CN105526989A - 机械动作辅助验证、防挂料静态模式料位计及其测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及料位计领域，公开了一种机械动作辅助验证、防挂料静态模式料位计及其测量方法，电极和运算处理器均与电极检测部件电连接，机械动作部件和信号输出部件分别与运算处理器信号连接，机械动作部件与电极机械连接或设置于电极的附近，且在使用时电极与机械动作部件设置于测量空间内的待测量位置。本料位计通过在启动条件下启动机械动作部件，机械动作部件运行期间其运行动力将与其机械连接的电极上及电极间的挂料清除，或者借助其运行导致的周围空气和/或物料的波动将设置在其附近的电极上及电极间的挂料清除，以辅助运算处理器判断输出准确可靠的料位信息，并起到预防挂料的作用，显著提高了静态模式料位计料位测量的准确性和可靠性。

Description

机械动作辅助验证、防挂料静态模式料位计及其测量方法

技术领域

本发明涉及料位计领域，特别涉及一种机械动作辅助验证、防挂料静态模式料位计及其测量方法。

背景技术

目前的接触式料位计（料位开关）广泛的运用于工业领域，原理多样，品种繁多。其中电容式料位计、射频导纳料位计、音叉式料位计、阻旋式料位计、浮球式料位计、重锤式料位计等接触式料位计占据了绝大部分市场份额。但是，目前的这些接触式料位计在工业现场的实际使用过程中，均暴露了其自身的产品缺陷，甚至导致其无法在实际工业现场长期的真正可靠使用。给工业生产带来了安全隐患与困难。

电容式料位计与射频导纳式料位计是静态测量料位计，无任何机械运动部件，通过测量测量空间内两个以上测量电极之间的电量或者电势等物理数据实现料位测量的。由于无法真正解决物料悬挂在测量电极引起的测量误差或者无法区分挂料与有料时的控制阀值，在实际使用中经常出现误报或者不报警的错误；同时、由于物料构成的复杂、变化以及容器内部环境的变化，电容与射频导纳料位计需要频繁的人为验证与重新标定，日常维护量也非常大，给生产工作带来了相当多的困难。因此、在有些测量领域，如火电厂粉煤灰的灰斗、仓泵等测量领域，射频导纳和电容式料位计已经被非接触式的无源核子料位计全面代替。由于工业现场实际环境的恶劣、以及物料实际构成的复杂多变，射频导纳与电容式料位计实际测量准确性非常差，在特定工业现场领域射频导纳与电容式料位计已经失去了市场。虽然，目前在射频导纳和电容料位计领域，做了各种改进，但是，射频导纳料位计、电容式料位计在实际工业现场中由于挂料导致的误报或者测量错误的问题依然没有被有效解决。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种机械动作辅助验证、防挂料静态模式料位计及其测量方法，通过机械动作部件的启动消除现有静态模式料位计可能存在的挂料问题，辅助运算处理器对测量数据进行辅助验证；并且通过定期的机械动作防止静态测量电极之间挂灰，预防静态测量电极之间的挂料现象，提高料位计的测量可靠性与准确性。

技术方案：本发明提供了一种机械动作辅助验证、防挂料静态模式料位计，包括至少两个电极、电极检测部件、运算处理器、信号输出部件以及机械动作部件，所述电极和所述运算处理器均与所述电极检测部件电连接，所述机械动作部件和所述信号输出部件分别与所述运算处理器信号连接，所述机械动作部件与所述电极机械连接或设置于所述电极的附近，且在使用时所述电极与所述机械动作部件设置于测量空间内的待测量位置。

