一、项目背景
某大型食品加工企业专注于烘焙食品生产,厂区内设有 6 座立式面粉储罐(单罐容积 500 立方米,高度 18 米),用于存储小麦粉、全麦粉等原料。此前,企业采用 “重锤式物位计 + 人工抽查” 的方式监测料位,在日常运营中逐渐暴露多重问题:重锤易被面粉粉尘黏附导致卡滞,每月需拆解清理 3-4 次,维护时需停机 8 小时以上,影响生产连续性;面粉存储过程中易产生 “搭桥” 现象(料仓内壁结拱,实际料位低于显示值),重锤无法识别,曾因误判料位导致 2 次生产线断料,造成直接经济损失 15 万元;人工抽查需工作人员攀爬储罐顶部测量,存在高空作业安全风险,且数据记录依赖人工填写,易出现错记、漏记问题。2024 年初,为响应食品行业 “智能仓储” 改造要求,企业决定引入雷达物位计重构物位监测系统。
二、设备选型与方案设计
(一)设备选型
结合食品行业卫生标准、面粉粉尘多、易搭桥的工况特点,项目选用六福测控的26GHz 高频智能雷达物位计,核心优势与适配性如下:
  1. 测量性能:测量范围 最大70 米,覆盖 18 米高储罐需求;测量精度 ±3 毫米,可精准捕捉面粉进料、出料时的料位变化;

  1. 抗干扰能力:采用 “粉尘穿透算法”,通过高频脉冲信号穿透浓度≤20g/m³ 的面粉粉尘层,避免信号衰减;针对 “搭桥” 问题,设备内置 “虚假料位识别功能”,通过分析信号回波曲线差异,自动区分真实料位与拱顶虚假信号;

  1. 卫生与安全适配:天线采用食品级 316L 不锈钢材质,表面经抛光处理(粗糙度 Ra≤0.8μm),符合 FDA 卫生标准,避免粉尘残留滋生细菌;防护等级 IP67,满足储罐顶部露天安装的防尘、防雨需求;

  1. 数据兼容性:支持 4-20mA 模拟信号与 RS485 数字信号输出,可直接接入企业现有 SCADA(监控与数据采集)系统,无需额外改造硬件。

(二)方案设计
  1. 设备部署:6 座面粉储罐均采用顶装式安装,雷达物位计通过 DN100 卫生级法兰与储罐顶部接口连接,安装位置避开储罐进料口正下方(距离进料口≥3 米),防止进料时面粉冲击天线;每座储罐配套 1 台温湿度传感器,与雷达物位计数据联动,用于补偿温湿度变化对面粉密度、介电常数的影响,提升测量精度;

  1. 数据传输与处理:雷达物位计采集的料位、温湿度数据,通过屏蔽双绞线传输至车间控制柜,经信号隔离器过滤干扰后,上传至企业中央控制室的 SCADA 系统;

  1. 功能开发:在 SCADA 系统中搭建 “面粉仓储物位监测模块”,实现三大核心功能:①实时可视化展示:以柱状图、数字面板形式显示 6 座储罐的实时料位(百分比 + 实际体积)、温湿度及设备运行状态(正常 / 故障);②异常预警与报警:设置料位上下限(上限 90%,避免进料溢出;下限 15%,触发补料提醒),当料位超限时,中控室声光报警 + 手机 APP 推送预警信息;识别 “搭桥” 现象时,自动触发储罐侧壁振动器(提前预装),破除料拱;③数据管理:自动存储历史料位数据(采样间隔 1 分钟),支持按日期、储罐编号查询,生成日报 / 周报 / 月报,数据可导出为 Excel 格式,满足食品行业质量追溯要求。

三、项目实施与调试
(一)安装施工
  1. 前期准备:施工前清空储罐内残留面粉,用压缩空气(含滤网)吹扫罐内粉尘,检测罐内氧浓度(确保≥19.5%),办理有限空间作业许可;对储罐顶部法兰接口进行平整度检测,清理密封面杂质,更换食品级硅橡胶密封垫片;

