CN110726457A - 一种一体化废树脂液位界面测量系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种一体化废树脂液位界面测量系统，所述测量系统包括：界面测量仪表、液位测量仪表、双缆提升装置、实验容器和控制系统；界面测量仪表和液位测量仪表的仪表端安装在实验容器的盖体上，界面测量仪表和液位测量仪表的的浮球位于实验容器内，界面测量仪表用于测量树脂界面稳定后的界面；液位测量仪表用于测量实验容器中的液位；实验容器用于装放带测量废树脂液体，双缆提升装置安装在实验容器上，双缆提升装置的重锤位于实验容器内，本系统能够既保证测量树脂界面的浮子不被掩埋或卡死又可以保证测量界面的浮球准确测量界面，且长期工作中缆绳不会被缠绕。

Description

一种一体化废树脂液位界面测量系统

技术领域

本发明涉及核设施放射性废树脂测量领域，具体地，涉及一种一体化废树脂液位界面测量系统。

背景技术

离子交换树脂在同位素制备、放射化学研究、核电厂运行、核设施去污和退役、放射性废液处理等被广泛应用，尤其在核电站，它是净化处理放射性工艺废水的主要手段。由于废树脂是颗粒物，需要和水一起经过机械搅拌才能输送，那么在输送时就必须对废树脂的量和水量进行精确的计量，废树脂的计量是废树脂处理过程中的一个重要环节。工程上通常采用对树脂/水界面高度和水的液位进行测量的方法，计算出树脂和水的质量。这样就需要选择既能测量水的液位高度同时也能测量树脂/水界面高度的液位计，普通的单界面的液位计已不再适用，而且树脂的密度为1.07-1.12g/cm³，与水的密度非常接近，个体颗粒的平均直径为0.7mm，储存时将树脂与水的混合物存于储存槽中，树脂颗粒沉积在水中，树脂/水界面要低于水的液面，普通的仪表很难实现对界面的测量，从而影响后续废树脂的处理，因此研究一套适合放射性废树脂的液位界面测量系统尤其必要。

现在国内外比较先进的测量仪表有超声波液位计、雷达液位计、激光液位计、磁致伸缩液位计、重锤式液位计等，但目前国内外并没有一款专门用来测量树脂界面的仪表。设计人员在选型时，根据树脂、混合物的特性及安装环境，选择比较接近其特性的仪表对树脂进行测量，但测量效果不好。技术人员在原有料位计的基础上，增加了辅助设施，往往因为设计的不合理，不能应用于工程。下面就对废树脂液位界面测量的最新应用情况做一总结，并提出存在的问题及后续研究方向。

现有技术中的其中一种测量方式为：采用双浮球结构的测量仪表作为界面位置传感器，该仪表是基于磁致伸缩原理设计的。仪表有两个浮子，其中一个浮子的密度小于水，另一个浮子的密度大于水而小于树脂，分别用来检测水的液面高度和树脂/水界面高度。但在压空搅拌过程中，由于树脂在水中不规则的运动，树脂颗粒会将树脂/水界面测量浮球卡死或由于自重沉入底部，从而造成测量失败。后期通过增加液压机利用钢丝在下料时将浮球进行提升，下料完成后将浮球降下，但是工程应用表明：浮球在压空搅拌、振动时会发生旋转，近而造成钢丝缠绕，造成测量失败。

现有技术中的其中一种测量方式为：采用重锤式料位计进行树脂界面的测量，它所能测量的典型物质有粗糙或精细的固体颗粒、粉末，甚至某些粘稠或腐蚀性的物质。但在实际应用中由于浸过水的树脂处于膨松状态，当重锤下落时不会自动停止在树脂和水的分界面而是沉入树脂下面一部分，探测不到树脂界面，没有起到树脂界面仪的作用，造成测量不准确。后期尝试通过改变重锤的形状，增大接触面积，来增加测量精度，但因重锤速度无法控制，测量效果不理想。

