CN107660267B - 物位开关的或与物位开关有关的改进 - Google Patents

物位开关的或与物位开关有关的改进 Download PDF

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Abstract

本发明描述了具有多个切换点的振动音叉点式物位开关。

Description

物位开关的或与物位开关有关的改进
技术领域
本发明涉及物位开关，并且特别但不一定完全地，涉及振动音叉点式物位开关。
背景技术
振动音叉点式物位开关被广泛用作检测处理容器中的介质之间的分界面何时处于容器内的特定水平高度的装置。分界面可以例如在液体与存在于液体表面上的气体(通常为空气)之间。当液体与气体之间的分界面达到开关的位置时，开关的工作频率受影响。频率的变化被感测到并且生成切换和/或警报信号。
目前，振动音叉点式物位开关被配置成在单一“湿”状况与单一“干”状况之间操作，然而，在使用振动点式物位开关的许多应用中，可能存在各种分界面。例如，在油分离器中，油与在油的提取期间被驱替(displace)的水和泥相分离。因此，存在泥与水之间的一个分界面以及水与油之间的另一分界面。操作者可能还希望区分何时传感器与空气接触以及何时传感器与油、水或泥接触。
本发明的目的是提供将至少某种程度上满足上述愿望或者将至少提供新颖并且有用的选择的物位开关。
发明内容
因此，在第一方面，本发明提供了一种振动音叉点式物位开关，其特征在于，该振动音叉点式物位开关被配置成响应于与所述开关接触的介质的至少两个变化来提供切换输出。
优选地，所述物位开关包括驱动设施，所述驱动设施能够操作以当音叉暴露于空气时使音叉以第一频率振动，所述音叉在与和所述空气接触的第一流体接触时呈现第二振动频率；所述开关还包括控制设施，该控制设施能够操作以区分所述第一频率和所述第二频率，并且在所述第一频率与所述第二频率之间的变化被检测到的情况下实现切换操作；所述开关的特征在于，当所述音叉暴露于与所述第一流体接触的第二流体时，所述音叉呈现第三振动频率，所述控制设施还能够操作以区分所述第二频率和所述第三频率，并且在发生所述第二频率与所述第三频率之间的变化的情况下实现第二切换操作。
优选地，所述输出被配置成在发生介质的变化的情况下操作多个继电器。
可替选地，所述输出包括不同的电压以指示介质的变化。
可替选地，所述输出包括不同的电流以指示介质的变化。
优选地，用于确定至少一个切换操作的频率是能够手动选择的。
在第二方面，本发明提供了一种振动音叉点式物位开关，该振动音叉点式物位开关包括：多个工作频段，所述频段中的每一个限定不同的切换点；以及，用户可选择控制部，其能够操作以选择所述频段中的至少一个。
优选地，所述开关包括可手动操作控制部以实现对特定频段的选择。
优选地，所述切换点包括切换频率。
通过阅读下面的描述，本领域技术人员将明晓在可以执行本发明的方式方面的许多变型。下面的描述不应当被认为是限制性的，而应当认为仅是对执行本发明的一种方式的说明。在适当的情况下，无论是否特别提及，任何元件或部件均应当被认为包括其任何或全部等效物。
附图说明
现在将参照附图描述本发明，在附图中：
图1：示出了其中具有多个介质分界面的处理容器，以及根据本发明的振动音叉点式物位开关。
图2：示出了根据本发明的振动音叉点式物位开关的示意性操作图；以及
图3：示出了图2所示的用户接口的可能实现方式。
具体实施方式
首先参照图1，本发明提供了振动音叉点式物位开关5，其用于检测容器6中的多种介质之间的分界面何时处于开关的水平高度处。仅作为示例，该容器可以包括空气层8、油层9、水层10以及泥层11，所述各层分别被分界面12、13以及14分隔开。在处理环境中，分界面的水平高度可能会明显地变化，并且当特定分界面达到特定水平高度时需要做出不同的控制选择。例如，如果分界面12降至开关5以下，则可以启动泵以将更多未加工的流体引入至容器中。作为另一极端，如果分界面14达到开关5的水平高度，则这可以生成关于容器需要被清空和清理的警报。
在过去，振动音叉物位开关已经被配置成仅区分介质的单一变化——最常见的是指示何时音叉是“干”(dry)或“湿”(wet)。如根据下面的描述将是明显的，本发明提供了能够区分更多数量的介质的振动音叉点式物位开关。
现在转至图2，音叉5的振动频率由振荡器电路20来感测，振荡器电路20向微处理器21输出信号。通常，当微处理器确定频率的变化超过预定数字时，假定与音叉5接触的介质发生变化。换言之，两种不同介质之间的分界面处于音叉5的水平高度。当检测到分界面时，生成切换信号并且在所示的示例中将切换信号发送至继电器1以实现切换操作。根据本发明，微处理器21还被配置成当另一分界面接触开关时生成第二切换信号，第二切换信号被发送至继电器2。
本发明不限于对两个不同的分界面作出反应，而是可以被配置成对多个分界面作出反应，其中，精确的数目取决于在特定情形下可能遇到的感兴趣的不同介质的数目。
现在参照图3，多个工作频段1、2、3……Xn是可能的，每个工作频段(operatingband)具有相关联的一组在“湿”(密度较大的介质)与“干”(密度较小的介质)之间的切换点。图3的每个工作频段中所示的其他频率基本上指示故障状况。
在所示的示例中，工作频段3是默认频段，在该工作频段3中，湿与干之间的切换点是当音叉从与水接触变成与空气接触时通常会遇到的切换点。该频段可以是在制造开关时预先设置的。
如果开关要响应于比水的密度低的两种介质之间的分界面，则将选择工作频段1或2中的一个。如果开关要响应于水与泥之间的分界面或者水与比水的密度大的其他介质之间的分界面，则将选择工作频段4……Xn中的一个。优选地，工作频段可由操作者手动选择，因此，可以选择响应于现场(field)遇到的特定介质而给出期望的切换点的频段。
在图3所示的示例中，各个工作频段中的切换点在算术上与作为默认频段的工作频段3中的切换点相关。如所示的，随着频段离开工作频段3，切换点的频率以X％的增量变化。在该情况下，频率偏移值X将根据经验来确定。然而，应当理解的是，工作频段之间的关系不一定是算术的，而是也可以是几何的或者通过其他手段来设置的。
虽然图2中给出的示例示出了微处理器21操作两个继电器，但是可以使用其他输出。
在继电器的情况下，对于要检测的分界面中的每一个均需要有输出。在两个分界面的布置(空气-液体和液体-泥)的情况下，第一继电器的操作将与标准的点式物位开关一样指示空气-液体分界面。第二继电器将当音叉在液体中检测到泥时改变状态。继电器的行为的细节可以总结在表1中。
音叉状态 继电器1状态 继电器2状态
音叉在空气中(干) 去激励 去激励
音叉在液体中 激励 去激励
音叉在泥中 激励 激励
表1
作为第一替选方案，可以使用多个电压电平来指示不同的分界面。当在空气中振动时，设备将显示零伏特，但是当处于空气-液体分界面处时，设备会将电压设置成V/2以指示音叉状态。第二切换点将在水-泥分界面处出现，此时输出被设置成V。电压电平的细节可以总结在表2中。
Figure BDA0001461544090000041
Figure BDA0001461544090000051
表2
作为第二替选方案，可以使用标准仪器电流电平(例如，4mA至20mA和8mA至16mA)内的点来指示不同的分界面。对于具有8mA至16mA输出的设备，当音叉在空气中时将输出8mA。当检测到空气-液体分界面时，输出将被设置成12mA，作为对检测到空气-液体分界面的指示。当检测到液体-泥分界面时，输出将被设置成满量程(16mA)。电流电平的细节总结在表3中。
音叉状态 电流输出状态(mA)
音叉在空气中(干) 8
音叉在液体中 12
音叉在泥中 16
表3
本领域技术人员将理解的是，上述物理输出可以由通信协议接口例如HART或Profibus代替或补充。

