CN101487785B - 双浮球赤泥沉降槽界面分析装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双浮球赤泥沉降槽界面分析装置，它包括沉降槽、卷扬机构和缆绳长度测量装置，在沉降槽(3)上设置有两套由PLC控制系统控制的带测量称架的滑轮组(1)、卷扬机构和缆绳长度测量装置(2)，分别通过缆绳与沉降槽(3)内的大浮球(4)、小浮球(5)连接。大浮球(4)、小浮球(5)的体积不同、密度相同。大浮球(4)、小浮球(5)为不锈钢制成壳体，中间填充铅沙。连接浮球的缆绳用耐温＞100℃、耐酸碱腐蚀、延展性小的材料制成。本发明较好地解决了现有技术中存在的因测量探头易结巴、直接影响测量探头灵敏度的问题，测量可靠，节约投资，成本低，并减小维修时间和劳动强度。

Description

双浮球赤泥沉降槽界面分析装置

技术领域

本发明涉及一种氧化铝生产的赤泥沉降槽界面分析装置。

背景技术

在氧化铝生产的赤泥分离沉降过程中，赤泥沉降槽内液体物料，通过分离沉降从上至下分为清液层、中间层、赤泥层。生产过程需要对这三层物料的密度、中间层、赤泥层的高度进行测量。目前国内多采用超声波原理的测量系统，如图1所示，该系统通常由以下几部分构成：超声波密度测量探头、连接测量探头的缆绳、卷扬机构和缆绳长度测量装置和PLC控制系统。其系统的工作原理为：PLC控制系统控制卷扬机构和缆绳长度测量装置把超声波密度测量探头放到沉降槽内不同深度，测量并记录对应的缆绳长度，把探头测到的密度及测到的缆绳长度送入PLC系统，经过运算比较后，得到赤泥层、中间层界面高度和赤泥层、中间层、清液层密度。该系统的优点是密度测量为直接测量，在测量探头清洁时准确度较好，缺点是超声波探头易结巴，不易清洗，直接影响测量探头灵敏度，导致测量不准或失效；超声波探头价格昂贵，且在90℃的工作环境中工作易老化，缆绳需传送电信号，同时需防腐，耐温，且需具备一定的柔韧性；系统运行成本高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种双浮球赤泥沉降槽界面分析装置，以克服现有技术中存在的测量探头易结巴、直接影响测量探头灵敏度及运行成本高的不足。

本发明采用以下技术方案：依据浮力原理，同一体积的物体完全浸入不同密度的液体介质时，其所受浮力与液体的密度成正比。本发明采用两套带测量称架的滑轮组、卷扬机构和缆绳长度测量装置，分别通过缆绳连接两个体积不同、密度相同的浮球，由PLC控制系统控制卷扬机构和缆绳长度测量装置把两浮球放入沉降槽，使浮球在槽内作匀速上行或匀速下行运动。缆绳长度测量装置测量的缆绳长度信号送入PLC，称重称架测得的力的大小信号也送入PLC。所有数据在PLC系统中运算处理后得出沉降槽内不同深度上的物料密度。根据该密度随槽内深度的变化，便确定了赤泥层，中间层的界面。

与现有技术比较，本发明避免了现有技术中存在的因测量探头易结巴、直接影响测量探头灵敏度的问题，测量可靠，节约投资，成本低，并减小维修时间和劳动强度。

附图说明

图1为现有技术的结构示意图；

图2为本发明的结构示意图。

具体实施方式

本发明的实施例：本发明由以下几部分构成：带测量称架的滑轮组1、卷扬机构和缆绳长度测量装置2、沉降槽3、大浮球4、小浮球5及连接浮球的缆绳、PLC控制系统组成，其中大浮球直径300mm，小浮球直径150mm，均为不锈钢制成壳体，中间填充铅沙，密度约为4000kg/m3；连接浮球的缆绳要求耐温＞100℃，耐酸碱腐蚀，延展性小。截面约1.5~2.5mm²，柔韧性好。按照图2进行连接，两套带测量称架的滑轮组1、卷扬机构和缆绳长度测量装置2安装在沉降槽3上，分别通过缆绳与沉降槽3内的大浮球4、小浮球5连接，并且带测量称架的滑轮组1、卷扬机构和缆绳长度测量装置2与PLC控制系统连接。

