专利名称：一种跟踪式煤仓料位测量装置的制作方法
技术领域：
本发明一种跟踪式煤仓料位测量装置，属于自动化检测计量技术领域，它是一种连续不间断煤仓料位自动化测量装置，克服了现有测量手段中固体物料安息角对料位测量精度的影响比较大这一弊端。主要应用在煤矿、洗煤厂及发电厂用来测量煤仓的料位。
背景技术：
煤仓是大型煤矿、发电厂和洗煤厂暂存原煤的主要设施，多数情况下是用混凝土浇铸而成的直立圆筒体，一般以两个、四个或八个为一组，直径十几米，高度四五十米，每个煤仓的容积5000立米方左右。煤仓的料位是生产过程中一个需要及时掌控的重要工艺参数。煤仓的进料口通常情况下在上端，而出料口在下端，如果只进料不出料，在物料的上端会形成一个圆锥体，如果只出料不进料，在物料的上端会形成一个圆锥漏斗体，这种现象在粉体工程学理论中称为物料安息角。安息角的大小与物料的颗粒形状、细度、粒度分布和粘聚性有直接关系。不同煤种的煤在煤仓中自然形成的安息角大体在27° 45°之间。安息角的存在是造成现有煤仓料位测量技术测量精度不高的主要原因，目前现有技术中测量煤仓料位的方法有非接触式和接触式两大类传感器。常用的非接触式料位传感器有雷达式和超声波式，安装在煤仓的顶部，料位传感器向物料表面发射电磁波或超声波， 同时接受反射回来的电磁波或超声波，计算出电磁波及超声波在空气中传播的时间，转换成距离，从而计算出料位的高度。由于安息角的存在，物料表面不是平面，反射回来的电磁波或超声波杂乱无章没有规律可循，造成这一类传感器测量精度普遍不高。接触式料位传感器常用的有重锤式和贴壁安装式两种形式，贴壁安装式传感器安装在煤仓的仓壁上，由于安装形式限制根本不能反映安息角的实际情况，造成这一类传感器最大误差可达20 %。重锤式安装在煤仓的顶部，由重锤、钢丝绳、减速机、电机、称重传感器、位置传感器及智能表组成。测量时控制电机使重锤下降，重锤触到物料后，称重传感器发出信号，控制电机停转，此时位置传感器计数显示料位，测量过程结束后重锤必须立刻上升到煤仓的顶部，等待下一次测量，否则重锤有可能被进来固体物料埋�。灾卮甘绞且恢旨涠喜饬糠ǎ酱尾饬考涓糁胁环从沉衔坏谋浠榭觯ひ找蟾呤辈荒苈阋螅胩岣卟饬烤龋匦朐黾硬饬看问吹奈侍馐枪收下试龈撸褂檬倜蠓冉档�。综合所述，安息角是固体物料料位测量中最大的障碍，是造成常规仪表无法对其精确测量的主要原因，相对而言安息角对重锤式影响较�。灰沧胺绞胶侠聿饬烤韧耆梢月愎こ躺系男枰绾问蛊涑晌饬恳潜恚恢笔遣饬苛煊蚩萍既嗽惫刈⒌奈侍猓俏侍馐贾彰挥械玫酵咨频慕饩�。
发明内容
本发明一种跟踪式煤仓料位测量装置，其目的在于克服了现有测量手段中固体物料安息角对料位测量精度的影响比较大这一弊端，解决重锤式料位测量装置测量间隔时间长、重锤容易被埋住的问题，从而公开一种主要应用在煤矿、洗煤厂及发电厂煤仓料位测量的自动跟踪式连续动态测量装置。本发明一种跟踪式煤仓料位测量装置，其特征在于是一种主要应用在煤矿、洗煤厂及发电厂煤仓料位测量的自动跟踪式连续动态测量装置。该测量装置探头与物料之间既不接触也不远离，始终保持一定距离，随着固体物料料位的变化装置会自动控制探头进行跟踪，实时监测料位的变化情况，整套装置由探头1、传动系统(见附图1)和测量系统三部分组成(见附图2)，其所述探头1是一个金属圆锥空心体，整个金属圆锥空心体用环氧树脂封灌，其内部装有上限传感器2和下限传感器3，所述上限传感器2和下限传感器3是一种集发射器与接收器于一体的反射式红外线接近光电开关。煤仓料位变化时，上限传感器 2和下限传感器3输出开关量信号经电缆4传输到料位智能表11。