先进的测量系统总是依托于先进的测量仪表，新的测量仪表在测量精度、应用范围、安装环境等各有特点，并根据测量介质衍生出了各种先进的测量系统。

现有技术中的其中一种测量方式为：公开专利“一种放射性废树脂界面测量系统”。实现原理是：可识别水和树脂间的微小密度差的密度传感器，进行工作时，其位置能够处于水界面之下的树脂界面上，将两个不同的界面加以识别，然后用位置传感器将密度传感器的位置显示出来，实现对树脂界面的连续测量，测量误差在±5mm之间。但是密度传感器在压空过程，也容易被树脂卡死，导致测量失败。

为了解决浮球被树脂掩埋以及被树脂卡涩卡死的现象，现有技术设计了一套废树脂双界面自动化在线测量系统。该系统的测量原理是在磁致伸缩界面计的基础上增加一套辅助设施，在下料和搅拌过程中通过将辅助设施将双浮球进行提升到罐顶，搅拌均匀后再下降。为了防止浮球在下降的过程中卡涩，增加了浮球下降驱动装置，在浮球下将过程中可以对其增加推力，使其顺利下降，达到测量放射性树脂液位、界面的目的。试验数据表明，测量误差在±5mm之间。此系统为“废树脂液位界面测量系统研制”，但是当测量仪表被提升后，就无法读取液位的高度，如果溢流口被堵住有可能造成介质进入工艺排气管道；安装、维护不方便，所以在工程上并没有得到推广。

综上所述，目前先进的测量仪表中，只有重锤料位计和磁致伸缩料位计可以实现界面的测量。但因为浸泡过水的树脂会出现分层现象，上层树脂比较膨松，重锤式料位计不会在界面的位置停止，而是沉入界面底部。磁致伸缩料位计，在树脂下料过程中，容易卡死浮球。改进的测量系统虽然可以实现双界面的测量，但在提升过程中，不可以实现液位的连续测量，溢流口如果发生堵塞，树脂容易进入工艺排气管道，造成二次污染；整套系统占用空间大，不方便安装和维护。基于磁致伸缩料位计的废树脂的测量在以下几个方面存在不足：1)实现液位/界面双界面测量的同时不能实现液位的连续测量；2)防卡装置设计不合理密度传感器容易被树脂卡死；3)安装维护不方便。

发明内容

本发明提供了一种一体化废树脂液位界面测量系统，目的是解决现有测量技术无法实现废树脂的精确测量问题，以及实现更好的应用与工程。

为实现上述发明目的，本申请提供了一种一体化废树脂液位界面测量系统，所述测量系统包括：

界面测量仪表、液位测量仪表、双缆提升装置、实验容器和控制系统；

界面测量仪表和液位测量仪表的仪表端安装在实验容器的盖体上，界面测量仪表和液位测量仪表的的浮球位于实验容器内，界面测量仪表用于测量树脂界面稳定后的界面；液位测量仪表用于测量实验容器中的液位；实验容器用于装放带测量废树脂液体，双缆提升装置安装在实验容器上，双缆提升装置的重锤位于实验容器内，双缆提升装置用于通过重锤调节界面测量仪表的浮球位置，实验容器内顶部安装有微动开关；测量系统的测量过程为：将实验容器内装入水，通过液位界面测量仪表的浮球监测实验容器中的液位；控制系统通过控制双缆提升装置提升重锤，重锤携带界面测量仪表的浮球上升，当界面测量仪表的浮球到实验容器顶部时触发微动开关，通过控制系统控制双缆提升装置停止重锤移动，试验容器中加入树脂，通过压缩空气进行压空搅拌，搅拌均匀后，通过控制系统控制双缆提升装置重锤携带界面测量仪表浮球下降，在重锤下降过程中，当检测到双缆提升装置的钢缆受力变化时，则通过控制系统控制双缆提升装置停止重锤移动，此时读取界面测量仪表和液位测量仪表的读数，获得测量结果。

优选的，双缆提升装置包括：盖体组件、驱动装置、绕线器、钢丝绳、重锤，盖体组件安装在实验容器的盖体上，驱动装置和绕线器固定在实验容器侧面，驱动装置用于驱动绕线器转动，钢丝绳缠绕在绕线器上，钢丝绳位于实验容器内的端头与重锤连接。

