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新聞詳情
淺析：稱重式傳感器在料位測量中的特點(diǎn)以及技巧的分析 為此，上海上自儀股份公司三廠為您提出一種在粉塵環(huán)境料倉的基礎(chǔ)上，通過安裝稱重傳感器的方式，把物位測量轉(zhuǎn)化成一個(gè)料倉靜態(tài)重量檢測的方法，期待在設(shè)計(jì)原煤倉或者灰倉的時(shí)候，土建和機(jī)械專業(yè)能夠給與配合，這是一種簡單可靠而且無傳動(dòng)元件的一種靜態(tài)稱重測量手段。 1 煤粉倉和灰倉等物位測量對象的特點(diǎn) 1）可靠性：希望測量設(shè)備簡單可靠，測量準(zhǔn)確，維護(hù)量小，長期在線無故障。 2）物料堆放的錐體不規(guī)則：因?yàn)槲锪隙逊诺男误w不規(guī)則，無法界定準(zhǔn)確的界面，所以測量物位時(shí)，不能準(zhǔn)確測 量真實(shí)的料位，取樣口的位置選擇相對而言尤為重要。 3）環(huán)境工況惡劣：料倉料位測量區(qū)域粉塵較大，環(huán)境 惡劣，給安裝、維護(hù)帶來了不便。 4）無法校準(zhǔn)和開孔：運(yùn)行過程中無法對真實(shí)的料位進(jìn)行校對維修，不便于維護(hù)和故障維修診斷。 2 采用稱重傳感器測量物位的方法 鑒于以上所述，根據(jù)被測對象的特點(diǎn)，由此構(gòu)想出一種衡器稱重的方式，其原理簡單，維護(hù)方便，可靠性好，對于規(guī)則容器可以通過重量測量，來反映料倉內(nèi)的真實(shí)料位和物質(zhì)量的多少。因?yàn)闇y量物位也是為了知道料斗內(nèi)部物質(zhì)的多少，也許這樣更直接方便。對于采用稱重原理這一方式，在設(shè)計(jì)的時(shí)候，打破專業(yè)界限，土建、工藝設(shè)備、控制專業(yè)互相配合，做到優(yōu)化設(shè)計(jì)，安全可靠，確保可靠穩(wěn)定運(yùn)行。為方便運(yùn)行維護(hù)，只需要在大修周期更換或校核稱重元件即可。具體設(shè)計(jì)如圖 1 所示，以稱重傳感器為核心的一種料位測量結(jié)構(gòu)圖。  1）如圖 1 所示，這是一種按照模擬量或者開關(guān)量設(shè)計(jì)的測量簡圖。假定被測對象是一個(gè)灰斗，灰的介質(zhì)的密度相對穩(wěn)定。“灰斗高料位”和“灰斗低料位”是兩個(gè)稱重傳感器。這里采用一種壓電方式的稱重傳感器，如圖 2 所示。  當(dāng)有一定重量的物料落到托盤，直到把托盤埋入的時(shí)候，稱重傳感器會(huì)有一個(gè)電壓輸出，把這個(gè)電壓信號(hào)送到DCS 系統(tǒng)轉(zhuǎn)化，可以做出料位的畫面狀態(tài)，也可以做出高低料位狀態(tài)的報(bào)警狀態(tài)指示。當(dāng)物位達(dá)到一定高度，也就是托盤的壓力達(dá)到一定的重力，可以設(shè)定發(fā)出料位報(bào)警信號(hào)而觸發(fā)報(bào)警，報(bào)警的不靈敏區(qū)間范圍根據(jù)介質(zhì)特點(diǎn)和現(xiàn)場設(shè)定，在現(xiàn)場通過 DCS 系統(tǒng)或用繼電器等方式轉(zhuǎn)化所需要的信號(hào)狀態(tài)。對于高、低料位處設(shè)置應(yīng)變感式傳感器，測量輸出可以是開關(guān)量信號(hào)，也可以輸出模擬量信號(hào)，根據(jù)工藝流程需要可以任意選擇。這種方式的安裝位置，根據(jù)容器材質(zhì)和實(shí)際需求位置開孔安裝。 