  1. 安装过程:采用吊车辅助吊装雷达物位计,确保天线垂直于储罐底部(偏差≤0.5°),通过扭矩扳手按规定力矩(35N・m)紧固法兰螺栓,防止粉尘从接口渗入;接线时采用防水接线盒,电缆屏蔽层单端接地,避免车间电机产生的电磁干扰;

  1. 卫生验收:安装完成后,用 75% 食品级酒精擦拭天线表面,邀请第三方检测机构对设备接触面进行微生物检测(菌落总数≤10CFU/cm²),确保符合食品生产卫生要求。

(二)系统调试
  1. 静态校准:向 1 号储罐匀速注入已知重量的小麦粉(50 吨,对应体积约 83 立方米),通过储罐容积表换算实际料位(16.6%),对比雷达物位计显示值,调整 “介电常数补偿” 参数,使测量误差控制在 ±5 毫米以内;

  1. 动态测试:模拟正常生产中的进料(流量 10 立方米 / 小时)、出料(流量 8 立方米 / 小时)过程,观察雷达物位计数据更新频率(确保≥2 次 / 秒),验证料位跟踪的实时性;人工制造 “搭桥” 场景(在储罐内壁铺设面粉形成拱顶),测试设备是否能准确识别并触发振动器破除料拱;

  1. 报警与联动测试:在 SCADA 系统中手动设置 “料位下限 15%”,验证补料预警信息是否同步推送至中控屏与工作人员手机;断开 1 台雷达物位计电源,测试系统是否能在 5 秒内识别故障并报警。经过 10 天调试,所有储罐的物位监测数据均满足设计要求,系统正式投入运行。

四、应用效果与效益分析
(一)应用效果
  1. 测量精度与稳定性显著提升:改造后,面粉料位测量误差稳定在 ±10 毫米以内,成功解决 “粉尘干扰” 与 “搭桥误判” 问题,投用至今未出现 1 次因料位误判导致的断料或溢出事故;设备平均无故障运行时间(MTBF)达 12000 小时,维护频次从每月 3-4 次降至每季度 1 次;

  1. 安全性与管理效率优化:取消人工攀爬储罐抽查,消除高空作业安全风险;料位数据实现 “自动采集 - 实时上传 - 智能分析”,减少 2 名专职数据记录人员,报表生成时间从 2 小时 / 天缩短至 5 分钟 / 天;

  1. 生产连续性保障:通过 “低料位预警 + 自动破拱” 功能,确保面粉供应稳定,生产线有效作业率从改造前的 92% 提升至 98%。

(二)效益分析
  1. 成本节约:每年减少设备维护成本约 8 万元(原重锤式物位计年均维护费 12 万元,雷达物位计年均维护费 4 万元);避免断料、溢出事故损失,按单次事故最低损失 15 万元计算,每年可节约潜在损失 30 万元以上;减少 2 名数据记录人员,每年节省人力成本约 16 万元;

  1. 效率提升:生产线有效作业率提升 6%,每年可增加烘焙食品产量约 300 吨,按市场均价计算,新增产值约 240 万元;

  1. 合规收益:满足食品行业 “原料仓储可追溯” 要求,在 2024 年市场监管部门专项检查中获得 “食品安全生产示范企业” 称号,提升企业品牌信誉。

五、总结与展望
本次雷达物位计在食品加工企业面粉储罐物位监测中的应用,成功解决了传统监测方式 “精度低、维护繁、风险高” 的痛点,实现了物位监测的 “精准化、智能化、卫生化”。该方案不仅适配食品行业的特殊要求,也为饲料、医药等类似粉尘物料仓储的物位监测提供了可参考的范例。未来,企业计划将雷达物位计数据与 ERP(企业资源计划)系统联动,实现 “料位数据 - 采购计划 - 生产调度” 的全自动闭环管理,进一步推动智能工厂建设。

应用案例

推荐产品

获取报价