CN109174297A - 一种阶跃式溜槽料位检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种阶跃式溜槽料位检测装置及方法，其特征在于：所述的溜槽料位检测装置包括耐磨布、固定密封壳、固定板和25～40个检测单元；检测单元包括测压活动板、复位弹簧、接近开关、电缆、限位块、限位拉绳、支撑轴座、支撑轴销；检测单元从下向上依次沿固定板等距排列布置，检测单元均与信号采集处理器电性连接。本发明涉及一种阶跃式溜槽料位检测方法，其特征在于：将检测装置安装在溜槽内侧壁上，各个检测单元与溜槽料位具有阶跃对应关系，阶跃的高度为检测单元的高度。本发明的优点：可替代核料位计测量溜槽料柱高度；结构简单，成本低廉，测量稳定，测量精度高；可用于其它粉状固体物料料柱高度的检测。

Description

一种阶跃式溜槽料位检测装置及方法

技术领域

本发明属于固体粉状物料位检测技术领域，具体涉及一种阶跃式溜槽料位检测装置及方法。

背景技术

球团矿在钢铁行业铁前领域的重要性不言而喻。球团矿的一个核心环节就是造球工艺，它影响着整条线的生产效率，造球工艺的一个重要指标就是成球率。影响成球率的因素很多，其中一个和铁矿粉原料直接有关的重要因素就是物料的比表面积，物料比表面积不符合要求将严重影响造球工艺的成球率，这样就对铁矿粉原料的粒度有确定的要求。由于多数选矿工序生产铁矿粉原料达不到要求，因此球团厂为了提高球团生产线的成球率，设置高压辊磨工序来改变铁矿粉原料的比表面积。为保证高压辊磨机给料溜槽内料柱高度，前端一般会设置可调定量给料装置，可调定量给料装置下来的散料落下形成的堆积料，即料柱；高压辊磨机对其给料溜槽的料柱高度有一定的要求，那就是高压辊磨机要求其给料溜槽的料柱保持一定的高度(一般3m左右)，靠料柱的重力来完成对高压辊磨机辊缝的给料；为了保证料柱的重力能稳定地作用在辊缝上，要求给料溜槽是竖直的，且上口小下口大，生产过程保持料柱高度稳定，在稳定料柱重力的作用下才可以持续、稳定的给高压辊磨机辊缝供料，使铁矿粉原料的比表面积达到要求。因溜槽是封闭的且上部是大量的连续给料散料，这样就给料柱高度检测带来了一定的难度，常规的固体料位检测设备(激光、雷达、超声、重锤等)因其上部连续给料且口径小均无法使用，又因其重力要求作用在辊缝上称重料位计也无法使用，以往项目对该溜槽料位测量只能采用核料位计，因为核料位计需要审批、报备、管理、维护、成本及污染的一系列问题使企业对此非常苦恼，岗位工人也不喜欢使用核料位计，但是一直没有可替代的料位检测设备。

因此研究开发结构简单、低成本、无核污染的球团高压辊磨机溜槽料位检测装置及方法十分重要，具有实际意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单、低成本、无核污染的阶跃式溜槽料位检测装置及方法，以解决必须设置核料位计才能对溜槽料位进行检测的现有技术问题。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：

本发明的一种阶跃式溜槽料位检测装置，包括高压辊磨机、溜槽、托式定量给料机、溜槽料位检测装置和信号采集处理器；其特征在于：所述的溜槽料位检测装置包括耐磨布、固定密封壳、固定板和若干个检测单元；

所述的固定板固接在溜槽内侧壁上，所述的耐磨布和固定密封壳分别固定在固定板前后两面上，耐磨布和固定板形成测量腔，固定密封壳和固定板形成走线腔；

所述的检测单元包括测压活动板、复位弹簧、接近开关、电缆、限位块、限位拉绳、支撑轴座、支撑轴销；所述的测压活动板设置在测量腔内，下端通过支撑轴销与支撑轴座转动连接，支撑轴座固定在固定板上，复位弹簧两端分别固定在固定板和测压活动板上部，接近开关螺纹连接贯穿并固定在复位弹簧上方的固定板上，接近开关的电缆经走线腔汇集至信号采集处理器处，限位块固定在复位弹簧下方的固定板上，限位拉绳两端分别固定在限位块下方的固定板上和测压活动板上；所述的若干个检测单元从下向上依次沿固定板等距排列布置。

