西門子雷達(dá)和超聲波物位計(jì)在位于海拔3990米的四川省甘孜地區(qū)白玉縣呷村四川鑫源礦業(yè)公司的各種料倉(cāng)上的應(yīng)用和技術(shù)特點(diǎn)。

四川省甘孜地區(qū)白玉縣呷村銀多金屬礦位于四川省甘孜州白玉縣昌臺(tái)區(qū)麻邛鄉(xiāng)境內(nèi)，目前已探明的礦石儲(chǔ)量為781萬(wàn)噸，其中含銀1867.53噸、銅8.09萬(wàn)噸、鉛40.09萬(wàn)噸、鋅65.19萬(wàn)噸、金5.198噸。資源潛在價(jià)值達(dá)二百多億元人民幣，礦山遠(yuǎn)景儲(chǔ)量亦十分可觀，被譽(yù)為全國(guó)多金屬礦“三大明珠”之一。該礦由西部礦業(yè)公司、中國(guó)華北冶金建設(shè)公司、甘孜州玉發(fā)礦業(yè)有限公司、四川省峨眉山403建設(shè)工程公司等6家股東組成的鑫源公司進(jìn)行開(kāi)發(fā)。并于2006年8月份正式竣工投產(chǎn)（如圖1）。

　　該礦的竣工投產(chǎn)，標(biāo)志著西部礦業(yè)向外省邁出可喜步伐，對(duì)于加快民族地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、提供就業(yè)機(jī)會(huì)、發(fā)展相關(guān)產(chǎn)業(yè)等將起到積極的推動(dòng)作用。

　　一、挑戰(zhàn)

　　由于呷村銀多金屬礦所處的位置海拔較高，基建總包方中國(guó)華冶集團(tuán)公司一直都很擔(dān)心各種儀表是否能過(guò)克服海拔高度的影響而正常工作。這其中用于測(cè)量各種礦物料倉(cāng)的物位儀表對(duì)整個(gè)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)比較重要–既需要通過(guò)穩(wěn)定準(zhǔn)確的物位測(cè)量來(lái)對(duì)料倉(cāng)的高度進(jìn)行控制，提高生產(chǎn)效率；也需要通過(guò)料位測(cè)量實(shí)現(xiàn)資產(chǎn)管理的目的。中國(guó)華冶以前使用過(guò)西門子各種物位計(jì)，對(duì)西門子物位計(jì)的性能比較熟悉，也比較放心。因此，中國(guó)華冶再次找到西門子公司尋求物位解決方案。經(jīng)過(guò)和技術(shù)人員的確認(rèn)，得知西門子雷達(dá)物位計(jì)曾在西藏海拔3950m的水泥廠使用了多年，工作一直正常；但對(duì)于超聲波物位計(jì)能否正常使用在海拔這么高的位置，一直不能肯定：畢竟高海拔的位置空氣相對(duì)稀薄，而且溫度較低，而超聲波物位計(jì)的工作會(huì)受到環(huán)境的影響。經(jīng)查，超聲波物位計(jì)使用過(guò)的zui高的海拔高度約為2000m，從未在近4000m的海拔高度使用過(guò)。

　　要使用物位計(jì)測(cè)量呷村銀多金屬礦的各種料倉(cāng)的料位，除了要克服各種料倉(cāng)的不規(guī)則料面形成的漫反射而造成的聲波能量損失外，還要克服高海拔位置稀薄的空氣對(duì)聲速的影響，以及低溫環(huán)境對(duì)儀表的考驗(yàn)。

　　二、解決方案

　　zui終確定解決方案是采用超聲波料位計(jì)和雷達(dá)物位計(jì)結(jié)合的方式來(lái)解決不同性質(zhì)的料倉(cāng)的物位測(cè)量：對(duì)于高度在15米以內(nèi)而且物料顆粒度較大的料倉(cāng)，選用Multiranger超聲波物位計(jì)（如圖2）和各種不同量程的超聲波換能器；而針對(duì)量程較大（15米以上）或粉塵揚(yáng)起較大的應(yīng)用，則選擇了西門子的固體型雷達(dá)LR400。

　　超聲波物位測(cè)量解決方案

　　西門子超聲波物位測(cè)量技術(shù)在世界上一直是處于地位，它具有很多*的技術(shù)特點(diǎn)及以技術(shù)。

　　聲阻匹配技術(shù)

　　不同于其他公司的產(chǎn)品，西門子采用了一種聲阻匹配的技術(shù)來(lái)作為測(cè)量固體料位的主要技術(shù)。采用低密度的介質(zhì)緊貼在超聲波發(fā)射表面，以降低超聲波探頭聲阻，使發(fā)生的超聲波能量衰減大到zui小。這也是目前所有的超聲波固體測(cè)量技術(shù)中成本zui低、可靠性zui高、應(yīng)用的一種技術(shù)。據(jù)測(cè)試，采用聲阻匹配技術(shù)的超聲波探頭比普通的超聲波探頭的性能要提高5~6倍。

矩陣式聲源系統(tǒng)

　　當(dāng)量程增加時(shí)，超聲波探頭的發(fā)射能量也需要大大的增加，同時(shí)也需要降低發(fā)射頻率來(lái)減少超聲波能量在長(zhǎng)距離的傳輸中衰減。但是采用以上技術(shù)，也會(huì)帶來(lái)一些“副作用”：波束角增大；超聲波能量發(fā)散；探頭表面的“自清潔”功能不明顯，容易粘結(jié)物料；較低的發(fā)射頻率容易受到自然噪聲的干擾；精度低等一系列問(wèn)題。

　　西門子公司采用矩陣式聲源系統(tǒng)克服了上述技術(shù)的缺點(diǎn)。它選擇使用了多個(gè)（不是一個(gè)）晶振作為發(fā)射源；相對(duì)于普通的超聲波探頭，它的發(fā)射頻率更高，波束角更?。芍?º），表面的震動(dòng)能量更大，“自清潔”的作用更明顯；抵御環(huán)境噪聲的能力也更強(qiáng)。