 силоса за сирови угаљ (пречник 10м, висина 25м) и 4 силоса за рафинисани угаљ (пречник 8м, висина 20м). Претходно мерење коришћењем обичног микроталасног радарског мерача нивоа има три проблема:

Концентрација угљене прашине у силосу сировог угља је висока (60 г/м³ у просеку), а слабљење микроталасног радарског сигнала је озбиљно. Око 30% времена се не могу добити ефективни подаци о нивоу материјала, тако да је потребна ручна провера, која има ризик од пада са велике висине;

Силоси за коксујући угаљ често доживљавају 'материјалну неравнотежу' (неуједначен ниво материјала на једној страни). Конвенционални радарски системи, који мере само податке о једној-тачки, не могу да открију такве неравнотеже. Ово резултира стопом искоришћења од 70% стварног капацитета силоса, често изазивајући „аларме пуне силоса упркос преосталом празном простору“.

Статистика залиха захтева ручну процену на основу висине нивоа материјала и запремине канти за материјал у сваком складишту. Потребно је 2-3 сата по времену, а стопа грешке је 5%-8%, што утиче на план набавке и распоред производње.

Почетком 2024. године у фабрици су уведени 83Д радарски мерачи нивоа (6 за силосе сировог угља и 2 за силосе рафинисаног угља), а ефекат примене је значајно побољшан:

Побољшана стабилност мерења: 3Д радар има снажну способност продирања угљене прашине високе концентрације, а ефективна стопа аквизиције сигнала је повећана са 70% на 99,5%. У складишту није потребна ручна инспекција, што смањује трошкове рада за око 120.000 јуана годишње и елиминише безбедносни ризик од-радова на великим висинама;

Решавање проблема идентификације одступања материјала: 3Д слика приказује дистрибуцију материјала у очишћеној канти за угаљ у реалном времену. Када дође до одступања материјала (разлика између две стране нивоа материјала је већа од 1 м), систем ће аутоматски алармирати и усмерити оператере да подесе положај увлачења. Стопа искоришћења капацитета канте је повећана на 90%, што може да складишти око 1500 тона очишћеног угља више сваке године и повећа економску корист за око 1,2 милиона јуана;

Интелигентно управљање залихама: Систем аутоматски израчунава количине угља у сваком складишту и генерише извештаје о залихама са ажурирањем података сваког минута. Ово смањује време статистике залиха са 2-3 сата на 10 секунди, док се стопе грешке спуштају испод 2%. Пружа прецизну подршку података за планирање набавке постројења за угаљ (нпр. одређивање количина набавке сировог угља на основу стопа потрошње залиха) и планирање производње (нпр. прилагођавање излаза прања угља према нивоима залиха очишћеног угља), ефективно минимизирајући прекиде у производњи и расипање сировина узрокованих погрешним проценама инвентара.

Поред тога, ниске карактеристике одржавања 3Д радарског мерача нивоа такође значајно смањују трошкове рада и одржавања термоелектране на угаљ: опрема је очишћена само једном у протеклој години и нема евиденције о кваровима. У поређењу са традиционалним радаром (који се у просеку треба одржавати једном свака 3 месеца), годишњи трошкови одржавања су смањени за око 80.000 јуана.

5. Закључак

Солидат 3Д радарски бројачи нивоа користе најсавременије-технологије, укључујући 3Д снимање, мерење више-параметара и робусне могућности против-ометања за ефикасно решавање кључних изазова у мерењу складиштења материјала за постројења за угаљ. То укључује озбиљне сметње прашине, сложене конфигурације нивоа материјала и потешкоће у праћењу инвентара. Систем не само да побољшава тачност и стабилност мерења, већ и покреће интелигентне надоградње у управљању залихама постројења за угаљ и планирању производње. СЛДЛ5300 3Д мерни систем користи уски,-пробојни сноп који се прилагођава сложеним радним условима, на њега не утичу тешка окружења као што су високе температуре, корозија прашине, пара, киша или магла. Са одличним односом цене{11}}учинака, широко је применљив за мерење чврстих материјала на различитим локацијама за складиштење, укључујући силосе, контејнере и складишта расутих материјала. У контексту интелигентне трансформације индустрије угља, Солидат 3Д радарски бројачи нивоа пружају поуздана и ефикасна решења за мерење нивоа са широким перспективама примене. Очекује се да ће се ови системи даље прилагођавати сценаријима као што су силоси за беспилотне фабрике угља и паметни системи за складиштење, нудећи снажнију подршку за дигитални развој индустрије угља.