托盤的形狀和尺寸不需要太大，為了防止物料堆積，在設(shè)計(jì)制作的時(shí)候，最好做一個(gè)半球形狀，或者是傘形，如圖 2 所示，這樣可以防止物料堆積引起信號(hào)誤觸發(fā)。 2）如圖 3 所示，有一些地方作為報(bào)警和保護(hù)信號(hào)，為了可靠，可以安裝兩個(gè)狀態(tài)監(jiān)測信號(hào)，保證了信號(hào)的準(zhǔn)確性。按這種方式，高料位處設(shè)置應(yīng)變感式傳感器，測量輸出可以是開關(guān)量信號(hào)，也可以輸出模擬量信號(hào)。開孔位置，根據(jù)容器材質(zhì)和特點(diǎn)選擇，為了測量可靠，用兩個(gè)應(yīng)變稱重測力傳感器，采用二選一的方式，保證了測量的可靠性。在介質(zhì)密度穩(wěn)定的情況下，規(guī)則形狀的料位和重量是一個(gè)固定比例的函數(shù)關(guān)系，所以通過應(yīng)變感應(yīng)的稱重傳感器在測得重量的時(shí)候，也就可以換算出相應(yīng)的料位。反之亦然，然而，有一些被測對象更重視容器內(nèi)部的物料多少，比如糧庫。這種方式，更適應(yīng)于密度穩(wěn)定的介質(zhì)，安裝前期，把應(yīng)變測量重力的位置選擇好，設(shè)計(jì)的時(shí)候在容器的底部安裝一個(gè)或者是多個(gè)稱重傳感器，測量整個(gè)容器的重量，去掉空倉時(shí)候的毛重，這就是物料的重量，如圖 4 所示，給出了一種參考的示意圖。壓電傳感器的安裝位置，根據(jù)被測對象，像靜態(tài)軌道衡器一樣安裝測量，這是一個(gè)比較可靠和成熟的技術(shù)。在衡器檢測方面，已經(jīng)獲得了廣泛的應(yīng)用。為了可靠，實(shí)際現(xiàn)場一般是多安裝幾個(gè)傳感器，在控制系統(tǒng)內(nèi)部（比如DCS 系統(tǒng)）進(jìn)行傳感器故障在線診斷和計(jì)算信號(hào)平均值，或者三取二的邏輯方式，能夠使信號(hào)準(zhǔn)確可靠，有一個(gè)故障的情況下，也能保障測量正常使用。稱重壓電傳感器安裝的具體位置，根據(jù)不同對象，設(shè)計(jì)時(shí)選擇維護(hù)方便和便于更換的地方，這樣壓電傳感器輸出與重量對應(yīng)的物位電壓信號(hào)。傳感器的數(shù)量和位置選擇，可以是測量整個(gè)倉或庫的重量，也可以通過測量一個(gè)分力，反之計(jì)算總重量，根據(jù)工藝系統(tǒng)因地制宜。總之，只要簡單可靠，便于維修使用。使人（安裝維護(hù)人員）、機(jī)（機(jī)器）、環(huán)（環(huán)境）的界面達(dá)到最佳，不需要太多的運(yùn)行維護(hù)工作。 3 推廣的可行性和意義 通過應(yīng)變感應(yīng)傳感器組成的稱重傳感器用于測量物位，是一種新型的應(yīng)用技術(shù)，為一些環(huán)境惡劣，測量介質(zhì)特殊的粉、煤、灰和礦石，以及污水或者糧食等介質(zhì)的測量，提供了一種可行的方法。本文作者曾于 1992 年，用來測量地下水位[3] 。如今測量一些固體顆粒也有廣闊的前景，指導(dǎo)同行推廣使用。希望今后的工程設(shè)計(jì)中，機(jī)、電、儀專業(yè)緊密配合，把煤倉和灰倉等這些比較復(fù)雜的介質(zhì)的測量簡單化，讓復(fù)雜被測對象的物位測量能夠更簡便、更可靠，更經(jīng)濟(jì)地滿足工藝系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。
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