本发明的工作原理如下：PLC控制缆绳卷扬装置把密度相同体积不同的两浮球放入沉降槽，使其在液体物料中作匀速上行或匀速下行运动。缆绳长度测量装置测量的缆绳长度信号送入PLC，称架测得的力的大小信号也送入PLC。所有数据在PLC系统中运算后得出沉降槽内不同深度上的物料密度。根据该密度随槽内深度的变化，便确定了赤泥层，中间层的界面。

其原理如下：

设：F₁-大浮球的称架称得的力(N)

F₂-小浮球的称架称得的力(N)

M₁-大浮球的质量(kg)

M₂-小浮球的质量(kg)

V₁-大浮球的体积(m³)

V₂-小浮球的体积(m³)

h₁-缆绳计算长度(mm)

a-h₁段缆绳所受自重力与所受浮力之和(N)

ρ-沉降槽内一定深度h1上物料密度(kg/m³)

ρ₀-浮球的密度(kg/m³)

g-重力加速度(N/kg)

于是：

F₁＝2(M₁g+a-V₁ρg)

F₂＝2(M₂g+a-V₂ρg)

两式相减得

F₁-F₂＝2[(M₁-M₂)g-(V₁-V₂)ρg]

又因

M₁＝ρ₀V₁

M₂＝ρ₀V₂

得

$\mathrm{\ρ}={\mathrm{\ρ}}_0-\frac{F_1-F_2}{2(V_1-V_2)g}$

由上式知，沉降槽内一定深度上液体物料的密度与两称架所称到的力的差成反比。由于采用双浮球，抵消了缆绳自重和所受浮力给系统带来的误差，大大提高了系统的精度。

本发明的优缺点如下：

a.测量原理成熟可靠，浮球系统和称架滑轮系统技术成熟，可靠。

b.浮球轻微结巴时，对测量精度影响不大，结巴严重时定期更换下来清洗，清洗容易。且浮球由不锈钢空心球体装铅沙制成，成本低。

c.采用双浮球测量能有效消除缆绳自重和所受浮力给系统带来的测量误差。

d.测量称架不需与被测介质接触，不宜损坏，易于维护。

e.连接浮球的缆绳要求较低，成本低，可靠性高。

f.由于采用双浮球，两浮球上升、下降的同步要求高，同步不好时，影响系统测量精度。

且该测量装置在氧化铝厂的应用，能很好地监测物料的分离沉降过程，利于稳定生产过程。且能很好地调节絮凝剂的添加，特别是减少或停止天然絮凝剂的添加，稳定氧化铝产量，对提高氧化铝质量都起到十分关键的作用。

本原理用于测量其他液体界面时，可根据被测液体的密度选择合适的浮球密度和体积大小。

Claims (5)

1.一种双浮球赤泥沉降槽界面分析装置，它包括沉降槽、卷扬机构和缆绳长度测量装置，其特征在于：在沉降槽(3)上设置有两套由PLC控制系统控制的带测量称架的滑轮组(1)、卷扬机构和缆绳长度测量装置(2)，分别通过缆绳与沉降槽(3)内的大浮球(4)、小浮球(5)连接；大浮球(4)、小浮球(5)密度相同。

2.根据权利要求1所述的双浮球赤泥沉降槽界面分析装置，其特征在于：大浮球(4)、小浮球(5)的密度约为被测介质密度的2倍。

3.根据权利要求1所述的双浮球赤泥沉降槽界面分析装置，其特征在于：大浮球直径300mm，小浮球直径150mm。

4.根据权利要求1所述的双浮球赤泥沉降槽界面分析装置，其特征在于：大浮球(4)、小浮球(5)为不锈钢制成壳体。

5.根据权利要求1所述的双浮球赤泥沉降槽界面分析装置，其特征在于：连接浮球的缆绳用耐温＞100℃、耐酸碱腐蚀、延展性小的材料制成。

Images