CN104281168A - 高温溶液液位探测与控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高温溶液液位探测与控制装置，它由探测电极组件、液位检测仪、PLC控制系统、步进驱动器和加料机变频器组成，所述PLC控制系统分别与液位检测仪、步进驱动器和加料机变频器电连接，所述探测电极组件分别与液位检测仪和步进驱动器电连接，本发明的有益效果为：可以准确检测玄武岩或其它熔炉内高温液体液位并随时根据液位值控制原料加料的快慢从而能保持液位稳定性，从而使作业稳定提高产品产量和减少废品率。

Description

高温溶液液位探测与控制装置

技术领域

本发明涉及液位测量技术领域，具体涉及一种高温溶液液位探测与检测装置。

背景技术

玄武岩连续纤维是以玄武岩矿石为原料，在1450℃-1500℃熔融后，通过铂铑合金拉丝漏板高速拉制而成的连续纤维，除具有高强度、高模量等特点外，还具有耐高/低温性、耐酸碱、抗氧化、抗辐射、绝热隔音、防火阻燃等优异性能，因此，玄武岩纤维可以广泛应用于消防、环保、航空航天、军工、汽车船舶制造、工程塑料及建筑等领域。

玄武岩纤维的生产是熔化、拉丝的连续作业过程，玄武岩熔炉中需要随时的补充用于生产的玄武岩矿石原料，玄武岩矿石原料的加料快慢直接影响玄武岩熔炉内的玄武岩液体的液位，而玄武岩液体的液位又直接影响着拉丝作业的稳定和玄武岩纤维的粗细，因此液位的稳定性、准确性与可控性是保证玄武岩熔炉内稳定，且影响玄武岩纤维生产量和工艺指标的重要因素。由于玄武岩矿石需要在很高的温度下才能熔化成液体，因此玄武岩溶液的测量就不能采用常规的设备，目前大多数玄武岩纤维生产厂家没有液位测量的设备，无法对玄武岩熔炉内的液位进行测量，从而使玄武岩熔炉内的液位无法保持稳定，从而使得玄武岩熔炉内的技术指标达不到工艺要求，导致产品产量低下、废品率居高不下。

发明内容

本发明克服了现有技术中大多数玄武岩纤维生产厂家没有液位测量设备从而导致玄武岩熔炉内的液位无法保持稳定，存在产品产量低下、废品率居高不下的不足，提供一种可以准确检测玄武岩熔炉内液体液位并随时根据液位值控制玄武岩矿石加料的快慢从而能保持液位稳定性的高温溶液液位探测与检测设备。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种高温溶液液位探测与检测装置，它由探测电极组件、液位检测仪、PLC控制系统、步进驱动器和加料机变频器组成，所述PLC控制系统分别与液位检测仪、步进驱动器和加料机变频器电连接，所述探测电极组件分别与液位检测仪和步进驱动器电连接。

本技术方案中首先由PLC控制系统控制步进驱动器使探测电极组件往液面方向移动，同时PLC控制系统实时采集由液位检测仪传回来的信号，完成液位的测量，然后PLC控制系统根据液位的高度控制加料机变频器从而能控制加料机加入玄武岩矿石原料的快慢，从而使玄武岩熔炉内的液位保持稳定，从而使拉丝作业稳定提高产品产量和减少废品率。

更进一步的技术方案是，所述探测电极组件由支撑架、直线模组、步进电机、接近开关、悬臂和探测电极组成，所述直线模组安装在支撑架的上端，所述步进电机安装在直线模组的顶部，所述悬臂安装在直线模组上，所述悬臂在其与直线模组连接的端部安装有接近开关，所述悬臂另一端安装有探测电极。

