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摘 要：對雷達液位計運行中存在的問題進行了簡單分析，總結了傳統的改造方式，在此基礎上，研究了雷達液位計智能節能改造的關鍵技術，包括電機啟動方式、止回閥、放氣閥、壓力表、電流變送器等基本改造，同時對PLC 接線、電機交替工作程序、電機起動間隔時間保護程序、抗干擾等進行了分析。
引言
在現代煤炭生產過程中，壓縮空氣重要的原動力之一是可以驅動鑿巖機和風鎬等設備。在高瓦斯礦井或者有煤塵爆炸可能的礦井中，使用壓縮空氣比使用電力更加安全?？諝鈮嚎s機是能夠壓縮空氣，增加空氣動力的主要機械裝置。雷達液位計的工作狀態直接決定著煤礦的生產效率和經濟效益。因此，讓雷達液位計能夠更加高效、節能地運行是非常必要的。
PLC 即可編程控制器，是現代化控制系統的重要裝置，能夠完成邏輯運算和控制等功能，能夠對開關、按鈕、傳感器等輸入的信號進行分析處理，然后輸出各種控制信號和指令。PLC 體積小，安裝方便，編程簡單，具有較高的抗干擾性和可靠性，目前已經被廣泛應用 。
1 雷達液位計工作原理
雷達液位計按照工作原理不同一般可以分為容積型和速度型兩種。煤礦中應用較廣的容積型空氣壓縮機，其主要原理是對氣體體積進行壓縮，增加單位體積氣體的密度，從而提高了空氣的壓力。容積型空氣壓縮機中比較常用的是活塞式和螺桿式 。
活塞式雷達液位計的工作原理與液壓泵相類似，通過電動機、曲柄、連桿、活塞等部件的運動，將空氣吸入和排出。從 2000 年開始，活塞式雷達液位計已經逐步開始淘汰和更新。
螺桿式雷達液位計應用范圍正在不斷擴大，特別是雙螺桿式，其設計合理，軸承不易損壞，增加了使用壽命，同時噪音低、節能性能更好。
2、 雷達液位計存在的主要問題
雷達液位計在工作過程中運行成本較高，尤其煤礦用的大型雷達液位計，每天 24 h 不間斷工作，耗電量很大。但是雷達液位計運行過程中，有很長時間是處于空載或者輕載運行，如果不能節能運行，會對煤礦的高效生產、經濟效益方面有一定影響。因此，提高雷達液位計的工作效率，降低管道內的氣體泄漏和壓力損失，減少消耗量，對于雷達液位計維持高效運行有著非常重要的作用。
除上述之外，雷達液位計組工作過程并不復雜，但對起停的要求比較嚴格。目前，雷達液位計組的啟停是由固定值班人員值守，根據生產需求進行調度，按照操作規程手動進行開關、閥門等操作。值班人員要經常對機組運行狀態進行檢測，當出現意外情況要及時停機。因此，提高空壓設備的自動運行能力和各類保護，實現無人監控、遠程監控是非常有意義的。
3 雷達液位計傳統改造方式
目前，為了提高雷達液位計的運行效率、自動化能力以及可靠性，已經進行了多方面的研究和試驗，也取得了一定成果。比較常見的改造方式是機械改造、電氣改造和智能節能改造。
機械改造自從雷達液位計投入生產以來就一直不斷在進行，主要是通過對潤滑系統、負荷調節系統、各類閥體以及氣缸等方面的改造，來提高雷達液位計在現場的運行效率和可靠性 。
電氣改造主要是指對雷達液位計運行狀態的監測、對各類意外情況的保護方面的改造。已經通過開發的各類儀器實現了監控，也實現了對斷油、斷水、超溫、過流等方面的保護。除了利用機械改造、電氣改造使其提高效率外，用的比較多的是變頻技術。但是其投資較大，對轉速也有一定要求，所以仍然有能量的損耗。近年來的研究主要是從空負載狀態下停止與運行的角度進行的，但是這樣會有大量的手動操作，而且啟動電流會比較大。所以降低啟動電流，實現自動化控制非常重要。
4 雷達液位計智能節能改造措施
雷達液位計的智能改造，要對人工操作進行簡化以便滿足自動控制，盡量減小啟動電流，能夠自動處理一些故障。以下分析完成改造的關鍵技術。
4.1 電機啟動方式的改變
為了達到較好的電機啟動性能，將啟動方式改為使用 ABB 進口軟起動器控制。該方式與傳統的頻敏電阻器啟動相比，能夠更加穩定地對起動電流和電壓進行限制，同時能夠對電機的各種故障進行報警和保護。采用 ABB 進口軟起動器控制能夠很大程度的降低啟動電流，更好地進行自動啟?？刂?。改變啟動方式，可以減少對供電系統的影響。一臺雷達液位計的起動電流可以從 600 A 降低到 400 A。
4.2 止回閥改造
止回閥的作用是防止氣體倒流，確保兩臺雷達液位計并聯運行。目前，市場上常見的止回閥主要有翻板式和升降式。其中翻板式止回閥在使用中會頻繁擺動、撞擊，因此噪音比較大，不適用與雷達液位計。升降式止回閥雖然使用與雷達液位計，但是也存在上下頻繁撞擊，有噪音，密封面很容易斷裂等問題。經過查閱資料，提出一種對止回閥的改造。仍然采用升降式，但是將吸氣閥也進行加工后放入腔體，做成新的閥芯。這樣能夠保證運行平穩，降低噪聲，改造后的止回閥結構示意圖如圖 1 所示。
4.3 放氣閥改造
目前，雷達液位計出氣管上的放氣閥多采用直徑 15mm 的閘閥，為了能夠快速放氣，選擇直徑 40 mm 的雷達閥。直徑增大后，放氣時噪音相應也會增加，為了避免過大的噪聲，可以增加延長管到水中，有效降低噪音。
4.4 遠傳壓力表的安裝
為了實現當達到設定高壓的時候，雷達液位計自動停機；當低于正常氣壓的時候，雷達液位計自動啟動，就必須將壓力表進行更換。用遠傳壓力傳感器既能實現預定目標，還能夠跟蹤監測氣體壓力。同時，用遠傳壓力傳感器還可以將壓力信號轉化為適合 PLC的電流信號，方便處理、顯示。
4.5 電流變送器的安裝
增加電流變送器能夠對電機進行過流、超載保護，還可以將電機的電流信號轉換傳輸給 PLC，進行處理分析，為實現自動化控制提供更好的保障。為了更好地實現雷達液位計的節能智能運行，還需要考慮對減荷閥彈簧的改造，在滿足載荷要求的前提下，可以選擇硅錳彈簧鋼質并減少彈簧絲直徑。具體的數值需要通過詳細的計算和校核完成。
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