优选的，驱动装置包括电机、传动架；电机和传动架置于平台上，平台固定在实验容器侧面，绕线器通过转轴与电机相连，钢丝绳缠绕于绕线器上并与传动架转动连接。

优选的，所述测量系统还包括若干支撑架，若干支撑架均匀分布在实验容器四周，支撑架下端与地面接触，支撑架上端与实验容器顶部侧面固定连接。

优选的，重锤包括：上圆环、下圆环和锥形筒，锥形筒上下两端分别与上圆环和下圆环连接，上圆环的直径大于界面测量仪表的浮球直径，下圆环的直径小于界面测量仪表的浮球直径，这样设计重锤的目的是一方面便于携带界面测量仪表的浮球，另一方面便于将液体从重锤中排出。

优选的，上圆环、下圆环和锥形筒的中心线重合。

优选的，锥形筒的筒身上设有若干渗液/孔。

优选的，液位测量仪表的浮球密度小于水的密度，界面测量仪表的密度大于水的密度且小于树脂的密度。

优选的，重锤的材质为不锈钢。

本系统采用双钢缆提升承载体，并通过滑轮同步提升，承载体处于平衡状态，所以不会和测量杆发生缠绕。

本系统的测量是靠传感器实现液位及界面的测量，传感器的密度依据水和树脂的密度确定，所以测量精度高。

本系统的提升机构可以整体从DN200的孔中提出，所以易检修好维护。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定；

图1和图2是本发明的一体化废树脂液位界面测量系统的结构示意图；

图3为本发明中重锤的结构示意图；

图中：A1界面测量仪表，A2液位测量仪表；A3双缆提升装置，A4实验容器，B1盖体组件，B2驱动装置，B3绕线器，B4钢丝绳，B5重锤，1-上圆环，2-锥形筒，3-下圆环。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在相互不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述范围内的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

请参考图1-图3，本发明实施例提供了一种废树脂液位界面测量系统实验系统，所述系统包括：界面测量仪表A1，液位测量仪表A2，双缆提升装置A3，实验容器A4。其中，双缆提升装置由装置盖体组件B1、驱动装置B2、绕线器B3、钢丝绳B4、重锤B5等附属结构。界面测量仪表A1和液位测量仪表A2通过装置盖体集中在一起，重锤B5托住界面测量仪表A1的浮球，通过钢丝绳B4提升，重锤B5的升降通过钢丝绳B4、绕线器B3和驱动装置B2控制。

本系统的测量原理及方法为：

单浮球磁致伸缩液位计：分别用于测量树脂界面和液位。测量液位的磁致伸缩液位计实时连续测量树脂贮存容器中的液位，测量界面的磁致伸缩液位计用于测量树脂界面稳定后的界面。

防卡装置：包括电机、传动架、绕线器、两条钢丝绳。电机和传动架置于平台上，绕线器通过转轴与电机相连，两条钢丝绳缠绕于绕线器上并与传动架转动连接。钢丝绳上系带小孔重锤用于托放测量界面的浮球。基于提升装置的放射性废树脂界面测量装置，在下料时，将测量树脂界面的磁致伸缩的浮球提升到树脂液位以上固定位置；下料完毕，且树脂界面形成规则平面时，通过电机带动吊具将测量界面的浮球放置在树脂界面上，重锤与浮球分离，从而实现浮球对树脂界面的测量。

控制系统：集成面板、法兰、控制器等。电机需要做就地按钮箱(启动、停止、故障)；测量仪表数据通过数显表进行显示。

一体化废树脂液位界面测量系统的主要部件由以下几部分组成：液位测量仪表、界面测量仪表、双缆提升装置、电控系统；其中双缆提升装置由装置盖体组件、驱动装置、绕线器、钢丝绳、重锤组成。

将实验容器A4内装入水，液位测量仪表A2的浮球因密度小于水，浮球会随着水位的上升而上升,实时监测容器中的液位，防止液位溢出。通过控制系统提升重锤，因界面测量仪表A1的浮球被重锤B5托住，所以当重锤界携带面测量仪表A1的浮球到容器顶部时触发微动开关，提升到位停止，往试验容器中加入树脂，通过压缩空气进行压空搅拌，搅拌均匀后，通过控制系统开始下降重锤B5，同时界面测量仪表A1浮球下降，重锤B5在受到树脂的阻力后，钢丝绳B4开始出现弯曲，重锤B5停止下降，由于浮球的密度界面树脂和水之间，浮球停止在界面上。