进一步地，所述的静动双模料位计还包含至少两个与所述运算处理器信号连接的温度测量部件，所述温度测量部件分别设置在测量空间内的不同待测量位置。

优选地，所述机械动作部件为以下任意一种或其组合：旋转部件、摆动部件、震动部件、滑动部件。

优选地，所述电极检测部件为射频导纳检测电路或者电容检测电路。

优选地，所述运算处理器为一个独立的运算处理器、多个运算处理器的组合、一个PLC或几个PLC的组合。

本发明还提供了一种上述静态模式料位计用于测量料位的方法，包含以下步骤：S1：所述电极检测部件检测两两所述电极之间的启动前物理量信息，并将该启动前物理量信息发送给所述运算处理器；S2：所述运算处理器将所述启动前物理量信息与其预先存储的用于启动机械动作部件的启动条件进行比较；若所述启动前物理量信息符合所述启动条件，则进入步骤S3；S3：所述运算处理器控制所述机械动作部件启动；S4：所述电极检测部件检测两两所述电极之间的启动后物理量信息，并将所述启动后物理量信息发送给所述运算处理器；S5：所述运算处理器将所述启动后物理量信息与其预先存储的料位信号判断条件进行逻辑判断以得到待测物料的料位信息；S6：所述运算处理器将所述料位信息通过所述信号输出部件输出。

进一步地，在所述S1中还包含以下步骤：多个温度测量部件将测量到的对应待测量位置处的温度数据发送给所述运算处理器；则在所述S2中，所述运算处理器将所述启动前物理量信息和所述温度数据与所述启动条件进行比较，若所述启动前物理量信息和所述温度数据同时符合所述启动条件，则进入所述S3。在测量运动缓慢且与测量环境有较大温差的物料时，当物料接触或者接近料料位计时，不同温度测量位置处温差会显著增加，与物料远离料位计时，各测量点的温度特征具有显著的差异。各测量位置测量的温度也可以成为有无物料的一个判断依据，所以在运算处理器的判断条件中还增加温度因素，运算处理器依据启动前物理量信息和温度数据与启动条件进行比较判断，启动机械运动部件，运算处理器再依据料位判断条件，判断料位是否达到测量位置，这样就能够进一步保证机械动作部件能够在最合适的时刻启动运行，保证最终测量结果的准确可靠。

进一步，在所述S3中，所述运算处理器还能够通过预先设定的运行程序控制所述机械动作部件的启动时刻以及启动后的运行时间。本发明中，机械动作部件的启动时刻以及启动后的运行时间可以通过启动前物理量信息是否符合启动条件来控制，也可以直接通过运算处理器设定控制，也就是说，运算处理器可以直接设定机械动作部件在何时启动以及运行多久后停止运行，这样设计的目的是为了预防电极间挂料，保证测量的可靠性。

优选地，所述启动前物理量信息或所述启动后物理量信息为以下任意一种或其组合：电容、阻抗、电感、电阻、导纳。

有益效果：本料位计通过在启动条件下启动机械动作部件，机械动作部件运行期间就能够借助其运行动力将与其机械连接的电极上及电极间的挂料清除，或者借助其运行导致的周围空气和/或物流的波动将设置在其附近的电极上及电极间的挂料清除，本料位计显著提高了静态模式料位计料位测量准确性和可靠性，克服了现有静态模式料位计由于挂料引起的测量错误，并可在一定程度上预防电极间挂料现象，克服了现有技术的缺陷。

附图说明

图1为机械动作辅助验证、防挂料静态模式料位计的结构示意图；

图2为机械动作辅助验证、防挂料静态模式料位计的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细的介绍。

实施方式1：

本实施方式提供了一种机械动作辅助验证、防挂料静态模式料位计及其测量料位的方法，该静态模式料位计主要由电极检测部件、运算处理器、信号输出部件、机械动作部件以及三个电极组成，其中，电极检测部件、机械动作部件、信号输出部件均与运算处理器连接，三个电极与电极检测部件连接，且三个电极之间通过绝缘部件隔开，机械动作部件安装于三个电极之间，此时机械动作部件可以选择使用旋转部件、摆动部件、震动部件或滑动部件，如图1（机械动作部件为旋转叶片），机械动作部件也可以不与电极机械连接而是直接设置在电极附近，如图2（机械动作部件也可以选择使用旋转部件如旋转叶片）。上述电极检测部件可以是目前常用的电容检测电路，如图1和2，也可以是射频导纳检测电路，其工作原理与电容检测电路相同，此处不做赘述；上述运算处理器可以为一个独立的运算处理器或多个运算处理器的组合，也可以是一个PLC或多个PLC的组合。