本技术方案中通过由支撑架、直线模组、步进电机、接近开关、悬臂和探测电极组成的探测电极组件，通过步进电机驱动直线模组运动，从而有直线模组带动悬臂运动，再通过悬臂带动探测电极移动，通过探测电极的运动来弥补液位检测仪只能测量两种状态的精度问题，使精度的高低从液位检测仪转为可运动的探测电极，而增加探测电极的控制精度比增加液位检测仪的检测精度更容易实现，本装置采用间歇性的测量，大大降低了探测电极与液位的接触时间，减少了液位对探测电极的腐蚀，延长了探测电极的使用时间，所述步进电机采用两相的57式步进电机，该电机具有能提供足够的扭矩，并且接线少，只有4根线，降低电缆芯数的优点。

更进一步的技术方案是，所述直线模组由防尘罩、光杆和丝杆组成，所述丝杆安装在光杆上，所述防尘罩安装在光杆的下端，所述丝杆与所述步进电机连接。

本技术方案中通过采用丝杆、光杆共同构成悬臂的抬升装置，能够让悬臂平滑的上下运动，能提供强大的扭力，防止悬臂抖动，从而是探测电极平稳移动保证了测量的精度，通过防尘罩有效防止现场环境的粉尘污染，并可以在丝杆上涂抹黄油对其进行润滑。

更进一步的技术方案是，所述接近开关为电感式NPN接近开关。

本技术方案中，接近开关采用工业级的电感式NPN接近开关，可以方便的检测到悬臂的运动并自动校正原点。

更进一步的技术方案是，所述悬臂由铝合金型材制成，所述悬臂两端分别设有宝塔嘴，所述悬臂通过固定连接板与探测电极连接。

本技术方案中悬臂有铝合金型材制成，悬臂两端安装有四只宝塔嘴，用于水冷，从而在高温环境下保护其他装置。

更进一步的技术方案是，所述探测电极由外套管、内套管和内芯组成，且所述外套管、内套管和内芯从外向内依次设置，所述内套管与内芯之间填充有高温材料，所述外套管和内套管均采用刚玉制成，所述内芯采用波铑合金制成。

本技术方案中，可移动的探测电极的外套管和内套管由耐高温的刚玉制成，内芯是用铂铑合金制成，在内套管和内芯之间采用高温材料填充，在高温煅烧下会凝结成一体，大大增强了探测电极的高温抗腐蚀性、耐磨性、抗折性。

更进一步的技术方案是，所述探测电极顶部设有接线柱，所述液位检测仪通过耐高温导线与接线柱连接，所述步进电机与步进驱动器电连接。

更进一步的技术方案是，所述探测电极外还设有探测电极保护套。

更进一步的技术方案是，所述PLC控制系统为PLC控制电路，所述PLC控制电路包括PLC、中间继电器，所述液位检测仪传输输入信号至PLC，所述步进驱动器接收PLC的输出信号，所述步进驱动器和步进电机之间采用中间继电器进行通断。。

本技术方案中，通过PLC将PLC的输出信号传输到步进驱动器，步进驱动器和步进电机之间又采用中间继电器进行通断，所以就实现了PLC通过控制步进驱动器间接控制步进电机。

更进一步的技术方案是，所述PLC控制系统分别电连接有触摸屏和DCS控制系统。

本技术方案中DCS控制系统为分散控制系统，具有分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活以及组态方便等优点，能够把PLC控制系统的数据采集进控制室，并提供良好的交互界面和历史记录，通过触摸屏能够和PLC控制系统实时交互，能为操作员提供良好的画面，并显示现在系统的工作状态和工作参数。

本发明还可以使用伺服电机替换步进电机，有了反馈能让PLC更加精准地了解现场丝杆运动状态和运动的距离，系统的可靠性大大增加，同时精度也将提高。

本实用新型不仅仅可以使用在玄武岩高温溶液的液位测量，同时还可以对其他高温溶液的液位进行测量。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

