保定电厂方案

1、保定清苑电厂保定清苑电厂煤仓物位测量与温度监测系统方案煤仓物位测量与温度监测系统方案20132013年年1010月月2929日日北京华电大成技术有限责任公司北京华电大成技术有限责任公司 目录目录 第一章 需求分析第二章 设计原则第三章 关键技术论证第四章 系统方案第五章 应用案例 理想情况下，当煤粉加理想情况下，当煤粉加到顶部时，仓内煤粉外形可到顶部时，仓内煤粉外形可近似由三部分组成：顶部的近似由三部分组成：顶部的圆锥、中部的圆台和底部的圆锥、中部的圆台和底部的沟道。沟道。 顶部圆锥的底部半径为顶部圆锥的底部半径为31.24m31.24m（r r），底角为），底角为38380 0（ ），高度为

2、），高度为24.41m24.41m（H H1 1）。）。 中间圆台的高度为中间圆台的高度为7.79m7.79m（H H2 2），底部半径为），底部半径为32.2m32.2m（R R），上部半径为），上部半径为31.24m31.24m。在实际运行过程中，在实际运行过程中， 、H H1 1、H H2 2均为变量。均为变量。一、需求分析一、需求分析体积体积V V 温度温度t t 一、需求分析一、需求分析先进性先进性采用先进的物位测量及温度监测技术，确保测量的准确性。采用先进的物位测量及温度监测技术，确保测量的准确性。可靠性可靠性充分考虑煤仓内的恶劣工况，确保系统能长期稳定可靠地工作。充分考虑煤仓内的

3、恶劣工况，确保系统能长期稳定可靠地工作。安全性安全性充分考虑系统安装与运行过程中的安全性，物位测量与温度监测系充分考虑系统安装与运行过程中的安全性，物位测量与温度监测系统的自身故障应不影响其他系统的正常工作。统的自身故障应不影响其他系统的正常工作。易用性易用性系统智能化程度高，软件人机界面友好，系统维护和操作简单。系统智能化程度高，软件人机界面友好，系统维护和操作简单。经济性经济性在满足功能需求与技术指标的前提下，应尽量采用成熟的商业产品，在满足功能需求与技术指标的前提下，应尽量采用成熟的商业产品，降低系统的成本。降低系统的成本。 二、设计原则二、设计原则 L：超声波探头距所测料面距离。单位：

4、m；v：经温度补偿后的声速值。单位：m/s；t：测量范围内声波的运行时间。单位：s三、关键技术论证三、关键技术论证-测量原理测量原理3D3D物位扫描仪与雷达物位计的对比物位扫描仪与雷达物位计的对比 3D 3D物位扫描仪工作原理物位扫描仪工作原理 3D物位扫描仪（物位扫描仪（3DLevelScanner），），以色以色列列APM Automation Solutions 公司公司2006年开发，年开发，其设计初衷理念就有较强的针对性，直入固其设计初衷理念就有较强的针对性，直入固体物位测量的难点主题，在对全球固体物位体物位测量的难点主题，在对全球固体物位测量的技术难点进行开发，解决缺陷，结合测量的

5、技术难点进行开发，解决缺陷，结合军事技术创新性开发，在测量精度和适应性、军事技术创新性开发，在测量精度和适应性、可靠性方面都是一个新的突破。可靠性方面都是一个新的突破。3D3D物位扫描仪工作原理物位扫描仪工作原理 3D物位扫描仪由三个发射天线、信号驱动、电物位扫描仪由三个发射天线、信号驱动、电子电路三个部分构成。内部产生子电路三个部分构成。内部产生3-10KHz的低频脉冲，的低频脉冲，经过驱动，通过三个天线构成的阵列传输低频脉冲，经过驱动，通过三个天线构成的阵列传输低频脉冲，发射的脉冲达数千个点，每个脉冲都有良好的方向发射的脉冲达数千个点，每个脉冲都有良好的方向性，数千个点的脉冲对料面进行扫描

