专利名称：翻车机漏斗的料位检测装置及包括该装置的翻车机漏斗的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及港口作业领域中使用的翻车机，尤其涉及一种翻车机漏斗的料位 检测装置及包括该装置的翻车机漏斗。
背景技术：
在目前国内外煤炭码头中所使用的翻车机系统中，由于翻车机漏斗的工作环境比 较恶劣，所以，对翻车机漏斗的料位检测一直没有很好的办法。通常，翻车机漏斗存在着三 种特殊工况。一是煤尘非常大，此时，如果采用洒水除尘，则漏斗内煤尘和水雾同时存在，使 得漏斗侧壁与格栅都会粘住大量的潮湿煤尘；二是翻车机会定期翻卸(例如，每隔2分钟左 右翻卸一次)，这使得漏斗上方的进料频率非常高，而且漏斗格栅本身也会受到很大的冲击 和振动；三是漏斗内的煤种多样，煤块的尺寸极不规则，使得料位的形状成不规则起伏。目前，国内外港口所采用的翻车机漏斗料位的检测技术主要有以下三种一是超 声波检测方式，其原理是通过发射并接收超声波的方式进行距离计算以测出料位；二是伽 马射线检测，其原理是利用放射性射线穿透物质并在物质中减弱的特性来实现料位的检 测；三是称重式漏斗料位检测，其原理是通过在翻车机漏斗的支撑构件上加装剪切式称重 传感器，当漏斗进料时，漏斗的重量增加从而使传感器动作实现料位的检测。这三种检测技 术各有优缺点，其性能比较如下表1所示。
技术名称技术特点成本效率安全性超声波检测超声波对煤尘的穿透性很差，而且 存在漏斗内多次漫反射现象，检测 情况很不理想。一般低下伽马射线检测对煤尘的穿透力很强，检测效果理 想，但由于属于放射性物质，设备 维护人员存在很大的安全隐患。高一般低称重式漏斗料 位检测安装位置要求较高，在现有的漏斗 结构上无法安装，检测精度尚可高一般高表 1因此，现有的各种检测手段都存在不同的不足，希望能够提供一种检测效果精确、 安全度高的用于翻车机漏斗的料位检测装置。
实用新型内容本实用新型针对现有翻车机漏斗料位检测技术的缺陷，提供了一种可轻松穿透煤 尘和水雾、不影响设备维护人员的安全并能精确稳定地检测翻车机漏斗料位的检测装置。本实用新型提供了一种翻车机漏斗料位的检测装置，包括依次耦合的雷达物位计、模拟量采集�？楹偷谝淮砥鳎凰隼状镂镂患葡蚍祷┒分械奈锪戏⑸淅状锊ǎ邮沾铀鑫锪戏瓷浠乩吹� 雷达波，并输出基于雷达波的运行时间与速度的乘积得到的代表翻车机漏斗中物料的物位 信号的模拟量信号到所述模拟量采集�？椋凰瞿Ｄ饬坎杉？榻邮账瞿Ｄ饬啃藕牛� 输出将所述模拟量信号进行模数转换后所得到的数字信号到所述第一处理器；所述第一处 理器接收该数字信号并转换为实际的物位信号。本实用新型还提供一种翻车机漏斗，该翻车机漏斗包括本实用新型提供的翻车机 漏斗料位检测装置，其中所述翻车机漏斗料位检测装置中的所述雷达物位计位于所述翻车 机漏斗的顶部、且相对于所述翻车机漏斗的出料口所限定的区域内。由于雷达物位计是利用雷达波来进行料位检测的，而雷达波可穿透蒸汽、粉尘、煤 尘等干扰源且遇到障碍物易于被反射并且无放射性辐射，而且雷达物位计中所使用的回波 处理技术和数据处理技术使得即使存在虚假反射也能够准确分析出真实的物位回波，所以 本实用新型翻车机漏斗料位的检测装置能够轻松穿透煤尘和水雾，不影响设备维护人员的 安全并能够精确稳定地检测翻车机漏斗的料位。本实用新型提供的翻车机漏斗通过使所 述翻车机漏斗料位检测装置中的所述雷达物位计位于所述翻车机漏斗的顶部、且相对于所 述翻车机漏斗的出料口所限定的区域内，从而能够精确稳定地实现对翻车机漏斗料位的检 测。
图1为根据本实用新型的翻车机漏斗料位检测装置的框图；图2为根据本实用新型的翻车机漏斗的示意图；图3为自动冲洗系统的框图；图4为冲洗喷头的安装位置示意图；图5(a)和(b)分别为冲洗状态下冲洗喷头的俯视图和正视图。
具体实施方式
