CN101226109A - 喷嘴喷雾角度自动检测方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及基于PLC的喷嘴喷雾角度自动检测方法和装置，其雾化质量由雾滴尺寸分布、雾化角及流量密度分布等工作特征参数来表征。其包括：喷雾高度H检测系统，有效喷雾距离L检测系统两大系统，其中喷雾高度H检测系统包括依次相连的计算机、PLC单片机、步进电机驱动器、喷嘴、位移传感器，其中步进电机与步进电机驱动器相连，LCD显示与PLC单片机相连；有效喷雾距离L检测系统，包括依次相连的位移传感器、信号处理、放大器、A/D转换器、PLC单片机，另LCD显示与PLC单片机、位移传感器及计算机依次相连。本发明采用三角法和积水容器法的综合方法，采用精度等级较高的压力传感器测量喷雾打击力，步进长度较小，可以自动地精确测量喷嘴喷雾角度参数。

Description

喷嘴喷雾角度自动检测方法与装置

技术领域

本发明涉及基于PLC的喷嘴喷雾角度自动检测方法和装置，特指用于工业喷嘴喷雾角度自动检测方法，其雾化质量由雾滴尺寸分布、雾化角及流量密度分布等工作特征参数来表征，属于先进检测装备领域。

背景技术

工业喷嘴广泛用于冶金、钢铁、石油化工、制药、环保等众多领域，例如在冶金行业中喷嘴属于连续铸钢系统中二次冷却装置的关键部件，其雾化粒径尺寸分布对铸坯的冷却质量有重要影响，喷嘴雾化角度决定了雾化质量，直接影响其使用效果及性能。目前对喷嘴喷射角的测量方法主要有3种，即三角法、积水容器法、照相法，上述测试方法因为人为误差或者判断标准不固定，因而无法达到很高的精度和重复性。

发明内容

本发明目的是要提供一种基于PLC的喷嘴喷雾角度自动检测方法与装置。

本发明的喷嘴喷雾角度自动检测装置包括：其包括：喷雾高度H检测系统，有效喷雾距离L检测系统两大系统，其中喷雾高度H检测系统包括依次相连的计算机、PLC单片机、步进电机驱动器、喷嘴、位移传感器，其中步进电机与步进电机驱动器相连，LCD显示与PLC单片机相连；有效喷雾距离L检测系统，包括依次相连的位移传感器、信号处理、放大器、A/D转换器、PLC单片机，另LCD显示与PLC单片机、位移传感器及计算机依次相连。

其工作过程：计算机、PLC单片机、步进电机驱动器控制步进电机带动传动轴，使丝杠控制工作台上喷嘴作上下运动，通过位移传感器、计算机可以准确地控制喷雾高度H，保证喷嘴与称重传感器、压力传感器之间距离为200±0.025mm。称重传感器、压力传感器同步测量并将测量的数据通过信号处理、放大器、及A/D转换器传输给PLC单片机，确定位移当工作台靠近接近开关时，PLC单片机发出信号通过步进电机驱动器控制步进电机停止转动。同时根据喷嘴流量分布，确定有效喷雾距离L，由位移传感器输入到计算机，经过数据处理后，根据检测装置工作参数和几何关系，可以得到喷嘴角度 $\mathrm{\α}\≈2\mathrm{atc}\tan \frac{L}{H}.$ 再次启动时，步进电机反转快速靠近另一侧的接近开关，回到初始点。

通过步进电机带动喷嘴上下移动，其喷雾高度H在测量之前就固定，置于喷嘴下方的压力传感器测量出喷雾场中各点流量分布，通过传感器记录下各点位置，测量数据中有一个最大值Max。当流量小于最大值10％时，则可以将它视为无效部分。于是可以确定有效喷雾距离L，根据反三角函数知， $\mathrm{\α}\≈2\arctan \frac{L}{H},$ 从而确定喷嘴的有效喷雾角度。