所述智能控制系统主要由编码传感器10和料位智能表11组成，料位智能表11根据上限传感器2和下限传感器3 输出的两个开关量信号控制传动系统；所述电缆4是连接上限传感器2和下限传感器3的导线，且其外形像弹簧一样盘绕而成，可以自由伸缩，且具有高弹性、高耐磨和高抗撕裂强度，是一种螺旋伸缩型屏蔽控制电缆；所述传动系统由钢丝绳5、滑轮6、电机7、减速机8以及钢丝绳滚筒9组成，所述钢丝绳5与探头1连接成一体，电机7正反转经减速机8、钢丝绳滚筒9和钢丝绳5牵引探头1上下移动；测量系统由编码传感器10和料位智能表11组成，所述编码传感器10是一种旋转编码器，编码传感器10安装在钢丝绳滚筒9的轴端随钢丝绳滚筒9 一起转动，钢丝绳滚筒9转动一圈，编码传感器10也转动一圈，同时发出一定数量的数字脉冲W，送至料位智能表11进行运算和显示，根据公式F = H0Zff0计算脉冲当量， 式中F脉冲当量，H0为编码传感器10转动一圈使得探头1上升或下降的距离，Wtl为编码传感器10转动一圈所产生脉冲的个数，将脉冲当量F存入料位智能表11，料位智能表11通过单片机计算H = FW，代表料位数据，即料位智能表11只需获取编码传感器10发出的脉冲个数，便可计算出料位数据，料位智能表11选用带有通信接口的通用型智能表与上位计算机通信。该煤仓料位测量装置量程> 75m ；测量精度士50mm ；信号与上位计算机通信距离 彡 1000m。上述一种跟踪式煤仓料位测量装置，其特征在于所述的探头1内设计有上限传感器2和下限传感器3，上限传感器2和下限传感器3均设定固定的反射距离，且上限传感器 2的反射距离小于下限传感器3的反射距离。物料距上限传感器2和下限传感器3的距离均小于各自设定的反射距离时，探头1上升；物料距上限传感器2和下限传感器3的距离均大于各自设定的反射距离时，探头1下降；物料距上限传感器2距离大于其设定的反射距离，物料距下限传感器3的距离小于其设定的反射距离时，探头1停止；物料距上限传感器 2距离小于其设定的反射距离，物料距下限传感器3的距离大于其设定的反射距离时，探头 1停止，实现对料位自动跟踪测量。本发明一种跟踪式煤仓料位测量装置与现有技术比较其优点在于1、实现了连续动态测量。与重锤式煤仓料位监测系统相比较，该发明用由上限传感器和下限传感器组成的探头1代替了重锤，实现了料位的实时连续动态测量。2、机械部分运转时间短、故障率低、使用寿命长。与重锤式煤仓料位测量系统相比较，料位测量时探头不需从煤仓顶部运动到煤仓表面，减小了机械运转时间，降低了机械磨损，延长了使用寿命。
3、不会发生探头1被固体物料埋住现象。重锤式煤仓料位测量系统在每次测量时，重锤需要从煤仓顶部下行到煤料表面停止，此时若有煤料灌进煤仓，会导致煤仓重锤被煤埋�。菀椎贾禄倒收�。4、实现了对料位的自动跟踪测量。该发明装置中探头1既不远离也不接触煤料表面，探头1随煤仓料位的增长和下降而上下移动，实现了煤仓料位的自动跟踪测量。
图1测量装置结构示意图1.探头2.上限传感器3.上限传感器4.电缆5.钢丝绳6.滑轮7.电机8.减速机9.钢丝绳滚筒10.编码传感器图2测量装置测量原理图11.料位智能表
具体实施方案实施方式1:1.料位测量装置本发明的料位测量装置由探头1、传动系统(见附图1)和测量系统三部分组成 (见附图幻。探头1是一个金属圆锥空心体，其内部装有上限传感器2和下限传感器3，电缆4是连接上限传感器2和下限传感器3的导线，探头1的整个金属圆锥空心体用环氧树脂封灌；上限传感器2和下限传感器3是一种反射式红外线接近光电开关。