可以准确检测玄武岩或其它熔炉内高温液体液位并随时根据液位值控制原料加料的快慢从而能保持液位稳定性，从而使作业稳定提高产品产量和减少废品率。

附图说明

图1为本发明一种实施例的高温溶液液位探测与检测装置的结构框图。

如图1所示，其中对应的附图标记名称为：

1探测电极组件，2液位检测仪，3PLC控制系统，4触摸屏，5DOS控制系统，6加料机变频器，7步进驱动器。

图2为本发明一种实施例的高温溶液液位探测与检测装置中探测电极组件的结构示意图。

如图2所示，其中对应的附图标记名称为：

11支撑架，12防尘罩，13光杆，14丝杆，15接近开关，16步进电机，17悬臂，18探测电极，19探测电极固定管。

图3为本发明一种实施例的PLC控制系统中PLC与中间继电器的电路原理图。

如图3所示，其中对应的附图标记名称为：

31PLC，32中间继电器。

图4为本发明一种实施例的高温溶液液位探测与检测装置中步进驱动器与步进电机的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步阐述。

如图1和2所示的一种高温溶液液位探测与检测装置，它由探测电极组件1、液位检测仪2、PLC控制系统3、步进驱动器7和加料机变频器6组成，所述PLC控制系统3分别与液位检测仪2、步进驱动器7和加料机变频器6电连接，所述探测电极组件1分别与液位检测仪2和步进驱动器7电连接，所述探测电极组件1由支撑架11、直线模组、接近开关15、步进电机16、悬臂17和探测电极18组成，所述直线模组安装在支撑架11的上端，所述步进电机16安装在直线模组的顶部，所述悬臂17安装在直线模组上，所述悬臂17在其与直线模组连接的端部安装有接近开关15，所述悬臂17另一端安装有探测电极18，所述直线模组由防尘罩12、光杆13和丝杆14组成，所述丝杆14安装在光杆13上，所述防尘罩12安装在光杆13的下端，所述丝杆14与所述步进电机15连接，所述接近开关15为电感式NPN接近开关，所述悬臂17由铝合金型材制成，所述悬臂17两端分别设有宝塔嘴，所述悬臂17通过固定连接板与探测电极18连接，所述探测电极18由外套管、内套管和内芯组成，且所述外套管、内套管和内芯从外向内依次设置，所述内套管与内芯之间填充有高温材料，所述外套管和内套管均采用刚玉制成，所述内芯采用波铑合金制成，所述探测电极18顶部设有接线柱，所述液位检测仪2通过耐高温导线与接线柱连接，所述步进电机15与步进驱动器7电连接，所述探测电极18外还设有探测电极保护套，同时在玄武岩熔炉上固定好探测电极固定管19，采用探测电极保护套和探测电极固定管19共同构成对探测电极18的保护装置，能有效防止外界环境对探测电极18的腐蚀。

本装置的工作过程如下：

首先需要对本装置进行寻原点，让探测电极18到达指定原点位置，正确的寻找原点后则可以开始正式的探测任务，探测任务开始后，PLC控制步进电机驱动器7，步进电机驱动器7控制步进电机16，步进电机16控制丝杆14，丝杆14带动悬臂17运动，悬臂17连接探测电极18往液面方向运动，同时PLC采集由液位检测仪2传递的接触脱离信号，然后立刻让探测电极18往远离液面的方向运动，直到回到原点，回到原点后，然后显示液位高度，整个探测任务结束，探测任务完成后，PLC控制加料机变频器6控制加料机对加入玄武岩矿石原料的快慢进行控制，从而能达到液位高度的稳定。

如图3和图4所示，所述PLC控制系统3为PLC控制电路，所述PLC控制电路包括PLC31、中间继电器32，所述液位检测仪2传输输入信号至PLC31，所述步进驱动器7接收PLC31的输出信号，所述步进驱动器7和步进电机16之间采用中间继电器进行通断。

