CN104142169A - 带有清洗设备的填注水平检测装置 - Google Patents

带有清洗设备的填注水平检测装置 Download PDF

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CN104142169A CN201410188503.6A CN201410188503A CN104142169A CN 104142169 A CN104142169 A CN 104142169A CN 201410188503 A CN201410188503 A CN 201410188503A CN 104142169 A CN104142169 A CN 104142169A
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Abstract

描述了一种填注水平检测装置，其带有对填注水平传感器进行清洗的清洗装置，所述填注水平检测装置包括用于检测测量信号的传感器以及连接至所述传感器以根据测得的测量信号对测量进行判定的测量判定装置，所述测量判定装置连接至比较器，所述比较器根据预定的比较条件将判定的测量与第一参考值进行比较，所述比较器包括用于发送控制信号的控制信号输出，所述清洗装置耦合或连接至所述控制信号输出，由此当所述比较条件满足时，所述控制信号输出向所述清洗装置发送控制信号以启动所述清洗装置，使得所述清洗装置启动。

Description

带有清洗设备的填注水平检测装置
技术领域
本发明涉及如权利要求1前序部分所述的带有清洗设备的填注水平检测装置，清洗设备用于清洗填注水平传感器，以及如权利要求21前序部分所述的利用填注水平检测装置清洗填注水平传感器的方法。
背景技术
现有技术中已经存在对容器中的液体或散装物体的填注水平进行测量的装置，并且其广泛应用于工业环境。合适测量方法的选择基本上取决于是否处理液体或散装物体。
例如，利用微波检测填注界限系基于收发机原理。由收发机发射的微波脉冲穿过由接收机记录的空容器；然而，在满的容器中，至少部分的微波脉冲被介质吸收。从测得脉冲率的比例可推断出超过了限制。
雷达填注水平测量装置利用雷达传感器工作。此处，高频雷达脉冲通过天线发射并且由填注材料的表面反射。反射雷达波的行进时间与行进距离直接成正比。
为了判定容器中填注水平的高度，填注水平传感器通常直接与容器的内部对齐。在对容器进行填注的同时进行测量。
在测量填注水平的过程中产生的问题是，例如，在填注容器的过程中扬起并且粘附至传感器的灰尘会污染传感器。就此而言，测量焦化厂的填注水平是一个良好的例子。此类污染会改变测得的信号。当有过度污染时，则无法再测得信号，并且无法再测得填注水平的高度。现有技术中碰到此类情况时，会生成错误消息以指示无法再接收信号。然后列出可能导致错误发生的原因，例如，天线损坏，信号线中断，或天线的过度污染。
当检测器过热时会也会发生类似问题。例如，当在温度非常高的环境(例如，在熔炉中)下使用检测器时，会发生这一情况。
当检测器过热时，也会导致测量出错，由此不再能进行可靠的测量。
为此，雷达填注测量装置通常都会安装清洗及/或冷却连接件，以对填注水平传感器进行清洗及/或冷却。
例如，DE102004033033.6描述了此类填注水平检测装置——用于雷达填注水平测量装置的天线构型并带有将气体或液体介质导入通过所述天线构型的管道系统，所述天线构型可实现为将冷却剂施加至发热的天线组件。
通常使用冷却或清洗流体对此类填注水平测量装置进行连续的清洗以避免间断。为了保证填注水平测量装置的不间断操作，需要消耗大量的清洗及/或冷却液体。
发明内容
因此，本发明旨在避免了上述缺点的填注水平测量装置。
根据权利要求1的填注水平测量装置以及根据权利要求21的利用填注水平检测装置清洗填注水平传感器的方法达成了这一目的。附属权利要求描述优选实施例。
