CN107782403B - 一种料位测量装置及料位测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种料位测量装置，料斗底部设有流化装置，以使料斗内的物料呈流态化，所述料位测量装置包括至少一个测量管路，所述测量管路与所述料斗在预定料位处连通，并设有用于测量所述预定料位处物料压力的测压部件；还包括用于向所述料斗内吹气的吹气部件，以使所述测量管路与所述料斗内的物料隔离。本发明中的料位测量装置工作时，测压部件所测得的压力为预定料位处实际堆积的物料的压力，因此，循环流化床干法脱硫除尘器灰斗内复杂的物料特性对测量结果的影响较小，能够实现相对精确的实时料位测量。本发明还公开了一种料位测量方法。

Description

一种料位测量装置及料位测量方法

技术领域

本发明涉及烟气除尘领域，特别涉及一种料位测量装置及料位测量方法。

背景技术

循环流化床干法脱硫除尘器料斗工况很复杂，在脱硫过程中，料斗顶部有高密度物料持续落下，底部设流化装置，使得料斗内部的物料处于类似沸水沸腾的流态化状态，侧部设气动锤，定时对料斗侧壁进行敲击，保证侧壁不挂料。同时，整个料斗还设有蒸汽加热或电加热，使料斗内的物料保持一定的温度(80～100℃)。

在测量循环流化床脱硫除尘器料斗的料位时，需在料斗上设置一个连续料位测量点，用于脱硫灰循环灰量的自动控制及停脱硫的连锁控制。因此，连续料位计选择的好坏，不仅仅关系到脱硫系统的自动化水平，还关系到脱硫系统的安全稳定运行。

针对循环流化床干法脱硫除尘器料斗的复杂工况，目前所有的接触式料位计均无法实现准确的连续料位测量。若采用非接触式雷达料位计，其雷达波在发出和反射过程中，受到料斗内布筋及顶部高密度物料持续落下的影响，导致测量不准确，因此，该雷达料位计不适用于循环流化床干法脱硫除尘器；若采用非接触式无源核辐射料位计，由于辐射源为介质本身，循环流化床干法脱硫除尘器料斗内的物料成分易发生变化，应用过程需经常调整，也可能出现物料辐射性太弱料位计无法检测到的情况，因此，无源核辐射料位计在循环流化床干法脱硫除尘器料斗工况中无法准确稳定地实现连续料位测量；若采用核辐射料位计，能够不受料斗内部工况的影响，运行可靠性高，但是，其采用的放射性同位素为危险品，市面上不易购买，需要在公安局、卫生局、环保局备案，并受其监督，因此核辐射料位计价格昂贵，且手续繁杂，难以实现广泛应用。

有鉴于此，亟待提供一种能够精确测量循环流化床干法脱硫除尘器料斗内料位的测量装置，且其测量结果不受循环流化床干法脱硫除尘器料斗复杂工况的影响。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的为提供一种料位测量装置，料斗底部设有流化装置，以使料斗内的物料呈流态化，所述料位测量装置包括至少一个测量管路，所述测量管路与所述料斗在预定料位处连通，并设有用于测量所述预定料位处物料压力的测压部件；

还包括用于向所述料斗内吹气的吹气部件，以使所述测量管路与所述料斗内的物料隔离。

当测压部件与料斗内的物料相互隔离时，该测压部件所测得的压力为预定料位处实际堆积的物料的压力，即测压部件的测量结果不受料斗顶部高密度物料持续落下的影响、不受料斗底部流化装置使得物料处于流态化的影响，更不受料斗侧壁振打锤的影响。因此，本发明中的料位测量装置工作时，物料特性对测量结果的影响较小，且能够实现相对精确的实时料位测量。同时，本发明中的物料测量装置仅通过设置一个测试点即可实现料位的实时测量，且测量结果较精确。