Claims (8)

1.一种振动音叉点式物位开关(5)，包括驱动设施(20)，所述驱动设施(20)能够操作以当单个音叉暴露于空气(8)时使所述音叉以第一频率振动，所述音叉当与和所述空气接触的第一流体(9)接触时以第二频率振动；所述物位开关还包括控制设施(21)，所述控制设施能够操作以区分所述第一频率和所述第二频率，并且在所述第一频率与所述第二频率之间的变化被检测到的情况下实现切换操作；
所述物位开关的特征在于，当所述音叉暴露于与所述第一流体(9)接触的第二流体(10)时，所述音叉以第三频率振动，所述控制设施(21)还能够操作以区分所述第二频率和所述第三频率，并且在发生所述第二频率与所述第三频率之间的变化的情况下实现第二切换操作。
2.根据权利要求1所述的物位开关，其中，所述物位开关的输出被配置成在发生介质的变化的情况下操作多个继电器。
3.根据权利要求1所述的物位开关，其中，所述物位开关的输出包括不同的电压以指示介质的变化。
4.根据权利要求1所述的物位开关，其中，所述物位开关的输出包括不同的电流以指示介质的变化。
5.根据前述权利要求中任一项所述的物位开关，其中，用于确定至少一个切换操作的频率是能够手动选择的。
6.根据权利要求1所述的物位开关，包括：多个工作频段，所述频段中的每一个限定不同的切换点；以及用户可选择控制部，其能够操作以选择所述频段中的一个。
7.根据权利要求6所述的物位开关，包括可手动操作控制部，用以实现对特定频段的选择。
8.根据权利要求6或7所述的物位开关，其中，所述切换点包括切换频率。
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