所述的若干个检测单元为25个～40个。

所述的检测单元的接近开关均与信号采集处理器电性连接。

本发明的一种阶跃式溜槽料位检测方法，其特征在于：包括下列步骤：

1)将阶跃式溜槽料位检测装置安装在溜槽内侧壁上，当托式定量给料机的给料量大于高压辊磨机处理料量时，料柱会逐渐升高，当料柱升高至某一检测单元时，对其测压活动板的侧向压力在不断增大，当侧向压力大于复位弹簧的弹力时，推动测压活动板以支撑轴销为轴向接近开关不断接近，直至测压活动板与限位块接触，接近开关导通，将信号送至信号采集处理器，计算输出该检测单元的料位高度，亦即当前的溜槽料位，此时位于该检测单元以下的各个检测单元的接近开关均处于导通状态；当托式定量给料机的给料量小于高压辊磨机处理料量时，料柱会逐渐下降，料柱对测压活动板的侧向压力在不断减小，当侧向压力小于复位弹簧的弹力时，复位弹簧推动测压活动板以支撑轴销为轴向远离接近开关的方向运动，直至限位拉绳拉紧为止，接近开关断开，将信号送至信号采集处理器，计算输出当前溜槽料位。阶跃式溜槽料位检测装置是由从下向上依次排序的若干个检测单元组成，随着溜槽料位面的变化，与溜槽料位面最新接触的检测单元执行上诉过程。

阶跃式溜槽料位检测装置的检测单元与溜槽料位具有对应关系，阶跃的高度为检测单元的高度。

2)检测单元输出信号送至信号采集处理器后，信号采集处理器按下式计算输出当前溜槽料位的高度H：

H＝h₀+h₁×X

其中：

H为序号为X的检测单元的溜槽料位高度，mm；

h₀为溜槽料位检测装置底端距溜槽底口的距离，mm；

h₁为检测单元的高度，mm；

X为检测单元从下向上依次排序的序号；

3)信号采集处理器根据以上公式计算出溜槽料位高度H后，转换成与料位高度对应的4～20mA内阶跃信号输出，同时通过比较与溜槽料位高度设定值的差异，自动调整托式定量给料机的给料量；

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1.本发明的阶跃式高压辊磨溜槽料位检测装置，不受连续给料影响，也不会影响高压辊磨机靠料重工作的需求，且无污染，避免了现有技术中必须设置核源才可测量溜槽料位的情况，机械结构，维护简单，节约成本。

2.本发明的检测方法是依据高压辊磨溜槽内贮料有侧向压力，而前端给的连续料流，是自由落体的散料，没有侧向压力，从而可以识别真实贮料面的高度。激光、雷达、超声、重锤、称重等常规料位计无法检测的条件下，阶跃式高压辊磨溜槽料位检测装置可以实现，且对被测物料的导电性及介电常数等均无要求，尤其是高压辊磨机给料溜槽，不受连续给料影响，又不影响物料的自重，且无污染。另外阶跃式料位检测系统可依据现场具体检测料位高度来增减检测单元的数量，再将最后实际保留检测单元的数量写入数据采集处理器即可，且测量稳定，维护方便。

附图说明

图1为检测装置安装在高压辊磨机给料溜槽的位置示意图。

图2为检测装置检测不同料位高度的对比示意图。

图3为检测单元结构示意图。

图4为溜槽料位检测电路示意图。

图5为溜槽贮料高度、各个检测单元和处理器输出料位信号间对应阶跃关系图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1和图2所示，本发明的一种阶跃式溜槽料位检测装置，包括高压辊磨机2、溜槽1、托式定量给料机(图中未示出)、溜槽料位检测装置3和信号采集处理器5；其特征在于：所述的溜槽料位检测装置3包括耐磨布3-2、固定密封壳3-6、固定板3-11和若干个检测单元；