本测量系统采用两套单浮球磁致伸缩液位计。在进料时，测量液位的磁致液位计实时测量介质液位；将测量树脂界面的磁致伸缩的浮球提升到树脂液位以上固定位置；下料完毕，且树脂界面形成规则平面时，通过电机带动吊具将测量界面的浮球放置在树脂界面上，重锤与浮球分离，从而实现浮球对树脂界面的测量。这样既保证测量树脂界面的浮子不被掩埋或卡死又可以保证测量界面的浮球准确测量界面，且长期工作中缆绳不会被缠绕，测量误差±3mm。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种一体化废树脂液位界面测量系统，其特征在于，所述测量系统包括：

界面测量仪表、液位测量仪表、双缆提升装置、实验容器和控制系统；

界面测量仪表和液位测量仪表的仪表端安装在实验容器的盖体上，界面测量仪表和液位测量仪表的的浮球位于实验容器内，界面测量仪表用于测量树脂界面稳定后的界面；液位测量仪表用于测量实验容器中的液位；实验容器用于装放带测量废树脂液体，双缆提升装置安装在实验容器上，双缆提升装置的重锤位于实验容器内，双缆提升装置用于通过重锤调节界面测量仪表的浮球位置，实验容器内顶部安装有微动开关；测量系统的测量过程为：将实验容器内装入水，通过液位界面测量仪表的浮球监测实验容器中的液位；控制系统通过控制双缆提升装置提升重锤，重锤携带界面测量仪表的浮球上升，当界面测量仪表的浮球到实验容器顶部时触发微动开关，通过控制系统控制双缆提升装置停止重锤移动，试验容器中加入树脂，通过压缩空气进行压空搅拌，搅拌均匀后，通过控制系统控制双缆提升装置重锤携带界面测量仪表浮球下降，在重锤下降过程中，当检测到双缆提升装置的钢缆受力变化时，则通过控制系统控制双缆提升装置停止重锤移动，此时读取界面测量仪表和液位测量仪表的读数，获得测量结果。

2.根据权利要求1所述的一体化废树脂液位界面测量系统，其特征在于，双缆提升装置包括：盖体组件、驱动装置、绕线器、钢丝绳、重锤，盖体组件安装在实验容器的盖体上，驱动装置和绕线器固定在实验容器侧面，驱动装置用于驱动绕线器转动，钢丝绳缠绕在绕线器上，钢丝绳位于实验容器内的端头与重锤连接。

3.根据权利要求1所述的一体化废树脂液位界面测量系统，其特征在于，驱动装置包括电机、传动架；电机和传动架置于平台上，平台固定在实验容器侧面，绕线器通过转轴与电机相连，钢丝绳缠绕于绕线器上并与传动架转动连接。

4.根据权利要求1所述的一体化废树脂液位界面测量系统，其特征在于，所述测量系统还包括若干支撑架，若干支撑架均匀分布在实验容器四周，支撑架下端与地面接触，支撑架上端与实验容器顶部侧面固定连接。

5.根据权利要求1所述的一体化废树脂液位界面测量系统，其特征在于，重锤包括：上圆环、下圆环和锥形筒，锥形筒上下两端分别与上圆环和下圆环连接，上圆环的直径大于界面测量仪表的浮球直径，下圆环的直径小于界面测量仪表的浮球直径。

6.根据权利要求5所述的一体化废树脂液位界面测量系统，其特征在于，上圆环、下圆环和锥形筒的中心线重合。

7.根据权利要求5所述的一体化废树脂液位界面测量系统，其特征在于，锥形筒的筒身上设有若干渗液孔。

8.根据权利要求1所述的一体化废树脂液位界面测量系统，其特征在于，液位测量仪表的浮球密度小于水的密度，界面测量仪表的密度大于水的密度且小于树脂的密度。

9.根据权利要求1所述的一体化废树脂液位界面测量系统，其特征在于，重锤的材质为不锈钢。

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