在使用本料位计测量料位时，三个电极和机械动作部件均设置在测量空间内的待测量位置，具体测量方法如下步骤：

S1：电极检测部件检测两两电极之间在机械动作部件启动前的物理量信息——启动前物理量信息，并将该启动前物理量信息发送给运算处理器；

上述启动前物理量信息包括两两电极之间的电容、阻抗、电感、电阻或导纳中的一种或几种的组合。

S2：运算处理器内部预先存储有用于启动机械动作部件的启动条件，在接收到上述启动前物理量信息之后，运算处理器会将启动前物理量信息与启动条件进行比较，并根据比较的结果控制机械动作部件启动；若比较的结果是启动前物理量信息符合机械动作部件的启动条件，则进入步骤S3；

上述启动条件可以是电容大于或等于100法拉。

S3：运算处理器控制机械动作部件启动运行；

在机械动作部件启动运行后，若机械动作部件与各电极之间机械连接，则机械动作部件运行后发生的摆动、旋转或震动均能够将各电极上的挂料刮落（由于摆动或旋转导致周围空气流动，此时机械动作部件相当于风扇）或震落（机械动作部件的震动导致与其机械连接的各电极也会震动，从而将各电极上的挂料震落），若机械动作部件是非接触式的设置在各电极附近，则机械动作部件运行后发生的旋转能够带动其周围的空气流动，进而将各电极上的挂料刮落；可见，若在机械动作部件启动前各电极上已经有挂料存在，则在机械动作部件启动后，由于各电极上的挂料被刮落或震落的原因，电极检测部件测量到的两两电极之间的物理量信息将会发生一定的变化；本实施方式中，将机械动作部件启动后电极检测部件检测到的两两电极之间的物理量信息定义为启动后物理量信息；

S4：在机械动作部件启动后，运算处理器实时采集上述启动后物理量信息；

S5：运算处理器内部还预先存储有待测物料的料位信号判断条件，在采集到上述启动后物理量信息后，运算处理器会将启动后物理量信息与料位信号判断条件进行逻辑判断，逻辑判断的结果即为待测物料的料位信息，比如料位是否达到预设位置等；

S6：最后运算处理器再将上述料位信息通过信号输出部件输出。

可见，与现有技术中的静态模式的料位计相比，本料位计是先通过对机械动作部件的预先启动动作将各电极上的挂料清除，随后再使用清除挂料后的各电极对待测物料的物理量信息进行检测，能够有效防止由于电极上有挂料而导致的测量结果存在很大偏差的问题；机械动作部件还能够辅助运算处理器对测量数据进行辅助验证，进一步提升本料位计的测量可靠性与准确性。

实施方式2：

本实施方式为实施方式1的进一步改进，主要改进之处在于，在实施方式1中，机械动作部件的启动条件是运算处理器内部预先设计好的，当启动前物理量信息符合上述启动条件后，机械动作部件就启动，若启动后一段时间后不符合上述启动条件后，机械动作部件就会停止运行，由于电极检测本身存在较大误差的原因，实施方式1中对机械动作部件的启动在实际应用中可能会导致电极上的挂料不能及时清除的问题；而本实施方式中可以直接通过运算处理器设置机械动作部件具体何时启动、启动后运行多长时间停止以及间隔多久后重新启动，以保证电极上的挂料能够及时清除，保证检测的可靠性。

除此之外，本实施方式与实施方式1完全相同，此处不做赘述。

实施方式3：

本实施方式为实施方式1的进一步改进，主要改进之处在于，在实施方式1中，若遇到料位上升缓慢且与测量环境有较大温差的物料时，物料本身的热辐射会影响电极的检测精度，使得电极检测到的启动前物理量信息的可靠性大大降低，增大测量结果的误差，所以此时再仅仅根据启动前物理量信息与启动条件的比较来启动机械动作部件往往会导致过早启动；而在本实施方式中，在料位计中还包含至少两个温度测量部件，各温度测量部件分别设置在测量空间内的不同待测量位置，用于采集对应位置处的温度数据，并将采集到的温度数据发送给运算处理器，运算处理器将启动前物理量信息和温度数据与启动条件进行比较，若启动前物理量信息和温度数据同时符合启动条件，运算处理器才会控制机械动作部件启动；所以温度测量部件的增加使机械动作部件的启动需要同时具备两个条件：一是启动前物理量信息符合启动条件，二是温度数据符合启动条件，这样就能够进一步保证机械动作部件能够在最合适的时刻启动运行，保证最终测量结果的准确可靠。