根据本发明的填注水平检测装置，其带有对填注水平传感器进行清洗的清洗装置，所述填注水平检测装置包括用于检测测量信号的传感器以及连接至所述传感器以根据测得的测量信号对测量进行判定的测量判定装置，所述测量判定装置连接至比较器。所述比较器根据预定的比较条件将判定的测量与第一参考值进行比较，所述比较器包括用于发送控制信号的控制信号输出，所述清洗装置耦合或连接至所述控制信号输出，由此当所述比较条件满足时，所述控制信号输出向所述清洗装置发送控制信号以启动所述清洗装置，使得所述清洗装置启动。
由此，仅在必要时进行清洗，从而极大地减少了清洗流体的消耗。
清洗装置最好包括阀控制，其耦合或连接至控制信号输出。阀连接至控制所述阀的阀控制，包括用于流体供给的第一连接以及第二连接。第二连接最好连接至清洗填注水平传感器的清洗线，而其另一端设有例如与填注水平传感器对齐或者集成在填注水平传感器中的清洗孔。
控制信号输出可向阀控制提供控制信号，以在当测量的量小于第一预定参考值的量(只要测量的量大于第一预定值的量就不提供控制信号)时，或者当测量的量大于第一参考值的量(只要测量的量小于第一预定值的量就不提供控制信号)时，控制阀的打开。由此，比较条件可定义为，当满足所述比较条件时启动清洗装置，并且当未满足所述比较条件时，不启动清洗装置。
在带有错误输出的填注水平测量装置中，代替实施例中的输出也可用于生成错误消息，从而启动清洗装置。当发出错误信号以指示操作者填注水平传感器需要清洁或冷却时，这一错误信号可同时用作启动清洗装置的控制信号。
当提供控制信号输出提供启动清洗装置的控制信号时，优点是清洗装置可在预定时间端内保持启动从而可对填注水平传感器清洗足够长的时间。由此，可保证对填注水平传感器分别进行充分的清洁和冷却。
一个变化实施例是当所述比较条件满足时，激活迟滞，从而若之前已经启动所述清洗装置并且当所述测量在迟滞范围内时所述清洗装置保持启动，所述迟滞范围由所述第一参考值和第二参考值定义，所述第二参考值在满足所述比较条件的值范围之外。例如，启动后仅在这样的情况下关闭清洗装置，即，不再满足比较条件，此外还要求测量的量大于第二预定参考值的量(该第二预定参考值的量大于第一参考值的量)或者测量的量小于第二预定参考值的量(该第二预定参考值的量小于第一参考值的量)。
类似于为清洗处理预先设定某一时间段，激活滞后也可保证对填充水平传感器分别进行充分的清洁和冷却。
用于检测测量信号的传感器可甚至为填注水平传感器本身。由此，可省略仅仅用于设置清洗间隔的额外传感器。
填注水平传感器最好为接收和检测高频脉冲的回声信号的传感器，并且测量为根据检测得的回声信号的计算值。
测量及/或第一参考值，例如可为所述回声信号的信噪比函数。例如，其判定条件可为，当回声信号不大于噪声信号至少某一个系数时启动清洗装置，因为这可以例如假定为传感器被污染或传感器的温度过高而不能测量。由于填注水平传感器最好与容器的内部对齐以判定所述容器中的填注水平的高度，并由此无法进行直接的肉眼检查，因此可通过有关填注水平传感器的污染程度或温度的检测信号进行推测。
信噪比(也称为噪声距离或信号噪声距离)为被噪声干扰的可用信号技术质量的测量技术。信噪比定义为可用信号的平均功率与干扰信号的平均噪声功率之比。
例如，所述第一参考值还可为发射的高频脉冲的幅度函数。此处可要求回声信号的幅度至少为发射出的高频脉冲的幅度的某一百分比。若并未达成这一要求，则开始进行清洗处理。这一关系将第一参考值与发射出的高频脉冲的信号强度联系起来。例如，由此可排除以较高的功率发射高频脉冲而无法启动清洗装置。
还可根据所述高频脉冲和所述回声信号之间的间隔判定所述第一参考值及/或所述第二参考值。由此，可根据容器的填注水平判定参考值。第一参考值此处可从数值表(例如，事先作为容器的填注水平的函数而确定)中获取。这一方法在回声信号的幅度与容器的填注水平非常相关的所有情况下都是可取的。
另一个可以判定第一及/或第二参考值的方法，例如可为在开始操作填注水平测量装置时判定接收到的回声信号的幅度，例如以保存相应的回声曲线及其值。此后，可在开始操作时参考保存的回声曲线或接收到的回声信号的定义幅度来确定第一及/或第二参考值。