以下结合附图来对本实用新型翻车机漏斗料位的检测装置及包括该检测装置的 翻车机漏斗进行详细描述。其中，在附图中，类似的标记表示类似的部件。如图1所示，本实用新型翻车机漏斗的料位检测装置包括依次耦合的雷达物位计 101、模拟量采集�？�102和第一处理器103，其中，所述雷达物位计101向翻车机漏斗中的 物料发射雷达波，接收从所述物料反射回来的雷达波，并输出基于雷达波的运行时间与速 度的乘积得到的代表翻车机漏斗中物料的物位信号的模拟量信号到所述模拟量采集�？� 102 ；所述模拟量采集�？�102接收所述模拟量信号，并输出将所述模拟量信号进行模数转 换后所得到的数字信号到所述第一处理器103 ；所述第一处理器103接收该数字信号并转 换为实际的物位信号。目前，雷达物位计已经比较成熟，本文仅对雷达物位计进行简单介绍。雷达物位 计是一种微波物位计，它是微波(雷达)定位技术的一种运用。雷达物位计含有雷达天 线，用于发射雷达波。雷达物位计通过处理从发射雷达波到介质表面至接收到返回的雷 达波的时间来测量料位，例如通过计算雷达波运行时间与速度的乘积可以得出雷达物位计与物料之间的距离。雷达波的物理特性与可见光相似，传播速度相当于光速，其频率为 300MHZ-3000GHZ，并且不具有放射性辐射。雷达波可以穿透空间蒸汽、粉尘、煤尘等干扰源， 遇到障碍物易于被反射，被测介质导电性越好或介电常数越大，回波信号的反射效果越好。 由于雷达物位计接收到的反射信号中混合有许多干扰信号，所以，在雷达物位计中都采用 对真实回波的处理和对各种虚假回波的识别技术，以确保料位检测的准确性。此外，雷达物 位计接收到的反射信号中还混合有大量的噪声，所以在雷达物位计中还采用数据处理技术 (例如数据平滑技术)来确保检测结果的准确性。而且，雷达物位计中还具有将物位信号转 换为模拟量信号(例如，4-20mA的模拟量信号)的电子部件(例如，电流变送器)。通过上述对雷达物位计的分析可知，本实用新型翻车机漏斗料位检测装置能够轻 松穿透煤尘和水雾，不影响设备维护人员的安全并能够精确稳定地检测翻车机漏斗的料 位。本实用新型所使用的雷达物位计101可以为VEGAPULS67系列或其它适当类型的 雷达物位计。模拟量采集模块102对来自雷达物位计101的模拟量信号(例如4_20mA的模拟 量信号)进行采集并将采集到的模拟量信号转换为数字信号后输入到第一处理器103以供 第一处理器103处理。其中，模拟量采集�？�102可以为模数转换器，第一处理器103可以 为PLC控制器、单片机或其它适当的控制器。在第一处理器103处，第一处理器103将来自 模拟量采集�？�102的数字信号转换为实际的物位信号，从而得到对翻车机漏斗料位的检 测结果。下面举例说明第一处理器103如何将来自模拟量采集�？�102的数字信号转换为 实际的物位信号。其中，以雷达物位计101的量程设定为0到7000毫米，雷达物位计101向 数字量采集�？�102输出的模拟量信号为4-20mA，模拟量采集�？�102将这4_20mA的模拟 量信号转换为0到30840的十进制数值为例，这样，就可以得到模拟量采集�？�102输出的 十进制数值与雷达物位计101的实际量程之间的比值系数，即30840/7000 = 4. 405714285 毫米。因此，当第一处理器103读取到模拟量采集�？�102输出的十进制数值时，通过编程 使该十进制数值除以上述的比值系数，就可以得到实际的料位高度。另外，需要说明的是， 由于翻车机漏斗的实际深度是7. 3米，而漏斗最底层的物料在给料时会发生振动，从而会 干扰雷达的回波信号，所以将雷达物位计101的量程设定为7米，并在由第一处理器103计 算料位高度时还要再加上300毫米，以获得实际的物位高度。此外，该翻车机漏斗料位检测装置还包括雷达物位计防护罩，参见图2中的标号 203所示，该防护罩203设置在雷达物位计101的上方，用于防护雷达物位计101，避免在向 漏斗中倾倒物料时造成对雷达物位计101的破坏。如图2所示，本实用新型还提供一种翻车机漏斗201，该翻车机漏斗201包括根据 本实用新型的翻车机漏斗料位检测装置。由于上面已经对本实用新型翻车机漏斗料位检测 装置进行了详细描述，所以此处不再赘述。下面结合图2对翻车机漏斗料位检测装置中的 雷达物位计101在翻车机漏斗201上的安装位置进行说明。