一、 背景描述
在电厂输煤流程中，煤块经过磨煤机的研磨后变成了超细的粉料，扬尘大，有较强的吸附性会吸附在料位计表面，传统的料位测量方式如雷达、导波雷达、3D 成像无法准确获取物位信息。700T 的料仓往往只能利用2/3 的空间，而且还会有缺料和爆仓的危险，目前全国范围也在积极推进燃煤智能管控，分斗分仓进行计量。鉴于此，美国 KM 公司的这种全新的贴片式技术是一种间接测量法，这种方法不是直接检测物位的高度，而是通过 检测料仓支腿的形变来反应物料的状态，完全不用考虑仓内的粉尘浓度、挂料、堆积角、塌方等。
图 1 项目实景
二、 技术分析
实施项目的料仓属于典型的钢制料仓，容量 700T 左右。由于支撑腿为碳钢材质，在加载和卸载物料时支撑腿会发生弹性形变，这些形变量和加载的重量成正比。只要检测出这些微小的形变，就可以了解到料仓里面的物料重量。
专用工具通过螺栓将 Kistler-Morse®品牌的 Microcell 贴片式传感器紧密固定在料仓支腿上，支腿形变的同时会带动贴片式传感器一起形变，通过传感器内部的超高灵敏度应变片“感知”支腿的形变，将形变量转换为电信号，经过运算最终得到料仓重量值。
本方案采用 8 片 Microcell 型贴片式料位计，在每一个料仓支腿的贴一片传感器，使用接线盒将数据汇总到 KM 专用的控制器内，由控制器将传感器输出的微弱信号放大处理为数字信号，并输出一路 4～20mA 信号提供给上位机系统。
三、 精度分析
经过实地测量，工字钢尺寸为“300×335(腹板)×30(厚度)”来粗略计算压强。8 个支撑腿的横截面积为(300+300+335)×30×8=224400。在 700T 时候的压强为：700,000/224400=3.12kg/mm2
按照精度计算表可得：在 3.12kg/mm2 的压强下的精度大约在+/-1.5%(+/-10.5T)左右。在这种情况下是非常适合贴片式系统的工作的。
注：这个精度取决于料仓支腿的形式和尺寸规格，不同的料仓会有不同的精度表现。请提供料仓支腿准确的技术参数，便于更准确了解产品的精度情况
图 5：贴片式重量料位计精度表
四、 项目实施
贴片式传感器安装极为方便，只需要开 3 个 3.4mm 的小孔，不破坏支撑结构。安装一个传感器最快仅需15 分钟，安装过程中不需要停产，也不需要清空料仓。
Microcell 贴片式传感器安装过程比较简单，不需要登高作业，不需要大型设备，仅需 2 个人，一些随手小工具就可以完成安装任务。
五、 使用效果
从客户处了解到，原煤仓每小时消耗大约 50T 的煤，消耗量比较均匀，那么从贴片式读取的重量值变化也应该是均匀的。由于贴片式系统已经接入客户的 DCS 系统中，我们从 DCS 系统持续观察数据，这个数据应该也是变化均匀的。从图 9 中可见，系统上料和用料的时候，重量值变化极为均匀，没有跳变、丢失数据的现象。
仔细观察这个曲线图(图 10)，我们截取一部分数据来观察：从凌晨 2：14 分到 4：14 分 2 个小时时间内，贴片式显示的重量值据减少了 100T，这个和之前了解到的每小时消耗 50T 煤非常吻合。可见贴片式重量料位计非常适合原煤仓的应用
六、 结论
对于火电厂而言，美国 KM(Kistler-Morse®)的贴片式计量系统的综合精度高 综合精度高， 安装方便， 维护便捷，在安装过程 不影响现场的正常进出料， 施工成本极低，可以方便应用于 新建项目及 设备改造。作为物位测量，特别是恶劣环境下的固体物位测量是一种非常好的选择!
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