6、，并接收储仓、性，数千个点的脉冲对料面进行扫描，并接收储仓、仓库或容器内物料所返回的脉冲回声，通过仪表电仓库或容器内物料所返回的脉冲回声，通过仪表电子电路和计时器的精确计时，精确测量每个回声的子电路和计时器的精确计时，精确测量每个回声的时间时间/距离，设备的数字信号处理器对接收的信号进距离，设备的数字信号处理器对接收的信号进行采样和分析，从而测出的物位的高低、体积和质行采样和分析，从而测出的物位的高低、体积和质量。通过一种特殊的算法将来自扫描器的数据组合量。通过一种特殊的算法将来自扫描器的数据组合起来，并通过起来，并通过3D方式呈现容器内物料的实际分布情方式呈现容器内物料的实际分布情况，在计算

7、机屏幕上成像。况，在计算机屏幕上成像。3D3D物位扫描仪工作原理物位扫描仪工作原理 3D物位扫描仪以其独特可视三维成像技物位扫描仪以其独特可视三维成像技术、独竖一帜软件设计和高粉尘穿透技术，术、独竖一帜软件设计和高粉尘穿透技术，替代了老的物位仪表，它传播速度不受粉尘、替代了老的物位仪表，它传播速度不受粉尘、蒸汽及介质电常数的影响，包揽几乎所有的蒸汽及介质电常数的影响，包揽几乎所有的固体物料都可以精确的测量应用，它的三个固体物料都可以精确的测量应用，它的三个独立的发射接收系统和定向技术解决了其它独立的发射接收系统和定向技术解决了其它仪表的单点测量的误差问题和散射回波丢失仪表的单点测量的误差问题和

8、散射回波丢失的问题。的问题。普通雷达物位计工作原理普通雷达物位计工作原理 用发射能量很低的极短的微波脉冲通过天用发射能量很低的极短的微波脉冲通过天线系统发射并接收。雷达波以光速运行。运线系统发射并接收。雷达波以光速运行。运行时间可以通过电子部件被转换成物位信号。行时间可以通过电子部件被转换成物位信号。一种特殊的时间延伸方法可以确保极短时间一种特殊的时间延伸方法可以确保极短时间内稳定和精确的测量内稳定和精确的测量.即使工况比较复杂的情即使工况比较复杂的情况下，存在虚假回波，用最新的微处理技术况下，存在虚假回波，用最新的微处理技术和调试软件也可以准确的分析出物位的回波。和调试软件也可以准确的分析出

9、物位的回波。它适用于液体，浆料，及颗粒的物位进行非它适用于液体，浆料，及颗粒的物位进行非接触式测量，且在温度，压力变化大，有惰接触式测量，且在温度，压力变化大，有惰性气体及挥发的场合也能正常工作。性气体及挥发的场合也能正常工作。普通雷达物位计工作原理普通雷达物位计工作原理 雷达料位计采用单点测量技术，这对于表雷达料位计采用单点测量技术，这对于表面凹凸不规则的固体料面而言，它只能测量面凹凸不规则的固体料面而言，它只能测量某一点的物料高度，不能反映出真实的物位某一点的物料高度，不能反映出真实的物位高度，因此它的测量误差是不可忽视的，另高度，因此它的测量误差是不可忽视的，另外如受到空气中粉尘、低介电

10、常数、物料安外如受到空气中粉尘、低介电常数、物料安息角及不规则的料面的影响，造成信号衰减、息角及不规则的料面的影响，造成信号衰减、穿透能力降低、回波丢失，应用的效果也不穿透能力降低、回波丢失，应用的效果也不尽人意。尽人意。（1）3D扫描仪的使用寿命在扫描仪的使用寿命在10年以上。年以上。（2）3D扫描仪采用多点扫描模式，多点测量，扫描仪采用多点扫描模式，多点测量，形成上千个网格点，对每一个网点进行分析形成上千个网格点，对每一个网点进行分析采集，形成对料位的全方位覆盖，更加准确采集，形成对料位的全方位覆盖，更加准确的显示实际料位。的显示实际料位。 可是显示最高点，最低点，可是显示最高点，最低点，