根据本发明的一个实施例，所述PLC控制系统分别电连接有触摸屏4和DCS控制系统5。

上述PLC控制电路的工作原理为：

PLC31发出高电平让中间继电器32闭合，此时步进电机16和步进驱动器7之间建立了电气连接，然后PLC31发出脉冲信号控制步进驱动器7从而控制步进电机16进行运动，使得探测电极18往液面靠近，直到探测电极18接触液面，当探测电极18接触到液面时，液位检测仪2会闭合开关发送信号给PLC31，PLC31得到信号后，停止往下运动，并驱动探测电极18往上运动，直至原点开关S1得到信号，回到原点整个探测任务执行完毕；同时根据探测电极18接触液面的时间计算得到液面的真实高度，并将此高度传送给DCS控制系统。

以上具体实施方式对本发明的实质进行详细说明，但并不能对本发明的保护范围进行限制，显而易见地，在本发明的启示下，本技术领域普通技术人员还可以进行许多改进和修饰，需要注意的是，这些改进和修饰都落在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高温溶液液位探测与控制装置，它由探测电极组件(1)、液位检测仪(2)、PLC控制系统(3)、步进驱动器(7)和加料机变频器(6)组成，所述PLC控制系统(3)分别与液位检测仪(2)、步进驱动器(7)和加料机变频器(6)电连接，所述探测电极组件(1)分别与液位检测仪(2)和步进驱动器(7)电连接。

2.根据权利要求1所述的高温溶液液位探测与检测装置，其特征在于所述探测电极组件(1)由支撑架(11)、直线模组、接近开关(15)、步进电机(16)、悬臂(17)和探测电极(18)组成，所述直线模组安装在支撑架(11)的上端，所述步进电机(16)安装在直线模组的顶部，所述悬臂(17)安装在直线模组上，所述悬臂(17)在其与直线模组连接的端部安装有接近开关(15)，所述悬臂(17)另一端安装有探测电极(18)，所述步进电机(16)与步进驱动器(7)电连接。

3.根据权利要求2所述的高温溶液液位探测与检测装置，其特征在于所述直线模组由防尘罩(12)、光杆(13)和丝杆(14)组成，所述丝杆(14)安装在光杆(13)上，所述防尘罩(12)安装在光杆(13)的下端，所述丝杆(14)与所述步进电机(16连接。

4.根据权利要求2所述的高温溶液液位探测与检测装置，其特征在于所述接近开关(15)为电感式NPN接近开关。

5.根据权利要求2所述的高温溶液液位探测与检测装置，其特征在于所述悬臂(17)由铝合金型材制成，所述悬臂(17)两端分别设有宝塔嘴，所述悬臂(17)通过固定连接板与探测电极(18)连接。

6.根据权利要求2所述的高温溶液液位探测与检测装置，其特征在于所述探测电极(18)由外套管、内套管和内芯组成，且所述外套管、内套管和内芯从外向内依次设置，所述内套管与内芯之间填充有高温材料，所述外套管和内套管均采用刚玉制成，所述内芯采用波铑合金制成。

7.根据权利要求2所述的高温溶液液位探测与检测装置，其特征在于所述探测电极(18)顶部设有接线柱，所述液位检测仪(2)通过耐高温导线与接线柱连接，所述步进电机(15)与步进驱动器(7)通过普通绝缘导线连接。

8.根据权利要求7所述的高温溶液液位探测与检测装置，其特征在于所述探测电极(18)外还设有探测电极保护套。

9.根据权利要求2所述的高温溶液液位探测与检测装置，其特征在于所述PLC控制系统(3)为PLC控制电路，所述PLC控制电路包括PLC(31)、中间继电器(32)，所述液位检测仪(2)传输输入信号至PLC(31)，所述步进驱动器(7)接收PLC(31)的输出信号，所述步进驱动器(7)和步进电机(16)之间采用中间继电器进行通断。

10.根据权利要求1所述的高温溶液液位探测与检测装置，其特征在于所述PLC控制系统分别电连接有触摸屏(4)和DCS控制系统(5)。