可选地，所述测量管路与压缩空气连通，以便压缩空气能够经所述测量管路吹入所述料斗。

可选地，所述测量管路伸入所述料斗内部，且其压缩空气入口向上倾斜。

可选地，所述测量管路的压缩空气入口连接有水平延伸的吹扫管路，所述吹扫管路与压缩空气连通，所述吹扫管路为所述吹气部件。

可选地，所述吹扫管路设有流量调节阀和压力调节阀。

可选地，所述吹扫管路还设有用于过滤压缩空气中水分的过滤器，所述过滤器设有所述压力调节阀，所述吹扫管路的管壁还具有加热段，所述加热段位于所述过滤器与所述测量管路之间。

可选地，所述测量管路包括位于不同高度的第一测量管路和第二测量管路，所述第一测量管路一端在第一预定料位处与所述料斗连通，另一端连接第一吹扫管路，所述第二测量管路一端在第二预定料位处于所述料斗连通，另一端连接第二吹扫管路。

可选地，还包括控制部件，用于根据所述预定料位处的物料压力计算任意时刻的待测料位。

可选地，所述料斗具有最低料位和最高料位，且所述最低料位处设置有第一开关，所述最高料位处设置有第二开关；

当所述待测料位小于所述最低料位时，所述控制部件控制所述第一开关关闭，以限制物料继续从所述料斗排出，当所述待测料位高于所述最高料位时，所述控制部件控制所述第二开关关闭，以促使物料从所述料斗排出。

可选地，所述测量管路通过导压管连接压力变送器，所述压力变送器为所述测压部件。

另外，本发明还提供一种料位测量方法，料位测量装置采用所述料位测量方法测量料斗内物料的料位，所述料位测量装置包括控制部件及设有第一压力变送器的第一测量管路，所述第一测量管路与所述料斗在第一预定料位处连通，所述测量方法包括下述步骤：

10)所述控制部件预存所述料斗内没有物料时的基准压力及所述第一预定料位；

20)所述第一压力变送器监测所述第一预定料位处物料的第一压力，并将所述第一压力传递至所述控制部件，所述控制部件计算第一待测料位为：

其中，ρ为料斗内物料的密度；

g为重力加速度。

可选地，所述料位测量装置还包括设有第二压力变送器的第二测量管路，所述第二测量管路与所述料斗在第二预定料位处连通；步骤10)中，所述控制部件还预存所述第二预定料位，步骤20)中，所述第二压力变送器监测所述第二预定料位处物料的第二压力，并将所述第二压力传递至所述控制部件，所述控制部件计算第二待测料位为：

其中，ρ为料斗内物料的密度；

g为重力加速度。

可选地，所述控制部件进一步预存所述第一待测料位与所述第二待测料位差值的允许误差范围，步骤20)后，还包括：

30)所述控制部件计算所述第一待测料位与所述第二待测料位的料位差，若所述料位差不在所述允许误差范围内，则返回步骤20)；若所述料位差在所述允许误差范围内，则所述控制部件计算平均料位，并输出；

可选地，所述控制部件进一步预存有所述料斗的最低料位(H₀)和最高料位，步骤20)与30)之间，还包括下述步骤：

21)所述控制部件判断所述第一待测料位与所述第二待测料位是否处于所述最低料位和所述最高料位之间，若是，则进行步骤30)，若否，则：

211)若所述待测料位小于所述最低料位，所述控制部件控制设于所述最低料位处的第一开关关闭；

212)若所述待测料位大于所述最高料位，所述控制部件控制设于所述最高料位处的第二开关关闭。

附图说明

图1为本发明所提供料位测量装置连接于料斗的结构示意图；

图2为图1中料位测量装置的测量原理图；

图3为本发明所提供料位测量方法在第一种具体实施例中的流程图；

图4为本发明所提供料位测量方法在第二种具体实施例中的流程图；

图5为本发明所提供料位测量方法在第三种具体实施例中的流程图。

图1-2中：

1第一测量管路、11第一压力变送器、2第一吹扫管路、3第二测量管路、31第二压力变送器、4第二吹扫管路、5流量调节阀、6集气器、7过滤减压阀、8导压管、9料斗、10加热段；