例如，第一及/或第二参考值可为根据所保存的参考回声曲线判定的值。就此而言，可假设填注水平传感器在开始操作时未受到污染，因此可从所保存值的任何测量变化来推断填注水平传感器的污染水平。
当然，所述传感器可为测量填注水平传感器温度的温度传感器。由此，所述测量最好为温度测量并且第一参考值为第一温度界限。然后，当温度测量大于第一温度界限时通过控制信号输出提供控制信号。由此启动清洗装置。当测量温度下降至预定的第二温度界限(其小于或最多等于第一温度界限)时，例如可再次关闭清洗装置。
用于清洁及/或冷却填注水平传感器的流体最好为气态，例如为氮气，空气，或惰性气体。或者，所述流体也可为快速蒸发液体。然而，重要的是所使用的流体不会残留在填注水平传感器上。所述流体可为冷却填注水平传感器的冷却流体或清洁填注水平传感器的清洁流体。清洁阀可直接连接至填注水平检测装置或者集成到其中。控制信号输出可通过无线连接而连接成将控制信号传送至清洗装置，或者也可直接连接至清洗装置。
为了在满足比较条件时进行彻底的清洗处理，也可设置若干个清洗间隔，可较佳地预定单个所述清洗间隔的持续时间及/或所述清洗间隔之间的持续时间。也可预先设定预定清洗间隔的数量。
当经过预定数量的清洗间隔或经过预定清洗持续时间之后仍然满足所述比较条件时，尽管仍然满足比较条件，也发出错误消息并关闭所述清洗装置。
为了对结果进行优化，例如还可独立于是否设置比较条件，或者根据先前时间点给定的比较条件判定之间的时间差，设置额外的清洗间隔以清洗填注水平传感器。
可如下地进行填注水平传感器的清洁方法：在预判定第一参考值之后，利用传感器测量信号。然后，根据所述信号判定测量。此后，将测量与所述第一参考值进行比较，并且当满足比较条件时，清洗所述填注水平传感器。在这一处理之前或之时，可判定或预定第二参考值。在将测量与第一参考值比较之后可检测清洗装置是开启还是关闭，当清洗装置为开启时，可将测量与第二参考值进行比较。
当未满足所述比较条件，并且，当所述第二参考值的量大于或等于所述第一参考值的量时所述测量的量超过所述第二参考值的量，或者当所述第二参考值的量小于或等于所述第一参考值的量时所述第一测量的量下降至小于所述第二值的量，或者当所述清洗装置启动后经过了预定的时间时，关闭所述清洗装置。
一旦当所述控制信号输出提供关闭所述清洗装置的控制信号，或者当所述控制信号输出无控制信号提供时，关闭已经启动的所述清洗装置。
附图说明
下文将根据附图详细描述本发明。
下文的描述中，根据附图使用的诸如“顶”，“底”，“左”，“右”等用语不应认为是以任何方式的限制，即使其与较佳实施例相关。
图1为带有清洗装置的填注水平传感器的示意图；
图2示出了雷达填注水平测量装置的一般信号进程；
图3为填注水平传感器的清洗方法的流程图。
具体实施方式
示意图中，图1示出了带有填注水平传感器1的雷达天线清洗装置，所述传感器通过信号线3连接至根据测量信号2判定测量6的测量判定装置5。测量6传输至存储和比较单元7(也称为比较器)。比较器7包括用于第一参考值8的第一输入，用于第二参考值10的另一输入，以及连接至阀控制13的控制信号输出11。
根据是否满足预定条件而在比较器7比较测量6与第一参考值8，并且通过控制信号输出11形成控制信号14以控制阀控制13处的阀15。
为了能够控制阀15，阀控制13直接连接至阀15。阀15为具有两个操作状态的阀，即，“开”操作状态和“关”操作状态。阀15包括用于供给流体19的第一连接17，以及连接至清洗线23的第二连接21。清洗线23未连接至阀15的端部包括清洗孔25。由此，当控制信号14从控制信号输出11经由阀控制13传输至阀15时，所述阀15打开且流体19可直接通过第一连接17和第二连接21进入清洗线23，并且通过与填注水平传感器1对齐的清洗孔25用流体19清洗填充水平传感器1。诸如氮气，空气，或惰性气体之类的流体19可按需以此方式清洁或冷却填注水平传感器。清洗线23的清洗孔25可为集成在填注水平传感器1中的孔，显然这意味着清洗线23可直接连接至填注水平传感器1或成为其一部分。