在用雷达物位计101进行料位检测时，雷达物位计101的安装位置是非常重要的。 现以图2所示的翻车机漏斗201的形状为例来说明雷达物位计101的安装位置。雷达物位 计101的雷达天线如果太靠近漏斗201的垂直侧壁，则会出现侧壁的虚假回波，如果太靠近倾斜面侧壁则雷达波无法到达漏斗201的最底部。所以雷达物位计101应当位于翻车机漏 斗201的顶部、且相对于翻车机漏斗201的出料口 204所限定的区域以内，即图2所示的区 域A内。通常，雷达物位计101距离翻车机漏斗201的垂直侧壁的距离应当至少为300厘 米。优选地，雷达物位计101位于翻车机漏斗201的顶部、翻车机漏斗201的出料口所限定 的区域的中心位置处，即区域A的中心位置处。由于当较多的潮湿煤尘粘附到雷达物位计101的雷达天线的表面时，雷达波的回 波信号会减弱，为此，本实用新型还设计了用于本实用新型翻车机漏斗料位检测装置的自 动冲洗系统，用于冲洗雷达天线表面的煤尘。下面结合图3来对自动冲洗系统进行详细说明。本实用新型提供的自动冲洗系统 包括第二处理器301、数字量输出模块302、可控阀门303和冲洗喷头304。其中，第二处理 器301、数字量输出�？�302、可控阀门303之间电连接，可控阀门303和冲洗喷头304之间 通过管路连接。第二处理器301可以为PLC控制器、单片机或其它适当的控制器。第二处理器301 向数字量输出�？�302输出用于控制可控阀门303开闭的数字信号，数字量输出�？�302 则将接收到的数字信号转换为用于控制可控阀门303开闭的电压信号。可控阀门303可以 是不需要人工开闭的任何阀门，例如电磁阀、气动阀、电动阀等。由于电磁阀的开关速度比 较快，所以本实用新型优选电磁阀作为可控阀门303。电磁阀的工作原理对本领域技术人员 而言是公知的，所以此处不再赘述。可以在第二处理器301中设定可控阀门303的开闭周期，并根据该开闭周期输出 相应的数字信号到数字量输出�？�302。该开闭周期可以根据实际的作业情况而定。例如， 如果煤尘的粘附时间超过2列车作业时间(4小时左右)，则可设计在每作业完毕一列火车 时，通过第二处理器301向数字量输出�？�302输出数字信号，进而由数字量输出�？�302 将接收到的数字信号转换为控制可控阀门303打开的电压信号，待可控阀门303打开之后 高压水就通过管路到达冲洗喷头304，即可实现对雷达天线的冲洗。应当理解的是，除了使第二处理器301定期控制可控阀门303打开以冲洗雷达天 线之外，也可以在检测到信号有误时自动启动自动冲洗系统来对雷达天线进行冲洗。例如， 第二处理器301可设置如下，即在翻车机漏斗中的料位变化期间，如果雷达物位计101连续 N次检测到的翻车机漏斗的物位为同一值，则第二处理器301向数字量输出模块302输出数 字信号以便控制可控阀门303打开，从而实现对雷达天线的冲洗。而且，该条件可以与定期 控制可控阀门303开闭的条件同时进行，只要其中一个条件得到满足就执行对雷达天线的 冲洗。此外，可控阀门303和冲洗喷头304之间的管路可以是适合传送高压水的任何类 型的管路，例如不锈钢管、特氟龙管等。应当理解的是，第一处理器103和第二处理器301的功能可以集成到一个处理器 中，即用一个单个的处理器来实现第一处理器103和第二处理器301所实现的功能。为了获得良好的冲洗效果，冲洗喷头304应当位于雷达物位计101的雷达天线的 正下方，优选安装在雷达物位计101的雷达天线的正下方3mm处，如图4所示。下面结合图5 (a)和图5(b)来对本实用新型设计的冲洗喷头304进行描述。如图 5(a)中冲洗喷头304的俯视图所示，冲洗喷头304包括圆环形管以及分布于所述圆环形管上的若干个出水孔501，这些出水孔501设置在所述圆环形管的内缘，并且每个出水孔501 的出水方向与所述圆环形管所处平面的夹角的范围为10度-80度。优选地，每个吹水孔501的出水方向与所述圆环形管所处平面的夹角均相同。