H₀最低料位；

S₁第一测点、H₁第一预定料位、P₁第一压力；

S₂第二测点、H₂第二预定料位、P₂第二压力；

S目标测点、H_A第一待测料位、H_B第二待测料位；

S＇最高料位点、H＇最高料位、P₀基准压力；

平均料位。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

请参考附图1-2，其中，图1为本发明所提供料位测量装置连接于料斗的结构示意图；图2为图1中料位测量装置的测量原理图。

在一种具体实施例中，本发明提供一种料位测量装置，用于测量料斗9内物料的料位，如图1所示，该料斗9底部设有流化装置，该流化装置能够从料斗9底部吹入流化风，从而使料斗9内的物料呈流态化，其中，流态化指的是固体颗粒在流体的作用下呈现出与流体相似的流动性能的现象，本实施例中，料斗9内的固体物料具有一定压力的气体。

具体地，该料位测量装置包括至少一个测量管路，若该料位测量装置仅包括第一测量管路1，该第一测量管路1与料斗9在第一预定料位H₁处连通，且其内部设有用于测量该第一预定料位H₁处物料的第一压力P₁的测压部件。同时，还包括用于向料斗9内吹气的吹气部件，从而使得该第一测量管路1与料斗9内的物料隔离。

当测压部件与料斗9内的物料相互隔离时，此时，该测压部件所测得的压力为预定料位处实际堆积的物料的压力，即测压部件的测量结果不受料斗9顶部高密度物料持续落下的影响、不受料斗9底部流化装置使得物料处于流态化的影响，更不受料斗9侧壁振打锤的影响。因此，本实施例中的料位测量装置工作时，物料特性对测量结果的影响较小，且能够实现相对精确的实时料位测量。

本发明中料位测量装置测量料位的原理如图2所示。当料斗9内没有物料时，其内部的压力为已知的基准压力P₀，假设料斗9在某时刻的目标测点S处的料位为第一待测料位H_A，该第一待测料位H_A处的压力为料斗9内气体的压力，即与基准压力P₀相等。第一测量管路1能够测得位于第一预定料位H₁的第一测点S₁处的第一压力P₁，由于该料斗9内的物料处于流态化，因此，根据流体压强原理可得：P₁-P₀＝ρg(H_A-H₁)，从而计算得到第一待测料位H_A为：

其中，ρ为料斗内物料的密度；

g为重力加速度。

显然，本实施例中，仅通过设置一个测试点(第一测点S₁)即可实现料位的实时测量，且测量结果较精确。

具体地，该第一测量管路1与压缩空气连通，以便压缩空气能够经该第一测量管路1在第一预定料位H₁处吹入料斗9内，从而实现该第一预定料位H₁处第一测量管路1与料斗9内物料的隔离。

同时，由于第一测量管路1与料斗9连通，因此，料斗9内的物料存在进入第一测量管路1内的风险，本实施例中，当该第一测量管路1与压缩空气连通时，还能够防止料斗9内的物料进入第一测量管路1，并能够将第一测量管路1内的物料吹回料斗9，从而防止第一测量管路1堵塞。

进一步地，如图2所示，第一测量管路1伸入料斗9内部，远离料斗9内壁，从而降低料斗9内壁挂料对测量结果的影响，提高测量精度。同时，第一测量管路1远离料斗9的气体入口向上倾斜，因此，进入第一测量管路1内的物料在重力的作用下具有流回料斗9的趋势，从而进一步降低第一测量管路1堵塞的风险。

更进一步地，第一测量管路1气体入口端连接水平布置的第一吹扫管路2，该第一吹扫管路2与压缩空气连通，从而使得压缩空气经该第一吹扫管路2和第一测量管路1进入料斗9，因此，该第一吹扫管路2为上述吹气部件。

当然，上述第一测量管路1也可直接与压缩空气连通，但是，本实施例中，水平延伸的第一吹扫管路2与压缩空气储罐的连接容易实现，且该水平第一吹扫管路2能够设置压缩空气的控制元件。

具体地，如图1所示，第一吹扫管路2设置有流量调节阀5和压力调节阀，其中，流量调节阀5用于调节进入第一吹扫管路2内压缩空气的流量，具体可为针型阀等各种类型的流量调节阀；压力调节阀用于控制进入第一吹扫管路2内压缩空气的压力。