所述实施例中，填注水平传感器1为雷达填注水平传感器。当然，其可为通过超声来测量时间的超声传感器。或者，信号线3也可直接连接至测量填注水平传感器1的温度的温度传感器3而不是连接至填注水平传感器1。
图2示出了雷达填注水平传感器1的典型测量信号2。图2中，x轴设为时间轴33而y轴设为幅度轴35。例如，为了判定测量6，可判定由填注水平传感器1接收的回声信号37的幅度36，所述回声信号37以根据所发射的高频脉冲39的时滞到达填注水平传感器1。可通过填注水平传感器1有利地消减使得高频脉冲39的幅度40，并且例如可用于判定第一参考值8。填注水平传感器1还可有利的包括高频脉冲发射机构。测量信号2显示了根据其判定噪声信号值42的噪声41，其可用于判定第一参考值8。
图3解释了雷达天线清洗装置的功能。在开始方块101中已经开始测量之后，在接收机方块103【检测方块】检测到传感信号并且在信号转换方块105中将所述传感信号转换为测量。在存储方块107中存储信号转换方块105测得的测量。
根据检测方块103中测得的传感器信号，在【第一参考值】方块108中判定第一参考值8，并且将这一值存储入【存储】方块107中。根据第二参考值8在【第二参考值】方块110中判定第二参考值10。本实施例中，第二参考值10应大于第一参考值8。【存储】方块107中也存储第二参考值10。由此，将所存储的值发送至第一比较单元11，并且检查第一参考条件。本实施例中，应在【第一】比较单元111中比较测量6与第一参考值8，并且应检查测量6是否小于第一参考值8。若满足这一比较条件，则在方块113中生成打开阀15的命令。若不满足这一比较条件，则在阀15关闭的情况下在阀测试方块115中进行检查。
若阀15关闭，则在检测方块103中检测下一传感器信号。若阀15未关闭，则在第二比较单元117中进行检查所述测量是否大于第二参考值10。若满足这一比较条件，则生成关闭阀的命令(方块119)，并且关闭阀15。此后，在检测方块103中检测下一传感器信号。
若未满足第二比较条件(测量大于第二参考值10)，则不采取额外的动作并且在检测方块103中判定下一传感器信号值。即使当在方块113只能够生成打开阀的命令，若满足第二比较条件则进行检查并且进行相应的操作。
上述例子中，所述传感器为填注水平传感器1，在【检测】方块103中检测其信号。若测量小于第一参考值8则检查第一比较条件。
当然，还可由温度传感器31生成待要检测的传感器信号，所述温度传感器31例如连接至填注水平传感器1并且直接测量所述填注水平传感器1的温度。例如，这一过程可为如下所述：
在开始测量(方块101)之后，在检测方块103中由温度传感器31测得传感器信号并且在信号转换方块105中将所述传感器信号转换为测量。在存储方块107中存储所述测量。通过【第一参考值】方块108输入在本实例中代表第一温度界限的第一参考值8并且在存储方块107中存储。根据【第一参考值】方块108中的第一温度界限的量，在【第二参考值】方块110中判定本实例中代表第二温度界限的第二参考值10。本实例中，第二参考值10应小于第二外温度界限。同样在【存储】方块107中存储【第二参考值】方块110中的第二参考值10。
此时，若所述测量大于第一温度界限，则在第一比较单元111中进行检查。若所述测量确实大于第一温度界限，则在方块113中生成命令以打开阀15。打开阀15并且流体19经由清洗线和清洗孔25行进进入填注水平传感器1以对其进行清洗。
若所述测量不大于第一温度限制8，则通过阀测试方块115检查阀是关闭还是打开。若阀关闭，则检查下一传感器信号。若阀未关闭，则在第二比较单元117中检查所述测量是否小于第二温度界限。若所述测量确实是小于第二温度界限，则关闭阀(方块119)并且在检查方块103中检查下一传感器信号。若测量未小于第二参考值，则不采取额外的动作并且在检测方块103中直接检测下一传感器信号值。
