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上自儀稱重記錄傳感器在料位測量中的特點和運用的原理

來源:上海大華儀表作者:上海自動化儀表大華儀表廠網(wǎng)址:http://www.shhdahua4.cn
 

為此,下文上海自動化儀表大華儀表廠提出一種在粉塵環(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)化成一個料倉靜態(tài)重量檢測的方法,期待在設(shè)計原煤倉或者灰倉的時候,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
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:因為物料堆放的形體不規(guī)則,無法界定準(zhǔn)確的界面,所以測量物位時,不能準(zhǔn)確測
量真實的料位,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:運行過程中無法對真實的料位進(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,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)的真實料位和物質(zhì)量的多少。因為測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)計的時候,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,安全可靠,確??煽糠€(wěn)定運行。為方便運行維護(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。
簡易式開關(guān)量灰位測量示意圖
1)如圖 1 所示,這是一種按照模擬量或者開關(guān)量設(shè)計的測量簡圖。假定被測對象是一個灰斗,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。
稱重盤測量示意圖
當(dāng)有一定重量的物料落到托盤,直到把托盤埋入的時候,稱重傳感器會有一個電壓輸出,把這個電壓信號送到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)出料位報警信號而觸發(fā)報警,報警的不靈敏區(qū)間范圍根據(jù)介質(zhì)特點和現(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,也可以輸出模擬量信號,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)計制作的時候,最好做一個半球形狀,或者是傘形,如圖 2 所示,這樣可以防止物料堆積引起信號誤觸發(fā)。
2)如圖 3 所示,有一些地方作為報警和保護(hù)信號,為了可靠,可以安裝兩個狀態(tài)監(jiān)測信號,保證了信號的準(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,也可以輸出模擬量信號。開孔位置,根據(jù)容器材質(zhì)和特點選擇,為了測量可靠,用兩個應(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)計的時候在容器的底部安裝一個或者是多個稱重傳感器,測量整個容器的重量,去掉空倉時候的毛重,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,實際現(xiàn)場一般是多安裝幾個傳感器,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算信號平均值,或者三取二的邏輯方式,能夠使信號準(zhǔn)確可靠,有一個故障的情況下,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)計時選擇維護(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。傳感器的數(shù)量和位置選擇,可以是測量整個倉或庫的重量,也可以通過測量一個分力,反之計算總重量,根據(jù)工藝系統(tǒng)因地制宜??傊灰唵慰煽?,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,不需要太多的運行維護(hù)工作。
簡易式灰?guī)煳镂粶y量示意圖
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