需要说明的是，当经第一测量管路1吹入料斗9内的压缩空气压力过高时，可能导致料斗9内第一预定料位物料H₁处的物料处于激烈的湍动状态，从而影响测量结果的准确性；同时，当经第一测量管路1吹入料斗9内的压缩空气压力过低时，不足以实现第一测量管路1与料斗9的隔离，从而影响测量结果的准确性。因此，本实施例中，通过流量调节阀5和压力调节阀能够使得进入料斗9的压缩空气处于合适的流量和压力。

另外，如图1所示，该第一吹扫管路2还设有用于过滤压缩空气中水分的过滤器，同时，该第一吹扫管路2的管壁设有一段加热段10，该加热段设于过滤器与第一测量管路1之间，因此，压缩空气进入后，首先经过滤器除去水分，然后才能经加热段加热。

如此设置，该加热段能够加热进入第一吹扫管路2内的压缩空气，使得吹入料斗9内的压缩空气温度与料斗9内物料的温度接近，从而降低由于温差太大而引起物料在料斗9内壁和第一测量管路1内壁凝结的风险。

图1所示的实施例中，过滤器和压力调节阀通过过滤减压阀7实现，压缩空气流过过滤减压阀7时，能够除去其中的油、水、尘等杂质，且其压力波动时，减压阀膜片能够自动调整，使压力平稳输出。当然，上述压力调节阀和过滤器也可为单独的部件。

另外，如图1所示，该第一吹扫管路2的流量调节阀5与过滤减压阀7之间还设置有集气器6，使得进入第一吹扫管路2内的压缩空气首先在该集气器6内被收集并混合均匀，然后在流量调节阀5的控制下进入第一测量管路1。

另外，本发明所述的料位测量装置还可包括多个测量管路，如图1所示的实施例中，测量管路包括位于不同高度的第一测量管路1和第二测量管路3，其中，第一测量管路1一端与料斗9在第一预定料位H₁处连通，另一端与第一吹扫管路2连通，用于测量第一预定料位H₁处物料的第一压力P₁；第二测量管路3一端与料斗9在第二预定料位H₂处连通，另一端与第二吹扫管路4连通，用于测量第二预定料位H₂处物料的第二压力P₂。

料斗9在某时刻的目标测点S处的料位为第二待测料位H_B，该第二待测料位H_B处的压力为料斗9内气体的压力，即与基准压力P₀相等。第二测量管路3测得第二预定料位H₂处物料的压力为第二压力P₂，根据流体压强原理可得：P₂-P₀＝ρg(H_B-H₁-H₂)，因此，计算得到第二待测料位H_B为：

另外，还能够根据计算得到的上述第一待测料位H_A和第二待测料位H_A计算二者的平均料位

本实施例中，设置第一测点S₁和第二测点S₂两个测试点，能够得到两个待测料位(H_A和H_B)，且待测料位测量过程中，两测量管路相互独立，二者的测量结果不存在相互影响，因此，能够通过比较H_A和H_B的值判断两待测料位是否测量准确。另外，上述平均料位

与两待测料位相比，其精度更高，更加接近真实料位。

另外，上述各实施例中，该料位测量装置还包括控制部件，该控制部件能够接收第一压力变送器11和第二压力变送器31的标准电信号，并能够根据电信号计算得到第一待测料位H_A和第二待测料位H_B。

进一步地，如图2所示，料斗9具有最低料位H₀和最高料位H＇，其中，最低料位H₀与料斗9底壁之间具有预定距离，此时，料斗9内物料最少，上述预定距离用于安装料斗9的各部件；最高料位点S＇对应于料斗9内充满物料的状态，此时，料斗9内的物料最多。

相应地，料斗9在上述最低料位H₀处设置有第一开关，并在最高料位H＇处设置有第二开关，当测得的各待测料位小于最低料位H₀时，控制部件控制第一开关关闭，从而关闭料斗9出口，以限制料斗9内的物料继续从料斗9排出；当测得的待测料位大于最高料位H＇时，控制部件控制第二开关关闭，从而关闭料斗9的进口，以促使物料从料斗9排出，保证料斗9料位低于H＇。

以上各实施例中，第一测量管路1通过导压管8连接第一压力变送器11，用于测量第一测点S₁处物料的压力，第二测量管路3通过导压管8连接第二压力变送器31，用于测量第二测点S₂处物料的压力因此，因此，压力变送器为上述测压部件。