当被检测物体接近上、下限传感器时，上、下限传感器的红外线传感器发射器发射的红外线被物体反射回红外接收器，上限传感器2和下限传感器3输出开关信号经电缆4传输到料位智能表11 ； 传动系统由钢丝绳5、滑轮6、电机7、减速机8以及钢丝绳滚筒9组成，电缆4像弹簧盘绕而成，可以自由伸缩，且具有高弹性、高耐磨和高抗撕裂强度，是一种螺旋伸缩型屏蔽控制电缆；钢丝绳5与探头1连接成一体，电机7正反转经减速机8、钢丝绳滚筒9和钢丝绳5牵引探头1上下移动；测量系统由编码传感器10和料位智能表11组成，编码传感器10选用旋转编码器，编码传感器10安装在钢丝绳滚筒9的轴端随钢丝绳滚筒9 一起转动，钢丝绳滚筒9转动一圈，编码传感器10也转动一圈，同时发出一定数量的数字脉冲W，送至料位智能表11进行运算和显示。2.测量装置的安装整套新型测量装置安装在煤仓的顶部(见附图1)，探头1的具体位置是在煤仓直径靠外侧的1/3处，安装在这个位置是为了消除安息角对测量精度的影响，其理论依据是圆锥体的体积是圆柱体积的1/3，只要测出此处的高度，就完全可以认为是物料料位的实际高度，不论安息角是圆锥体还是圆锥漏斗体对测量精度都没有影响。3.测量装置的校验取钢丝绳滚筒9直径为318mm，钢丝绳滚筒9旋转一圈，探头1上下移动Im的距离， 选上限传感器2为JCG-1335系列检测距离400mm的光电开关，选下限传感器3为JCG-1335 系列检测距离500mm光电开关，选编码传感器10为PKT-100系列光电旋转编码器，分辨率 200脉冲/转，计算脉冲当量F = HcZWtl = 1000mm/200 = 5mm/脉冲，将脉冲当量存入料位智能表11中，作为计算料位的依据。安装完成后，手动启动电机7，电机7正转探头1下降至煤仓的底部，将料位智能表11清零，作为0料位起始位，手动启动电机7，电机7反转探头1 上升至煤仓的顶部，在此过程中料位智能表11的数字在增加，检查煤仓顶部的实际距离与料位智能表11的显示数据有无误差，如有误差重新修改脉冲当量F，重复上述过程，直到无误差为止，校验过程结束。4.测量过程如附图1和附图2所示，上限传感器2反射距离是400mm，而下限传感器3反射距离是500mm。测量时，手动启动电机7，电机7正转探头1下降至煤仓的底部，使得上限传感器2 距料位大于400mm，下限传感器3距料位距离小于500mm，即探头1距煤仓料位400mm-500mm 之间，探头1不移动，将料位智能表11清零，作为0料位起始位。当料位上升，使得探头1内的上限传感器2与下限传感器3与固体物料之间的距离均小于其反射距离时，上限传感器 2和下限传感器3均输出触点闭合信号，测量装置控制电机7反转，牵引探头1向上移动。 同时编码传感器10 —起反转，料位智能表11的料位显示值在增加，料位智能表11每收到一个从编码传感器10发来的脉冲，料位智能表11的显示值就增加5mm。当探头1上升一定距离，使得探头1内部的上限传感器2和下限传感器3距物料的距离有一个大于其反射距离时，对应传感器便输出触点断开信号，电极7停止转动。测量过程结束，料位智能表11 的显示值显示的就是当前料位。料位下降时，探头1与固体物料之间的距离超出下限传感器3的反射距离(500mm)时，测量装置控制电机7正转，探头1向下移动，测量过程与上述相反，从而实现对料位进行跟踪测量。
权利要求
1.一种跟踪式煤仓料位测量装置，其特征在于是一种主要应用在煤矿、洗煤厂及发电厂煤仓料位测量的自动跟踪式连续动态测量装置。该测量装置探头与物料之间既不接触也不远离，始终保持一定距离，随着固体物料料位的变化装置会自动控制探头进行跟踪，实时监测料位的变化情况。整套装置由探头(1)、传动系统(见附图1)和测量系统三部分组成(见附图2)，其所述探头(1)是一个金属圆锥空心体，整个金属圆锥空心体用环氧树脂封灌，其内部装有上限传感器( 和下限传感器(3)，所述上限传感器( 和下限传感器 (3)是一种集发射器与接收器于一体的反射式红外线接近光电开关。