除此之外，本实施方式与实施方式1完全相同，此处不做赘述。

值得一提的是，在实际应用中，也可以不考虑启动前物理量信息（比如电极检测部件损坏时），只将温度测量部件测量到的温度数据单独与启动条件进行比较，若温度数据符合启动条件，运算处理器即可以控制机械动作部件启动。当然，这种方式相对于将温度数据与启动前物理量信息配合工作精度较低，但也是一种可以实施的方式。

上述实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种机械动作辅助验证、防挂料静态模式料位计，其特征在于，包括至少两个电极、电极检测部件、运算处理器、信号输出部件以及机械动作部件，所述电极和所述运算处理器均与所述电极检测部件电连接，所述机械动作部件和所述信号输出部件分别与所述运算处理器信号连接，所述机械动作部件与所述电极机械连接或设置于所述电极的附近，且在使用时所述电极与所述机械动作部件设置于测量空间内的待测量位置。

2.根据权利要求1所述的机械动作辅助验证、防挂料静态模式料位计，其特征在于，还包含至少两个与所述运算处理器信号连接的温度测量部件，所述温度测量部件分别设置在测量空间内的不同待测量位置。

3.根据权利要求1所述的机械动作辅助验证、防挂料静态模式料位计，其特征在于，所述机械动作部件为以下任意一种或其组合：

旋转部件、摆动部件、震动部件、滑动部件。

4.根据权利要求1~3中任一项所述的机械动作辅助验证、防挂料静态模式料位计，其特征在于，所述电极检测部件为射频导纳检测电路或者电容检测电路。

5.根据权利要求1~3中任一项所述的机械动作辅助验证、防挂料静态模式料位计，其特征在于，所述运算处理器为一个独立的运算处理器、多个运算处理器的组合、一个PLC或几个PLC的组合。

6.一种如权利要求1所述的静态模式料位计用于测量料位的方法，其特征在于，包含以下步骤：

S1：所述电极检测部件检测两两所述电极之间的启动前物理量信息，并将该启动前物理量信息发送给所述运算处理器；

S2：所述运算处理器将所述启动前物理量信息与其预先存储的用于启动机械动作部件的启动条件进行比较；若所述启动前物理量信息符合所述启动条件，则进入步骤S3；

S3：所述运算处理器控制所述机械动作部件启动；

S4：所述电极检测部件检测两两所述电极之间的启动后物理量信息，并将所述启动后物理量信息发送给所述运算处理器；

S5：所述运算处理器将所述启动后物理量信息与其预先存储的料位信号判断条件进行逻辑判断以得到待测物料的料位信息；

S6：所述运算处理器将所述料位信息通过所述信号输出部件输出。

7.根据权利要求6所述的测量料位的方法，其特征在于，在所述S1中还包含以下步骤：

多个温度测量部件将测量到的对应待测量位置处的温度数据发送给所述运算处理器；

则在所述S2中，所述运算处理器将所述启动前物理量信息和所述温度数据与所述启动条件进行比较，若所述启动前物理量信息和所述温度数据同时符合所述启动条件，则进入所述S3。

8.根据权利要求6所述的测量料位的方法，其特征在于，在所述S3中，所述运算处理器还能够通过预先设定的运行程序控制所述机械动作部件的启动时刻以及启动后的运行时间。

9.根据权利要求6~8中任一项所述的测量料位的方法，其特征在于，所述启动前物理量信息或所述启动后物理量信息为以下任意一种或其组合：

电容、阻抗、电感、电阻、导纳。

10.根据权利要求6~8中任一项所述的测量料位的方法，其特征在于，所述机械动作部件为以下任意一种或其组合：

旋转部件、摆动部件、震动部件、滑动部件。

11.根据权利要求6~8中任一项所述的测量料位的方法，其特征在于，所述电极检测部件为射频导纳检测电路或者电容检测电路。

12.根据权利要求6~8中任一项所述的测量料位的方法，其特征在于，所述运算处理器为一个独立的运算处理器、多个运算处理器的组合、一个PLC或几个PLC的组合。