由此，可保证当超过第一温度界限时打开的阀仅在小于第一温度界限的第二温度界限变得下降【至这一温度之下】时再次关闭。在阀打开并因此启动清洗的温度范围内，会跟随有所谓的滞后，所述滞后仅当温度下降为低于第二温度限制时才结束清洗处理。由此，可避免对阀15进行会带来磨损的过度切换。
图4示出了集成有清洗装置的填注水平传感器1。收发机130经由空心线140耦合高频脉冲39作为传输信号，该高频脉冲通过天线150和喇叭天线160在竖直方向上朝下发射。某一时间段之后通过天线150和喇叭天线160接收回声脉冲37，并且通过空心线140将所述回声脉冲37发送至收发机130并由其处理。
可通过连接至清洗线23(其导向穿过天线架)的清洗孔对天线150和喇叭天线160进行冷却或清洗。清洗线23连接至经由阀15连接流体19的第一连接17，通过阀控制13控制阀15。第一连接17例如可连接至包含收发机130的壳体。阀15也可放置于所述壳体中或者固定连接至填注水平传感器1的另一部分。
当要清洗填注水平传感器1时，可利用控制信号14通过阀控制13对阀15进行控制，以使得阀15打开并且使得连接至第一连接17的流体19经由阀15和清洗线23朝向清洗孔25流动并且清洗天线150及/或喇叭天线160。当清洗处理完成时，关闭阀15并且中断流体的流动。由此，可确保仅在需要时进行清洗。
上文已经根据较佳的示意实施例说明本发明而非将其限制为示意实施例。本领域的技术人员应了解根据本发明的方法和装置的多种变化和实现而不脱离本发明的精神。在可兼容的程度内，个别示意实施例可与其他示意实施例的特征任意组合或互换。具体地，连接至填注水平传感器1的温度传感器，测量环境温度的温度传感器，或测量填注水平传感器之温度的温度传感器也可用作信号检测的传感器。此外，除了在第二比较单元17中与第二参考值进行比较之外，还可以检查在阀是否已经打开了某一时间段，并且例如，当已经经过所述时间段之时，再次关闭打开的阀。
标号说明
1 填注水平传感器
2 测量信号
3 信号线
5 测量判定【装置】
6 测量
7 比较器
8 第一参考值
10 第二参考值
11 控制信号输出
13 阀控制
14 控制信号
15 阀
17 第一连接
19 流体
21 第二连接
23 清洗线
25 清洗孔
31 温度传感器
33 时间轴
35 幅度轴
36 回声信号
37 回声脉冲
39 高频脉冲
40 高频脉冲的幅度e
41 噪声信号
42 噪声信号值
101 开始方块
103 检测方块
105 信号转换方块
107 存储方块
108 第一参考值方块
110 第二参考值方块
111 第一比较单元
113 “开”阀
115 阀测试方块
117 第二比较单元
119 “关”阀
130 收发机
140 空心线
150 天线
160 喇叭天线
170 天线架

Claims (25)

1.一种填注水平检测装置，其带有对填注水平传感器进行清洗的清洗装置，所述填注水平检测装置包括用于检测测量信号的传感器以及连接至所述传感器以根据测得的测量信号对测量进行判定的测量判定装置，其特征在于，所述测量判定装置连接至比较器，所述比较器根据预定的比较条件将判定的测量与第一参考值进行比较，所述比较器包括用于发送控制信号的控制信号输出，所述清洗装置耦合或连接至所述控制信号输出，由此当所述比较条件满足时，所述控制信号输出向所述清洗装置发送控制信号以启动所述清洗装置，使得所述清洗装置启动。
2.如权利要求1所述的填注水平检测装置，其特征在于，当由所述控制信号输出提供所述控制信号以启动所述清洗装置时，所述清洗装置在预定时间段内保持启动。
3.如权利要求1所述的填注水平检测装置，其特征在于，当所述比较条件满足时，激活迟滞，从而当所述测量在迟滞范围内时所述清洗装置保持启动，所述迟滞范围由所述第一参考值和第二参考值定义，所述第二参考值在满足所述比较条件的值范围之外。
4.如权利要求1～3中任一项所述的填注水平检测装置，其特征在于，所述传感器为填注水平传感器。