煤仓料位变化时，上限传感器⑵和下限传感器⑶与物料之间的距离发生变化，上限传感器⑵和下限传感器⑶输出开关量信号经电缆⑷传输到料位智能表(11)。料位智能表(11)根据上限传感器( 和下限传感器C3)输出的两个开关量信号控制传动系统；所述电缆(4)是连接上限传感器⑵和下限传感器⑶的导线，且其外形像弹簧一样盘绕而成，可以自由伸缩，且具有高弹性、高耐磨和高抗撕裂强度，是一种螺旋伸缩型屏蔽控制电缆；所述传动系统由钢丝绳(5)、滑轮(6)、电机(7)、减速机(8)以及钢丝绳滚筒(9)组成。所述钢丝绳( 与探头⑴连接成一体，电机(7)正反转经减速机(8)、钢丝绳滚筒(9)和钢丝绳(5)牵引探头(I)上下移动；所述测量系统由编码传感器(10)和料位智能表(11)组成，所述编码传感器 (10)是一种旋转编码器，编码传感器(10)安装在钢丝绳滚筒(9)的轴端随钢丝绳滚筒(9) 一起转动，钢丝绳滚筒(9)转动一圈，编码传感器(10)也转动一圈，同时发出一定数量的数字脉冲W，送至料位智能表(11)进行运算和显示，根据公式F = H0ZX计算脉冲当量，式中 F为脉冲当量，Htl为编码传感器(10)转动一圈使得探头(1)上升或下降的距离，Wtl为编码传感器(10)转动一圈所产生脉冲的个数，将脉冲当量F存入料位智能表(11)，料位智能表(II)通过单片机计算H= FW，代表料位数据，即料位智能表(11)只需获取编码传感器(10) 发出的脉冲个数，便可计算出料位数据，料位智能表(11)选用带有通信接口的通用型智能表与上位计算机通信。该煤仓料位测量装置量程> 75m ；测量精度士 50mm ；信号与上位计算机通信距离·》IOOOm0
2.按照权利要求1所述一种跟踪式煤仓料位测量装置，其特征在于所述的探头(1)内设计有上限传感器( 和下限传感器(3)，上限传感器( 和下限传感器C3)均设定固定的反射距离，且上限传感器⑵的反射距离小于下限传感器⑶的反射距离。物料距上限传感器⑵和下限传感器⑶的距离均小于各自设定的反射距离时，探头⑴上升；物料距上限传感器⑵和下限传感器⑶的距离均大于各自的反射距离时，探头⑴下降；物料距上限传感器(2)距离大于其设定的反射距离，物料距下限传感器(3)的距离小于其设定的反射距离时，探头(1)停止；物料距上限传感器(2)距离小于其设定的反射距离，物料距下限传感器⑶的距离大于其设定的反射距离时，探头⑴停止，实现对料位自动跟踪测量。
全文摘要
一种跟踪式煤仓料位测量装置，属于自动化检测计量技术领域，其特征在于是一种连续不间断煤仓料位自动化测量装置，该装置由探头1、传动系统和测量系统三部分组成，其所述探头1是一个金属圆锥空心体，整个金属圆锥空心体用环氧树脂封灌，其内部装有上限传感器2和下限传感器3，所述上限传感器2和下限传感器3是一种集发射器与接收器于一体的反射式红外线接近光电开关。煤仓料位变化时，上限传感器2和下限传感器3输出开关量信号经电缆4传输到料位智能表11。所述传动系统由钢丝绳5、滑轮6、电机7、减速机8以及钢丝绳滚筒9组成，所述测量系统由编码传感器10和料位智能表11组成。优点是测量精度高、使用寿命长、连续动态跟踪式测量。主要用于煤矿、洗煤厂及发电厂煤仓料位测量。
文档编号G01F23/00GK102313585SQ201110217718
公开日2012年1月11日 申请日期2011年7月27日 优先权日2011年7月27日
发明者常晓敏, 王丽, 窦银科, 陈燕 申请人:太原理工大学
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