11、平均值。平均值。普通雷达普通雷达：单点测量，只能测量某一个点的：单点测量，只能测量某一个点的料位高度，误差大，无法准确的显示整个料料位高度，误差大，无法准确的显示整个料仓实际料位。仓实际料位。三、关键技术论证三、关键技术论证-3D-3D物位扫描仪物位扫描仪（3）3D扫描仪是世界上唯一可以高精度扫描仪是世界上唯一可以高精度体积、物位测量物位计。是客户比较直观体积、物位测量物位计。是客户比较直观的检测体积信号。的检测体积信号。普通雷达普通雷达：无法测量体积。：无法测量体积。 （4）3D扫描仪采用扫描仪采用3-10Khz低频发射脉冲，低频发射脉冲，信号衰减小，可以穿透浓度较高的粉尘，信号衰减小，可以

12、穿透浓度较高的粉尘，解决了客户高粉尘测量的难题。解决了客户高粉尘测量的难题。普通雷达普通雷达：高频电磁波，信号衰减极大，：高频电磁波，信号衰减极大，无法穿透粉尘，无法准确测量。无法穿透粉尘，无法准确测量。（5）3D扫描仪具有扫描仪具有3个独立的发射器发送接收信号，广个独立的发射器发送接收信号，广阔的波束角覆盖整个料位的表面更加精确可靠的测量。阔的波束角覆盖整个料位的表面更加精确可靠的测量。 普通雷达普通雷达：单一发射系统，更无法覆盖，测量误差大。：单一发射系统，更无法覆盖，测量误差大。（6）3D扫描仪三个发射器发射脉冲对物料表面多点扫扫描仪三个发射器发射脉冲对物料表面多点扫描后形成描后形成3维

13、图像，准确直观的反映进出料的情况，实现维图像，准确直观的反映进出料的情况，实现真正的可视化，使用户随时了解物料的实情况，防止意真正的可视化，使用户随时了解物料的实情况，防止意外的发生，排除安全隐患。外的发生，排除安全隐患。 普通雷达普通雷达：无法成像，无法反映整个料仓的料位信息。：无法成像，无法反映整个料仓的料位信息。（7）3D扫描仪依靠独特的震动自清洁功能，当扫描仪依靠独特的震动自清洁功能，当料仓内粉尘很大，发射器外部沾满灰尘内部仍旧料仓内粉尘很大，发射器外部沾满灰尘内部仍旧很干净，免去人工定期清理维护，实现了真正意很干净，免去人工定期清理维护，实现了真正意义上的自动化。义上的自动化。普通雷

14、达普通雷达：没有自洁功能，在粉尘大、粘粘大的：没有自洁功能，在粉尘大、粘粘大的介质中喇叭口被堵塞，丧失测量能力，需要人工介质中喇叭口被堵塞，丧失测量能力，需要人工的清理维护。的清理维护。 （8）3D扫描仪可以实现远程控制，实时的对扫描仪可以实现远程控制，实时的对料位进行监控，是客户无论在何时何地都可以料位进行监控，是客户无论在何时何地都可以轻松检测测量，当存在问题可远程解决，节省轻松检测测量，当存在问题可远程解决，节省了售后维护，设备检修等的人力、物力资源。了售后维护，设备检修等的人力、物力资源。当当3D扫描仪接入现场自动控制系统，根据进出扫描仪接入现场自动控制系统，根据进出料的速度大小控制进

15、出料皮带传送机连锁反应，料的速度大小控制进出料皮带传送机连锁反应，以达到控制料仓内物料的进出量的均衡，让用以达到控制料仓内物料的进出量的均衡，让用户更轻松，便捷的管理企业的生产能力。户更轻松，便捷的管理企业的生产能力。普通雷达普通雷达：无法实现远程控制，监控方式单一。：无法实现远程控制，监控方式单一。维护和设备的检修必须人员现场解决。维护和设备的检修必须人员现场解决。（9）3D扫描仪可以接入无线网络，将现场信号扫描仪可以接入无线网络，将现场信号通过无线传输到中控室，省去了布线、架桥、维通过无线传输到中控室，省去了布线、架桥、维护等人力资源。护等人力资源。普通雷达普通雷达：必须使用信号线传输，需