5.如权利要求4所述的填注水平检测装置，其特征在于，所述填注水平传感器为接收和检测高频脉冲的回声信号的传感器，所述测量为从所述测得的回声信号计算得到的值。
6.如权利要求5所述的填注水平检测装置，其特征在于，所述测量及/或所述第一参考值为所述回声信号的信噪比函数。
7.如权利要求5或6所述的填注水平检测装置，其特征在于，所述第一参考值为发射的高频脉冲的幅度函数。
8.如权利要求5～7中任一项所述的填注水平检测装置，其特征在于，根据所述高频脉冲和所述回声信号之间的间隔判定所述第一参考值及/或所述第二参考值。
9.如权利要求5～8中任一项所述的填注水平检测装置，其特征在于，根据在启动所述填注水平测量装置时接收到的所述回声信号的幅度判定所述第一参考值及/或所述第二参考值。
10.如权利要求5～9中任一项所述的填注水平检测装置，其特征在于，所述第一参考值及/或所述第二参考值为根据存储的参考回声曲线判定的值。
11.如权利要求1～3中任一项所述的填注水平检测装置，其特征在于，所述传感器为用于测量所述填注水平传感器温度的温度传感器。
12.如权利要求11所述的填注水平检测装置，其特征在于，所述测量为温度测量，并且所述第一参考值为第一温度界限，并且当所述温度测量大于所述第一温度界限时在所述控制信号输出提供控制信号。
13.如权利要求12所述的填注水平检测装置，其特征在于，当所述温度测量下降至小于预定第二温度界限时关闭所述清洗装置，所述预定第二温度界限小于或最多等于所述第一温度界限。
14.如前述权利要求中任一项所述的填注水平检测装置，其特征在于，所述流体为气态，最好为氮气，空气，或惰性气体。
15.如前述权利要求中任一项所述的填注水平检测装置，其特征在于，所述流体为冷却所述填注水平传感器的冷却流体或者清洁所述填注水平传感器的清洁流体。
16.如前述权利要求中任一项所述的填注水平检测装置，其特征在于，在所述填注水平检测装置中集成有清洗阀。
17.如前述权利要求中任一项所述的填注水平检测装置，其特征在于，所述控制信号输出通过无线连接进行连接，以将控制信号发送至所述清洗装置。
18.如前述权利要求中任一项所述的填注水平检测装置，其特征在于，当满足所述比较条件时，设置若干个清洗间隔，可较佳地预定单个所述清洗间隔的持续时间及/或所述清洗间隔之间的间隔持续时间。
19.如前述权利要求中任一项所述的填注水平检测装置，其特征在于，当经过预定数量的清洗间隔或经过预定清洗持续时间之后仍然满足所述比较条件时，关闭所述清洗装置并且发出错误消息。
20.如前述权利要求中任一项所述的填注水平检测装置，其特征在于，设置额外的清洗间隔以清洗所述填注水平传感器，可较佳地预定所述清洗处理的持续时间。
21.一种利用前述权利要求中任一项所述的填注水平检测装置清洗填注水平传感器的方法，其特征在于，进行下列处理步骤：
a)预判定第一参考值，
b)利用传感器测量信号，
c)根据所述信号判定测量，
d)将测量与所述第一参考值进行比较，
e)当满足比较条件时，清洗所述填注水平传感器。
22.如权利要求21所述的方法，其特征在于，判定第二参考值。
23.如权利要求22所述的方法，其特征在于，当将所述测量与所述第一参考值进行比较之后，检查所述清洗装置是启动还是关闭，当所述清洗装置启动时将所述测量与所述第二参考值比较。
24.如权利要求21～23中任一项所述的方法，其特征在于，当未满足所述比较条件，并且，当所述第二参考值的量大于或等于所述第一参考值的量时所述测量的量超过所述第二参考值的量，或者当所述第二参考值的量小于或等于所述第一参考值的量时所述第一测量的量下降至小于所述第二值的量，或者从所述清洗装置启动后经过了预定的时间时，关闭所述清洗装置。
25.如权利要求21～24中任一项所述的方法，其特征在于，当所述控制信号输出提供关闭所述清洗装置的控制信号，或者当所述控制信号输出无控制信号提供时，关闭已经启动的所述清洗装置。
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