为 了使这些出水孔501能够联合喷出圆锥形状的高压水柱502 (如图5 (b)中冲洗喷头304的 正视图所示)，所述夹角优选为45度。优选地，所述多个吹水孔501均勻分布在所述圆环形管的内缘上。此外，所述吹水 孔501的个数可为4-20个，优选为10个。其中，图5(a)和图5(b)中的标号503是将冲洗 喷头304与可控阀门303连接的管路。其中，冲洗喷头304的材质可以是不锈钢或其它本领域技术人员熟知的材料。向 冲洗喷头304提供高压水的管路可以是不锈钢管、特氟龙管等。应当理解的是，这些出水孔501还可以布置在圆环形管的上表面上除内缘位置之 外的其它位置处。根据圆环形管的上表面的面积以及冲洗喷头304距离雷达天线的距离的 不同，吹水孔501的出水方向与圆环形管所处平面的优选夹角可以是45度之外的其它夹 角。而且，冲洗喷头304也可以采用本领域技术人员公知的其它喷头，并可以具有其它的形 状。应当指出的是，图5(a)和图5(b)均是冲洗喷头304处于喷水状态时的图示，以便于对 喷出的水柱进行说明。虽然图示的翻车机漏斗上仅安装了一个料位检测装置，但是可以理解的是，每个 漏斗上可以安装多套本实用新型料位检测装置，而且本实用新型翻车机漏斗料位检测装置 还具有易于安装的优点。应当理解的是，本文仅通过优选实施方式对本实用新型翻车机漏斗料位检测装置 进行了描述，在不背离本实用新型范围的情况下，本领域技术人员可进行各种变形、修改和替换。
权利要求1.一种翻车机漏斗的料位检测装置，其特征在于，包括依次耦合的雷达物位计、模拟量 采集�？楹偷谝淮砥鳎黄渲兴隼状镂镂患葡蚍祷┒分械奈锪戏⑸淅状锊ǎ邮沾铀鑫锪戏瓷浠乩吹睦状� 波，并输出基于雷达波的运行时间与速度的乘积得到的代表翻车机漏斗中物料的物位信号 的模拟量信号到所述模拟量采集�？椋凰瞿Ｄ饬坎杉？榻邮账瞿Ｄ饬啃藕牛⑹涑鼋瞿Ｄ饬啃藕沤心Ｊ缓� 所得到的数字信号到所述第一处理器；所述第一处理器接收该数字信号并转换为实际的物位信号。
2.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述检测装置还包括雷达物位计防 护罩，所述雷达物位计防护罩设置在所述雷达物位计的上方。
3.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述模拟量采集�？槲Ｊ黄鳌�
4.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述处理器为PLC控制器。
5.一种包括权利要求1至4中任一项权利要求所述的翻车机漏斗的料位检测装置的翻 车机漏斗，其特征在于，所述翻车机漏斗的料位检测装置中的所述雷达物位计位于所述翻 车机漏斗的顶部、且相对于所述翻车机漏斗的出料口所限定的区域内。
6.根据权利要求5所述的翻车机漏斗，其特征在于，所述雷达物位计距离所述翻车机 漏斗的垂直侧壁的距离至少为300厘米。
7.根据权利要求6所述的翻车机漏斗，其特征在于，所述雷达物位计位于所述翻车机 漏斗的顶部、所述翻车机漏斗的出料口所限定的区域的中心位置处。
专利摘要本实用新型针对现有翻车机漏斗料位检测技术的缺陷，提供了一种可轻松穿透煤尘和水雾、不影响设备维护人员的安全并能精确稳定地检测翻车机漏斗的料位的检测装置。本实用新型提供了一种翻车机漏斗料位的检测装置，包括依次耦合的雷达物位计、模拟量采集�？楹偷谝淮砥鳎凰隼状镂镂患葡蚍祷┒分械奈锪戏⑸淅状锊ǎ邮沾铀鑫锪戏瓷浠乩吹睦状锊ǎ⑹涑龌诶状锊ǖ脑诵惺奔溆胨俣鹊某嘶玫降拇矸祷┒分形锪系奈镂恍藕诺哪Ｄ饬啃藕诺剿瞿Ｄ饬坎杉？椋凰瞿Ｄ饬坎杉？榻邮账瞿Ｄ饬啃藕牛⑹涑鼋瞿Ｄ饬啃藕沤心Ｊ缓笏玫降氖中藕诺剿龅谝淮砥鳎凰龅谝淮砥鹘邮崭檬中藕挪⒆晃导实奈镂恍藕�。
文档编号G01F23/284GK201780141SQ201020262299
公开日2011年3月30日 申请日期2010年7月13日 优先权日2010年7月13日
发明者刘晓光, 刘鑫, 左德刚, 李长安, 李靖宇, 杨波, 潘攀, 王明乐, 董传博, 贾寿松 申请人:中国神华能源股份有限公司;神华黄骅港务有限责任公司