16、要人工布线，：必须使用信号线传输，需要人工布线，线路传输会有信号衰减，且线路的老化需要更换线路传输会有信号衰减，且线路的老化需要更换等。等。（10）3D扫描仪可以全面的显示最大、最小、扫描仪可以全面的显示最大、最小、平均的料位高度或距离，体积百分比，体积质量，平均的料位高度或距离，体积百分比，体积质量，同时同时3D料位计测量显示温度。料位计测量显示温度。普通雷达普通雷达：只能显示料位高度或距离。：只能显示料位高度或距离。（11）3D扫描仪可以通过柔性连接将表头与探扫描仪可以通过柔性连接将表头与探头分开，在异地显示，对表头有更好的保护，同头分开，在异地显示，对表头有更好的保护，同时省去加装时省去

17、加装2次表等异地显示的工作和费用。次表等异地显示的工作和费用。普通雷达普通雷达：无法分体显示，同时需要加装：无法分体显示，同时需要加装2次表次表才能异地显示。才能异地显示。（12）3D扫描仪采用先进的技术，能够精确的扫描仪采用先进的技术，能够精确的测量各种类型，形状和大小的储仓和露天仓库中测量各种类型，形状和大小的储仓和露天仓库中存放的散装固体和粉末，并且不受介电常数的限存放的散装固体和粉末，并且不受介电常数的限制，独特的特点保证它可以应用于各个行业，具制，独特的特点保证它可以应用于各个行业，具有广阔应用市场。有广阔应用市场。普通雷达普通雷达：受介电常数和介质种类的限制，应用：受介电常数和介质

18、种类的限制，应用范围也受到限制。范围也受到限制。3D物位扫描仪产品选型 APM公司四种型号产品分别是公司四种型号产品分别是S、M、MV、MVL系统：系统：3D扫描仪扫描仪S型型 采用采用30 的波束角发射脉冲的波束角发射脉冲 ,测量平均体积、平均测量平均体积、平均料位料位 ,适用于直径小于适用于直径小于4m的小型储藏的小型储藏 。3D扫描仪扫描仪 M型型采用采用70 的波束角发射脉冲能够覆盖更加广阔的物的波束角发射脉冲能够覆盖更加广阔的物料表面料表面 ,不仅测量平均体积平均料位，而且可以测量不仅测量平均体积平均料位，而且可以测量最大最小料位最大最小料位 ,适用于料仓直径大于适用于料仓直径大于4

19、m且小于且小于15m的的料仓料仓 ,可以形成映射点但是不能够形成图像。可以形成映射点但是不能够形成图像。 3D扫描仪扫描仪 MV型型采用采用70 的波束角发射脉冲能够覆盖更加广阔的物料表面的波束角发射脉冲能够覆盖更加广阔的物料表面,可可测量平均体积、平均料位，可测量最大最小料位测量平均体积、平均料位，可测量最大最小料位, 适用于料仓适用于料仓直径大于直径大于4m且小于且小于15m的料仓的料仓 ,可以形成映射点且能够形成图可以形成映射点且能够形成图像像。 3D扫描仪扫描仪 MVL型型MVL型系统是采用两个或两个以上的型系统是采用两个或两个以上的MV型和一个型和一个controller控控制器共同

20、组合而成的一个系统，该系统可以对大直径料仓，开制器共同组合而成的一个系统，该系统可以对大直径料仓，开放仓进行测量，放仓进行测量，controller控制器的功能就是对从各个控制器的功能就是对从各个3D扫描扫描仪采集的信号进行采集处理分析，然后将所有信号整合为统一仪采集的信号进行采集处理分析，然后将所有信号整合为统一的一个完整的信号送到的一个完整的信号送到PLC或或DCS最终提供用户，方便用户的最终提供用户，方便用户的监控控制。监控控制。以上四种型号采用低频（以上四种型号采用低频（3-10KHZ）测量，都具有更好的粉尘）测量，都具有更好的粉尘穿透能力。穿透能力。3D物位扫描仪产品选型两台3D扫描仪安装计算三、关键技术论证三、关键技术论证-安装布局安装布局两台3D扫描仪误差估算四台3D扫描仪安装计算四台3D扫描仪误差估算八台3D扫描仪安装计算八台3D扫描仪误差估算八台3D扫描仪误差估算四、系统方案-物位测量系统方案系统由3D物位扫描仪、扫描