技術(shù)文章
在煤炭行業(yè)智能化轉(zhuǎn)型進(jìn)程中,雷達(dá)物位計(jì)憑借其非接觸測(cè)量、抗干擾能力強(qiáng)等特性,已成為原煤倉(cāng)、精煤倉(cāng)、洗煤池等場(chǎng)景的核心監(jiān)測(cè)設(shè)備。以光科GKYWG-50型雷達(dá)物位計(jì)為例,該設(shè)備通過(guò)26GHz高頻脈沖雷達(dá)技術(shù),實(shí)現(xiàn)了對(duì)煤粉、煤矸石等固體物料的高精度連續(xù)監(jiān)測(cè),量程覆蓋0-120米,盲區(qū)僅8厘米,測(cè)量誤差控制在±2mm以內(nèi)。
一、技術(shù)特性破解行業(yè)痛點(diǎn)
煤炭倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)境存在三大技術(shù)挑戰(zhàn):粉塵濃度高(可達(dá)500g/m³)、物料介電常數(shù)低(εr=1.8-3.5)、量程跨度大(從數(shù)米到百米級(jí)筒倉(cāng))。傳統(tǒng)超聲波物位計(jì)在粉塵環(huán)境中信號(hào)衰減超過(guò)60%,而GKYWG-50采用的調(diào)頻連續(xù)波(FMCW)技術(shù),通過(guò)發(fā)射與接收信號(hào)的頻率差計(jì)算物位,其電磁波穿透性強(qiáng),在煤塵濃度2000g/m³環(huán)境下仍能保持穩(wěn)定測(cè)量。設(shè)備配備的80GHz毫米波雷達(dá),波束角僅3°,可有效避開(kāi)倉(cāng)壁掛料產(chǎn)生的虛假回波。
二、典型應(yīng)用場(chǎng)景實(shí)踐
原煤倉(cāng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)
在年處理能力500萬(wàn)噸的選煤廠,GKYWG-50通過(guò)導(dǎo)波管安裝方式,解決了30米高筒倉(cāng)內(nèi)煤流沖擊導(dǎo)致的測(cè)量波動(dòng)問(wèn)題。設(shè)備內(nèi)置的智能回波處理算法,能自動(dòng)識(shí)別煤堆表面安息角(通常35°-45°)造成的反射信號(hào)畸變,確保在煤位變化速率2m/min時(shí)的數(shù)據(jù)更新頻率達(dá)0.5Hz。
洗煤池液位控制
針對(duì)洗煤過(guò)程產(chǎn)生的含煤污水(介電常數(shù)εr=25-40),該設(shè)備采用聚四氟乙烯(PTFE)封裝天線,耐腐蝕等級(jí)達(dá)IP68。通過(guò)HART協(xié)議與DCS系統(tǒng)通信,實(shí)現(xiàn)重介洗選工藝中懸浮液液位的閉環(huán)控制,使分選密度波動(dòng)范圍縮小至±0.01g/cm³。
井下煤倉(cāng)安全監(jiān)測(cè)
礦用本安型雷達(dá)物位計(jì)在甲烷-空氣混合氣體環(huán)境中,通過(guò)本質(zhì)安全電路設(shè)計(jì)(工作電壓12VDC,電流<100mA),配合磁力驅(qū)動(dòng)噴氣除塵系統(tǒng),每24小時(shí)自動(dòng)清除天線積塵。在某煤礦-600m水平煤倉(cāng)的應(yīng)用中,成功預(yù)警3次煤位超限事件,避免冒倉(cāng)事故。
三、技術(shù)升級(jí)方向
當(dāng)前行業(yè)正朝三方面突破:
多頻段融合技術(shù):結(jié)合K波段(24GHz)與W波段(77GHz)優(yōu)勢(shì),提升低介電常數(shù)物料(如褐煤εr=1.5)的測(cè)量精度
AI回波識(shí)別:通過(guò)深度學(xué)習(xí)算法建立煤堆形態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù),使復(fù)雜工況下的測(cè)量準(zhǔn)確率提升至99.7%
無(wú)線組網(wǎng)能力:支持LoRa無(wú)線傳輸,單基站可覆蓋2km半徑區(qū)域,降低礦井下布線成本40%以上
隨著煤炭行業(yè)"機(jī)械化換人、自動(dòng)化減人"政策的推進(jìn),雷達(dá)物位計(jì)已從單一測(cè)量設(shè)備發(fā)展為智能倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的核心傳感器。光科等企業(yè)研發(fā)的礦用本安型產(chǎn)品,通過(guò)MA認(rèn)證和防爆合格證(Ex dI Mb),正在推動(dòng)煤炭物位監(jiān)測(cè)進(jìn)入毫米級(jí)精度、毫秒級(jí)響應(yīng)的新階段。據(jù)統(tǒng)計(jì),應(yīng)用該技術(shù)的選煤廠庫(kù)存管理效率提升35%,年節(jié)約生產(chǎn)成本超200萬(wàn)元。