可以理解，上述测压部件也可为压力表等测压部件，但是，压力变送器能够将接收到的压力信号按比例转换为标准电信号，且该标准电信号能够传递至控制部件，以实现自动控制。

请继续参考附图3-5，其中，图3为本发明所提供料位测量方法在第一种具体实施例中的流程图；图4为本发明所提供料位测量方法在第二种具体实施例中的流程图；图5为本发明所提供料位测量方法在第三种具体实施例中的流程图。

另外，本发明还提供一种料位测量方法，上述料位测量装置采用该料位测量方法测量料斗9内物料的料位，如图3所示，该测量方法包括下述步骤：

S110：控制部件预存料斗9内没有物料时的基准压力P₀及第一测点处的S₁第一预定料位H₁。

S120：第一压力变送器11监测第一预定料位H₁处物料的第一压力P₁，并将测得的第一压力P₁传递至控制部件，控制部件计算得到第一待测料位H_A为：

其中，ρ为料斗内物料的密度；

g为重力加速度。

如上所述，本实施例中，仅通过监测第一测点S₁的压力即可得到料斗9内物料的料位，且测量结果较准确。

进一步地，上述步骤S110中，控制部件还预存有第二测点S₂处的第二预定料位H₂，且步骤S120中，还包括下述步骤：

S220：第二压力变送器31监测第二预定料位H₂处物料的第二压力P₂，并将第二压力P₂传递至控制部件，控制部件计算得到第二待测料位H_B为：

其中，ρ为料斗内物料的密度；

g为重力加速度。

更进一步地，如图4所示，S210：控制部件还预存第一待测料位H_A与第二待测料位H_B差值的允许误差范围；步骤S220之后，包括下述步骤：

S230：控制部件计算第一待测料位H_A与第二待测料位H_B的料位差，若该料位差不在上述允许误差范围内，则返回步骤S220。

若料位差在允许误差范围内，则进行步骤S240：控制部件计算平均料位

并输出；

因此，能够通过比较得到的第一待测料位H_A与第二待测料位H_B的具体数值来判断两待测料位是否准确，且平均料位

精度更高，更加接近真实料位。

另外，如图5所示，步骤S310中，控制部件进一步预存有料斗9的最低料位H₀和最高料位H＇，且步骤S220)与S230之间，还包括下述步骤：

S321：控制部件判断第一待测料位H_A与第二待测料位H_B是否处于最低料位H₀和最高料位H＇之间，若是，则进入步骤S330，若否，则进行下述步骤：

S322：若待测料位小于最低料位H₀，控制部件控制料斗9的第一开关关闭；若待测料位大于最高料位H＇，控制部件控制料斗9的第二开关关闭。

本发明所述的料位测量装置和测量方法能够用于测量循环流化床干法脱硫除尘器灰斗的料位，也可用于其它需要测量料位的领域。

以上对本发明所提供的一种料位测量装置和料位测量方法均进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (11)

1.一种料位测量装置，料斗(9)底部设有流化装置，以使所述料斗(9)内的物料呈流态化，其特征在于，所述料位测量装置包括至少一个测量管路，所述测量管路与所述料斗(9)在预定料位处连通，并设有用于测量所述预定料位处物料压力的测压部件；

还包括用于向所述料斗(9)内吹气的吹气部件，以使所述测量管路与所述料斗(9)内的物料隔离；

所述测量管路包括位于不同高度的第一测量管路(1)和第二测量管路(3)，所述第一测量管路(1)一端在第一预定料位H₁处与所述料斗(9)连通，所述第二测量管路(3)一端在第二预定料位H₂处于所述料斗(9)连通，所述第一测量管路(1)和所述第二测量管路(2)的另一端均连接所述吹气部件；

