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西门子物位测量技术在台山发电厂的成功应用

西门子物位测量技术在台山发电厂的成功应用 2011年12月09日 来源： 摘要：本文通过介绍了亚洲目前规划建设规模最大的火力发电厂— 台山发电厂的采用先进的西门子物位测量技术解决煤仓等固体料仓的料位测量问题。关键字：超声波；雷达；声阻匹配；24GHz；FMCW　　一、引言　　台山发电厂坐落在全国著名侨乡台山市铜鼓湾,厂区三面环山,南面临海,与广东省著名的旅游胜地上、下川岛隔海相望。该电厂整体工程分两期建设,一期工程5台机组总容量为3000MW,第二期工程6台机组为6000MW，最终容量可达9000MW，1、2号机组分别于2003年12月9日及2004年4月9日投产。台电又是广东省十大重点工程之一，也是亚洲目前规划建设规模最大的火力发电厂。screen.width-333)this.width=screen.width-333" border=0>　　台电的建成将大大缓解广东用电紧张的压力，成为广东省最可靠的电源支撑点之一。为了更好地实现台电的定位标准，即以更安全为基础，更可靠为依据，更先进为动力，更经济为宗旨，更规范为保障，更环保为标准，创国际一流电厂。在每一台设备的选择上，台电本着安全可靠的原则，均选择了国内最成熟可靠的产品解决方案。长期以来，在电厂各个环节的固体料仓的料位测量一直是个难点，比如：煤仓、飞灰仓、石灰石粉仓等。目前市场可以选择料位计种类和品牌非常繁多，参差不齐。　　二、解决方案及技术特点　　在经过大量市场的调查和研究，以及与各物位计生产厂商的技术交流之后，最终在台电的一期工程的五台600MW机组上选择了西门子公司提供的料位测量解决方案，该解决方案主要以超声波和雷达物位计等非接触式物位测量技术为主。　　1、超声波物位测量解决方案及特点　　原理及应用：　　超声波料位计基于回波测距原理。超声波料位计大多采用气介导声的方式，即利用在空气中传播的超声脉冲在被测物体上被反射，并接收其回波，超声脉冲来回传播的时间与声脉冲传播距离成正比，测出声脉冲行程时间，就可据之算出物位。screen.width-333)this.width=screen.width-333" border=0>　　超声波在粗糙的固态表面（包括颗粒状物料表面）上的反射状况与声波波长表面粗糙度（颗粒状物料的粒径）有关。当表面粗糙度与声波波长接近或大于波长时，声波会产生漫反射，类似光波在毛玻璃上的反射。由于漫反射的作用，超声波的大部份能量都散射了，返回的只是一小部份能量，经常会因此导致失波的现象（如图2），故测量固态料面时，很多厂商会选择比测量同样距离的液面发射更强（大一倍或更大量程）的超声波能量。 另外，在固体的料位测量中，不可避免会产生一些粉尘；而粉尘会吸收超声波的能量，而使回波能量被衰减。因此，超声波技术一般都用于测量颗粒度较大的固体料位 ，比如：原煤仓等。 　　技术特点：　　声阻匹配技术。　　不同于其他公司的产品，西门子采用了一种声阻匹配的技术来作为测量固体料位的主要技术。采用低密度的介质紧贴在超声波发射表面，以降低超声波探头声阻，使发生的超声波能量衰减大到最小。这也是目前所有的超声波固体测量技术中成本最低、可靠性最高、应用最为广泛的一种技术。据测试，采用声阻匹配技术的超声波探头比普通的超声波探头的性能要提高5~6倍。　　矩阵式声源系统。　　当量程增加时，超声波探头的发射能量也需要大大的增加，同时也需要降低发射频率来减少超声波能量在长距离的传输中衰减。但是采用以上技术，也会带来一些“副作用”：波束角增大；超声波能量发散；探头表面的“自清洁”功能不明显，容易粘结物料（如图3）；较低的发射频率容易受到自然噪声的干扰；精度低等一系列问题。西门子公司采用矩阵式声源系统克服了上述技术的缺点。它选择使用了多个（不是一个）晶振作为发射源；相对于普通的超声波探头，它的发射频率更高，波束角更小（可至6º），表面的震动能量更大，“自清洁”的作用更明显；抵御环境噪声的能力也更强。screen.width-333)this.width=screen.width-333" border=0>　　两线制连线方式。　　西门子公司的超声波探头一般都采用两线制模式，除了进行传输和识别超声波探头脉冲信号，同时也进行温度信号的传输以实现温度补偿的作用。不同于常见的三线制模式，两线制模式既可以选择双绞屏蔽线作为传输线缆，也可以选择抗干扰能力更强的同轴电缆。它的优点是：传输距离最长可达365m，最大程度地实现多点测量；最有效地克服来自环境的噪声，

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