所述的固定板3-11固接在溜槽1内侧壁上，所述的耐磨布3-2和固定密封壳3-6分别固定在固定板3-11前后两面上，耐磨布3-2和固定板3-11形成测量腔，固定密封壳3-6和固定板3-11形成走线腔；

所述的检测单元包括测压活动板3-1、复位弹簧3-3、接近开关3-4、电缆3-5、限位块3-7、限位拉绳3-8、支撑轴座3-9、支撑轴销3-10；所述的测压活动板3-1设置在测量腔内，下端通过支撑轴销3-10与支撑轴座3-9转动连接，支撑轴座3-9固定在固定板3-11上，复位弹簧3-3两端分别固定在固定板3-11和测压活动板3-1上部，接近开关3-4螺纹连接贯穿并固定在复位弹簧3-3上方的固定板3-11上，接近开关3-4的电缆3-5经走线腔汇集至信号采集处理器处，限位块3-7固定在复位弹簧3-3下方的固定板3-11上，限位拉绳3-8两端分别固定在限位块3-7下方的固定板3-11上和测压活动板3-1上；所述的若干个检测单元从下向上依次沿固定板3-11等距排列布置。

所述的若干个检测单元为25个～40个。

所述的检测单元的接近开关3-4均与信号采集处理器电性连接。

本发明的一种阶跃式溜槽料位检测方法，其特征在于：包括下列步骤：

1)将阶跃式溜槽料位检测装置安装在溜槽1内侧壁上，当托式定量给料机的给料量大于高压辊磨机2处理料量时，料柱4会逐渐升高，当料柱4升高至某一检测单元时，对其测压活动板3-1的侧向压力在不断增大，当侧向压力大于复位弹簧3-3的弹力时，推动测压活动板3-1以支撑轴销3-10为轴向接近开关3-4不断接近，直至测压活动板3-1与限位块3-7接触，接近开关3-4导通，将信号送至信号采集处理器5，计算输出该检测单元的料位高度，亦即当前的溜槽料位，此时位于该检测单元以下的各个检测单元的接近开关3-4均处于导通状态；当托式定量给料机的给料量小于高压辊磨机2处理料量时，料柱会逐渐下降，料柱对测压活动板3-1的侧向压力在不断减小，当侧向压力小于复位弹簧3-3的弹力时，复位弹簧3-3推动测压活动板3-1以支撑轴销3-10为轴向远离接近开关3-4的方向运动，直至限位拉绳3-8拉紧为止，接近开关3-4断开，将信号送至信号采集处理器，计算输出当前溜槽料位。阶跃式溜槽料位检测装置是由从下向上依次排序的若干个检测单元组成，随着溜槽料位面的变化，与溜槽料位面最新接触的检测单元执行上诉过程。

阶跃式溜槽料位检测装置的检测单元与溜槽料位具有对应关系，阶跃的高度为检测单元的高度。

2)检测单元输出信号送至信号采集处理器后，信号采集处理器按下式计算输出当前溜槽料位的高度H：

H＝h₀+h₁×X

其中：

H为序号为X的检测单元的溜槽料位高度，mm；

h₀为溜槽料位检测装置底端距溜槽底口的距离，mm；

h₁为检测单元的高度，mm；

X为检测单元从下向上依次排序的序号；

3)信号采集处理器根据以上公式计算出溜槽料位高度H后，转换成与料位高度对应的4～20mA内阶跃信号输出，同时通过比较与溜槽料位高度设定值的差异，自动调整托式定量给料机的给料量。

实施例

下面结合图1-图5来详细说明本实施例。

如图1所示，阶跃式溜槽料位检测装置固定溜槽1内壁上，与溜槽1内贮料直接接触；溜槽料位检测装置的检测单元与溜槽料位具有对应关系，检测单元输出信号经过信号采集处理器分析计算，转换成与料位高度对应的4～20mA阶跃信号输出，溜槽料位检测装置和信号采集处理器之间通过电缆连接。