还包括控制部件，所述控制部件预存所述料斗(9)内没有物料时的基准压力P₀、所述第一预定料位H₁、所述第二预定料位H₂；

所述控制部件接收所述测压部件传递来的所述第一预定料位H₁处物料的第一压力P₁和所述第二预定料位H₂处物料的第二压力P₂；

并根据公式

以及公式

分别计算第一待测料位H_A和第二待测料位H_B；其中，ρ为料斗内物料的密度；g为重力加速度；

并根据公式

计算平均料位

所述平均料位

为所述料斗(9)的当前料位。

2.根据权利要求1所述的料位测量装置，其特征在于，所述测量管路与压缩空气连通，以便压缩空气能够经所述测量管路吹入所述料斗(9)。

3.根据权利要求2所述的料位测量装置，其特征在于，所述测量管路伸入所述料斗(9)内部，且其压缩空气入口向上倾斜。

4.根据权利要求3所述的料位测量装置，其特征在于，所述测量管路的压缩空气入口连接有水平延伸的吹扫管路，所述吹扫管路与压缩空气连通，所述吹扫管路为所述吹气部件。

5.根据权利要求4所述的料位测量装置，其特征在于，所述吹扫管路设有流量调节阀(5)和压力调节阀。

6.根据权利要求4所述的料位测量装置，其特征在于，所述吹扫管路还设有用于过滤压缩空气中水分的过滤器，所述过滤器设有所述压力调节阀，所述吹扫管路的管壁还具有加热段(10)，所述加热段(10)位于所述过滤器与所述测量管路之间。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的料位测量装置，其特征在于，所述控制部件还用于根据所述预定料位处的物料压力计算任意时刻的待测料位。

8.根据权利要求7所述的料位测量装置，其特征在于，所述料斗(9)具有最低料位H₀和最高料位H＇，且所述最低料位H₀处设置有第一开关，所述最高料位H＇处设置有第二开关；

当待测料位小于所述最低料位H₀时，所述控制部件控制所述第一开关关闭，以限制物料继续从所述料斗(9)排出，当待测料位高于所述最高料位H＇时，所述控制部件控制所述第二开关关闭，以促使物料从所述料斗(9)排出。

9.根据权利要求1-6中任一项所述的料位测量装置，其特征在于，所述测量管路通过导压管(8)连接压力变送器，所述压力变送器为所述测压部件。

10.一种料位测量方法，料位测量装置采用所述料位测量方法测量料斗(9)内物料的料位，其特征在于，所述料位测量装置包括控制部件及设有第一压力变送器(11)的第一测量管路(1)，所述第一测量管路(1)与所述料斗(9)在第一预定料位H₁处连通，所述料位测量装置还包括设有第二压力变送器(31)的第二测量管路(3)，所述第二测量管路(3)与所述料斗(9)在第二预定料位H₂处连通；所述测量方法包括下述步骤：

10)所述控制部件预存所述料斗(9)内没有物料时的基准压力P₀、所述第一预定料位H₁、所述第二预定料位H₂、第一待测料位H_A与第二待测料位H_B差值的允许误差范围；

20)所述第一压力变送器(11)监测所述第一预定料位H₁处物料的第一压力P₁，并将所述第一压力P₁传递至所述控制部件，所述控制部件计算第一待测料位H_A为：

所述第二压力变送器(31)监测所述第二预定料位H₂处物料的第二压力P₂，并将所述第二压力P₂传递至所述控制部件，所述控制部件计算第二待测料位H_B为：

30)所述控制部件计算所述第一待测料位H_A与所述第二待测料位H_B的料位差，若所述料位差不在所述允许误差范围内，则返回步骤20)；若所述料位差在所述允许误差范围内，则所述控制部件计算平均料位

并输出；

其中，ρ为料斗内物料的密度；

g为重力加速度。

11.根据权利要求10所述的料位测量方法，其特征在于，所述控制部件进一步预存有所述料斗(9)的最低料位H₀和最高料位H＇，步骤20)与30)之间，还包括下述步骤：

21)所述控制部件判断所述第一待测料位H_A与所述第二待测料位H_B是否处于所述最低料位H₀和所述最高料位H＇之间，若是，则进行步骤30)，若否，则：

211)若待测料位小于所述最低料位H₀，所述控制部件控制设于所述最低料位H₀处的第一开关关闭；

212)若待测料位大于所述最高料位H＇，所述控制部件控制设于所述最高料位H＇处的第二开关关闭。

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