整套装置每隔一段时间对压力传感器和称重传感器的数据进行采集、储存，数据处理完毕后以表格和图表形式来表征喷嘴喷雾角度及流量密度分布规律。

本发明的优点是采用三角法和积水容器法的综合方法，采用精度等级较高的压力传感器测量喷雾打击力，步进长度较小，可以自动地精确测量喷嘴喷雾角度参数。

本发明适用于喷嘴雾化角、雾滴群尺寸分布、平均尺寸、流量等工作参数的自动检测，适用于喷雾燃烧、喷雾冷却、喷雾干燥、钢坯除鳞、电厂除硫、纺织加湿、农药等行业使用。本发明对于上述行业改善喷嘴雾化特性、提高喷雾利用率、充分利用资源等有着十分积极的意义。

附图说明

下面结合图1对本发明作进一步说明：

图1基于PLC的喷嘴喷雾角度自动检测装置

图2喷雾高度H检测系统示意图

图3有效喷雾距离L检测系统示意图

1.步进电机2.步进电机驱动器3.喷嘴4.位移传感器5.LCD显示器6.PLC单片机7.压力传感器8.计算机9.位移传感器  10.信号处理11.放大器12.A/D转换器

具体实施方式

下面结合图1详细说明本发明提出的装置工作情况。

本发明的喷嘴喷雾角度自动检测装置包括：(1)喷雾高度H检测系统，主要由步进电机1、步进电机驱动器2、喷嘴3、位移传感器4、计算机8、PLC单片机6、LCD显示5等组成；(2)有效喷雾距离L检测系统主要由位移传感器9、信号处理10、放大器11、A/D转换器12以及PLC单片机6、LCD显示5等组成。

其工作过程：计算机8、PLC单片机6、步进电机驱动器2控制步进电机1带动传动轴，使丝杠控制工作台上喷嘴3作上下运动，通过位移传感器4、计算机8可以准确地控制喷雾高度H，保证喷嘴3与称重传感器、压力传感器7之间距离为200±0.025mm。称重传感器、压力传感器7同步测量并将测量的数据通过信号处理10、放大器11、及A/D转换器12传输给PLC单片机6，确定位移当工作台靠近接近开关时，PLC单片机6发出信号通过步进电机驱动器2控制步进电机1停止转动。同时根据喷嘴3流量分布，确定有效喷雾距离L，由位移传感器9输入到计算机8，经过数据处理后，可以得到喷嘴角度 $\mathrm{\α}\≈2\arctan \frac{L}{H}.$ 再次启动时，步进电机反转快速靠近另一侧的接近开关，回到初始点。

Claims (2)

1.喷嘴喷雾角度自动检测装置，其包括：喷雾高度H检测系统，有效喷雾距离L检测系统两大系统，其中喷雾高度H检测系统包括依次相连的计算机(8)、PLC单片机(6)、步进电机驱动器(2)、喷嘴(3)、位移传感器(4)，其中步进电机(1)与步进电机驱动器(2)相连，LCD显示(5)与PLC单片机(6)相连；有效喷雾距离L检测系统，包括依次相连的位移传感器(9)、信号处理(10)、放大器(11)、A/D转换器(12)、PLC单片机(6)，另LCD显示(5)与PLC单片机(6)、位移传感器(7)及计算机依次相连。

2.喷嘴喷雾角度自动检测方法，其特征是：计算机(8)经PLC单片机(6)、步进电机驱动器(2)控制步进电机(1)带动传动轴，使丝杠控制工作台上喷嘴(3)作上下运动，通过位移传感器(4)、计算机(8)控制喷雾高度H；称重传感器、压力传感器(7)同步测量并将测量的数据通过信号处理(10)、放大器(11)、及A/D转换器(12)传输给PLC单片机(6)，确定位移当工作台靠近接近开关时，PLC单片机(6)发出信号通过步进电机驱动器(2)控制步进电机(1)停止转动；同时根据喷嘴(3)流量分布，确定有效喷雾距离L，由位移传感器(9)输入到计算机(8)，根据检测装置工作参数和几何关系，得到喷嘴角度；再次启动时，步进电机反转快速靠近另一侧的接近开关，回到初始点；通过步进电机带动喷嘴上下移动，置于喷嘴下方的压力传感器测量出喷雾场中各点流量分布，通过传感器记录下各点位置，测量确定有效喷雾距离L，确定喷嘴的有效喷雾角度。

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