图2为检测装置检测不同料位高度的对比示意图。如图2所示，依据现场生产的实际需求，检测装置共设有27个检测单元，每个检测单元的高度为100mm。

在溜槽内贮料的侧向压力作用下，溜槽内料位高度不同，触发不同的检测单元：

图2中左图，贮料面充分接触第12个检测单元，则有LS1～LS12检测单元的接近开关导通，信号采集处理器则计算当前溜槽内贮料高度为：

h＝h₀+h₁*12

式中：h₀——阶跃式高压辊磨溜槽料位检测装置底端距溜槽底部的距离，mm；

h₁——检测单元的高度，mm；

图2中右图，贮料面充分接触第18个检测单元，则有LS1～LS18检测单元的接近开关导通，信号采集处理器则计算当前溜槽内贮料高度为：

h＝h₀+h₁*18

图3为溜槽料位检测装置的检测单元结构示意图，如图:3所示，检测单元包括测压活动板3-1、复位弹簧3-3、接近开关3-4、电缆3-5、限位块3-7、限位拉绳3-8、支撑轴座3-9、支撑轴销3-10；检测单元的数量根据溜槽设计高度和测量精度要求确定；耐磨布3-2和固定密封壳3-6分别通过螺栓固定在固定板3-11上，耐磨布3-2和固定板3-11间形成测量腔，固定密封壳3-6和固定板3-11间形成走线腔，且耐磨布3-2、固定密封壳3-6、固定板3-11贯穿整个阶跃式溜槽料位检测装置，而检测单元的测压活动板3-1通过支撑轴销3-10固定在支撑轴座3-9上，支撑轴座3-9通过螺栓固定在固定板3-11上，复位弹簧3-3两端分别用螺栓固定在固定板3-11和测压活动板3-1上，接近开关3-4螺纹固定在固定板3-11上，接近开关3-4的电缆3-5经走线腔汇集至信号采集处理器处；限位块3-7通过螺栓固定在固定板3-11上，其作用是限制测压活动板3-1的活动范围，从而使测压活动板3-1不会直接压在接近开关3-4上，同时也防止复位弹簧3-3过压受损；限位拉绳3-8两端分别用螺栓固定在固定板3-11和测压活动板3-1上，作用是限制测压活动板3-1活动范围，防止复位弹簧3-3过拉受损。

当溜槽内贮料面上升时，贮料与检测单元接触的面积在不断的增大，可以看出贮料对测压活动板3-1的侧向压力在不断增大，当侧向压力大于复位弹簧3-3的压力时，推动测压活动板3-1以支撑轴销3-10为轴向接近开关3-4不断接近，直至测压活动板3-1与限位块3-7接触，接近开关3-4导通，将信号送至信号采集处理器，经计算输出当前贮料的料位；当溜槽内贮料面下降时，贮料与检测单元接触的面积在不断的减小，贮料对测压活动板3-1的侧向压力在不断减小，当侧向压力小于复位弹簧3-3的弹力时，复位弹簧3-3推动测压活动板3-1以支撑轴销3-10为轴向远离接近开关3-4的方向运动，直至限位拉绳3-8拉紧，接近开关3-4断开，将信号送至信号采集处理器，经计算输出当前溜槽料位。

本实施例中阶跃式溜槽料位检测装置是由27个检测单元组成，随着溜槽料位面的变化，与溜槽料位面最新接触的检测单元执行上诉过程。

图4为溜槽料位检测电路示意图。如图4所示，溜槽料位检测电路由每个检测单元的接近开关3-4和信号采集处理器组成，依据现场生产的实际需求确定溜槽料位变化高度为2700mm，设置27个检测单元，每个检测单元高度为100mm。

当流槽料位促使标号为LS_X的检测单元的接近开关3-4导通，信号送至信号采集处理器，经计算测得溜槽料位为：

h＝h₀+100*X

如果溜槽内的贮料面再升高，接触到该检测单元上面的检测单元U_X+1时,则溜槽料位检测装置测得溜槽料位为：

h＝h₀+100*(X+1)

如果溜槽内的贮料面不是升高而是降低，降低至检测单元U_X-1时，则溜槽料位检测装置测得溜槽料位为：

h＝h₀+100*(X-1)

依据上述分析，可以总结为：溜槽料位高度变化与各个检测单元的接近开关状态是对应关系，且经过信号采集处理器的计算输出阶跃式的4～20mA信号，如图5所示。

信号处理可以采用单片机或PLC等具有读写编辑功能的处理器。

本发明的一种阶跃式高压辊磨溜槽料位检测装置是依据高压辊磨溜槽贮料有侧向压力，而其前端给的连续料流，是自由落体的散料，没有侧向压力，据此区别可以检测溜槽真实贮料面的高度。在激光、雷达、超声、重锤、称重等常规料位计无法检测的条件下，可以实现准确检测，且对被测物料的导电性及介电常数等均无要求，尤其对高压辊磨机给料溜槽，本装置完全符合其要求，不受连续给料影响，又不影响物料的自重，且无污染。

以上所述仅为本发明的实施方式，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

本发明还能够对其它粉状固体物料料柱高度进行检测。

Claims (4)

1.一种阶跃式溜槽料位检测装置，包括高压辊磨机、溜槽、托式定量给料机、溜槽料位检测装置和信号采集处理器；其特征在于：所述的溜槽料位检测装置包括耐磨布、固定密封壳、固定板和若干个检测单元；

所述的固定板固接在溜槽内侧壁上，所述的耐磨布和固定密封壳分别固定在固定板前后两面上，耐磨布和固定板形成测量腔，固定密封壳和固定板形成走线腔；

所述的检测单元包括测压活动板、复位弹簧、接近开关、电缆、限位块、限位拉绳、支撑轴座、支撑轴销；所述的测压活动板设置在测量腔内，下端通过支撑轴销与支撑轴座转动连接，支撑轴座固定在固定板上，复位弹簧两端分别固定在固定板和测压活动板上部，接近开关螺纹连接贯穿并固定在复位弹簧上方的固定板上，接近开关的电缆经走线腔汇集至信号采集处理器处，限位块固定在复位弹簧下方的固定板上，限位拉绳两端分别固定在限位块下方的固定板上和测压活动板上；所述的若干个检测单元从下向上依次沿固定板等距排列布置。

2.根据权利要求1所述的一种阶跃式溜槽料位检测装置，其特征在于所述的若干个检测单元为25个～40个。

3.根据权利要求1所述的一种阶跃式溜槽料位检测装置，其特征在于所述的检测单元的接近开关均与信号采集处理器电性连接。

4.一种阶跃式溜槽料位检测方法，其特征在于：包括下列步骤：

1)将阶跃式溜槽料位检测装置安装在溜槽内侧壁上，当托式定量给料机的给料量大于高压辊磨机处理料量时，料柱会逐渐升高，当料柱升高至某一检测单元时，对其测压活动板的侧向压力在不断增大，当侧向压力大于复位弹簧的弹力时，推动测压活动板以支撑轴销为轴向接近开关不断接近，直至测压活动板与限位块接触，接近开关导通，将信号送至信号采集处理器，计算输出该检测单元的料位高度，亦即当前的溜槽料位，此时位于该检测单元以下的各个检测单元的接近开关均处于导通状态；当托式定量给料机的给料量小于高压辊磨机处理料量时，料柱会逐渐下降，料柱对测压活动板的侧向压力在不断减小，当侧向压力小于复位弹簧的弹力时，复位弹簧推动测压活动板以支撑轴为轴向远离接近开关的方向运动，直至限位拉绳拉紧为止，接近开关断开，将信号送至信号采集处理器，计算输出当前溜槽料位。阶跃式溜槽料位检测装置是由从下向上依次排序的若干个检测单元组成，随着溜槽料位面的变化，与溜槽料位面最新接触的检测单元执行上诉过程。

阶跃式溜槽料位检测装置的检测单元与溜槽料位具有对应关系，阶跃的高度为检测单元的高度。

2)检测单元输出信号送至信号采集处理器后，信号采集处理器按下式计算输出当前溜槽料位的高度H：

H＝h₀+h₁×X

其中：

H为序号为X的检测单元的溜槽料位高度，mm；

h₀为溜槽料位检测装置底端距溜槽底口的距离，mm；

h₁为检测单元的高度，mm；

X为检测单元从下向上依次排序的序号；

3)信号采集处理器根据以上公式计算出溜槽料位高度H后，转换成与料位高度对应的4～20mA内阶跃信号输出，同时通过比较与溜槽料位高度设定值的差异，自动调整托式定量给料机的给料量。