CN111693107B - 一种威力巴流量计多功能探头组合装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种威力巴流量计多功能探头组合装置，所述装置包括气动吹扫装置、气动调节清扫除垢装置以及差压信号修复补偿装置，所述气动调节清扫除垢装置连接气动吹扫装置，所述气动吹扫装置连接差压信号修复补偿装置。该方案通过在测量管道内布置精确对准的可伸缩调节的吹扫器，同时布置一种可自动调节的除垢清扫器，进一步通过气动和电动控制的组合应用，实现威力巴流量计探头在测量管道内在线进行自洁反吹扫；并且实现了探头堵塞差压修复补偿，自动补偿差压测量信号，保证流量计测量精度以及准确性，差压信号显示连续性，确保工业生产稳定。

Description

一种威力巴流量计多功能探头组合装置

技术领域

本发明涉及一种组合装置，具体涉及一种威力巴流量计多功能探头组合装置，属于机电一体控制技术领域。

背景技术

威力巴气体流量计在高炉煤气测量系统中应用极为广泛，其特殊设计的子弹头截面形状的探头能产生精确的压力分布，固定的流体分离点;位于探头侧后两边、流体分离点之前的低压取压孔，可以生成稳定的差压信号。但是高炉煤气带有大量的灰尘和杂质，长时间运行，煤焦油也会附着在探头取压小孔上，直接导致探头堵塞，影响测量精度。由于工业生产的连续性，极少有机会停止生产对威力巴探头进行拆卸清堵。停产清堵不经济，也不安全，因此，迫切的需要一种新的方案解决上述技术问题。

发明内容

本发明正是针对现有技术中存在的问题，提供一种威力巴流量计多功能探头组合装置，该技术方案整体结构设计紧凑巧妙，该方案针对威力巴流量计探头在线实现自洁除垢和反吹清堵，将多种功能组合在一起，并且效果良好，不需要测量管道介质隔绝，甚至生产中断，保证生产的稳定。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下，一种威力巴流量计多功能探头组合装置，其特征在于，所述装置包括气动吹扫装置、气动调节清扫除垢装置以及差压信号修复补偿装置，所述气动调节清扫除垢装置连接气动吹扫装置，所述气动吹扫装置连接差压信号修复补偿装置。该方案通过在测量管道内布置精确对准的可伸缩调节的吹扫器，同时布置一种可自动调节的除垢清扫器，进一步通过气动和电动控制的组合应用，实现威力巴流量计探头在测量管道内在线进行自洁反吹扫；并且实现了探头堵塞差压修复补偿，自动补偿差压测量信号，保证流量计测量精度以及准确性，差压信号显示连续性，确保工业生产稳定。

作为本发明的一种改进，所述气动吹扫装置包括可滑动伸缩吹扫器，固定滑槽，吹扫推杆，活塞，L型气动腔室，推动电控阀，泄压复位电控阀，吹扫电控阀以及高压蓄能罐，威力巴流量计按照安装要求垂直插入安装在高炉煤气主管道上，探头在管道内进行差压检测，分别取P1和P2送至差压变送器进行差压流量显示。气动吹扫装置在威力巴流量计探头低压侧后侧加装。所述固定滑槽安装在高煤管道底侧，伸缩吹扫器的底端与固定滑槽通过滑轮潜入安装连接，伸缩吹扫器的上端与吹扫推杆通过转动滚轮连接安装，吹扫推杆从高煤管道内部延伸安装至管道底端，所述L型气动电控阀水平段底端加装泄压出口接头，泄压复位电控阀与出口接头联通螺口安装，厂用氮气气源第二路出口加装高压蓄能罐，所述高压蓄能罐通过气源管道加装吹扫电控阀，吹扫电控阀出口与高煤管道底部一侧加装的吹扫接头密封螺口安装连接，泄压复位电控阀出口通过气源管道直接安装至吹扫电控阀出口管道上。在威力巴流量计高压侧取压管加装压力测点P1，低压侧取压管加装压力测点P2。

作为本发明的一种改进，所述吹扫推杆底部加装固定活塞，其中推杆与管道连接处加装密封组件，L型气动腔室一端与高煤管道底部焊接密封安装，其中吹扫推杆与活塞组件安装在L型气动腔室内部，活塞可在L性气动腔室垂直段上下活动。L型气动腔室水平段一侧加装推动电控阀进口接头，推动电控阀与进口接头联通螺口安装，厂用氮气气源一路通过调压器与推动电控阀联通安装。

作为本发明的一种改进，所述高压蓄能罐内部加装压缩重锤活塞，重锤活塞顶部加装蜗杆延伸安装至罐体腔室上部，活塞与罐体腔室顶部加装弹簧，其中蜗轮通过伺服电机驱动，蜗轮与蜗杆啮合安装，其中吹扫接头在高煤管道内部的出口与吹扫器通过金属蛇形软管连接。通过加装高压蓄能罐和重锤活塞弹簧压缩加压装置，弥补了常规压力吹扫的不足，通过高压吹扫，可以进一步提升吹扫力度和效果。

作为本发明的一种改进，所述气动调节清扫除垢装置包括推动气缸，推杆，清扫杆，清扫器，上行电控阀，下行电控阀以及清扫器电控阀，所述清扫器的下方设置有推杆，所述推杆的下方连接推动气缸。

作为本发明的一种改进，所述清扫器包括推杆顶部气缸，活塞，伸缩推杆，复位弹簧，拉杆以及弧形清扫头，推杆顶部气缸内部加装活塞，活塞加装伸缩推杆，伸缩推杆顶部加装弧形清扫头，两个弧形清扫头分别通过铰链与伸缩推杆连接，其中活塞与弧形清扫头支架加装拉杆，活塞与气缸腔体一侧加装复位弹簧。工作时当需要多威力巴探头清扫除垢时，上行电控阀得电动作，气源进入推动气缸推动活塞向上运动，活塞带动推杆向上运动，此时清扫器电控阀得电动作，气源压力进入推杆顶部气缸中推动活塞，压缩弹簧，同时带动拉杆运动，弧形清扫头由张弛状态在拉杆的带动下进入圆形包裹状态，对探头进行整体包裹，清扫头在推动气缸和推杆的作用下，上下来回对探头进行深度清扫和除垢。避免了单一吹扫装置对探头进行气源吹扫的清洁程度的不足，深度除垢和清扫后，再进行带压吹扫，效果更加明显。

作为本发明的一种改进，所述差压信号修复补偿装置安装在气源调压器与差压变送器负压室取样管之间，负压取样管末端加装压力测点P3，所述差压信号修复补偿装置由补偿控制单元，减压机构，压力输出单元组成一个闭环控制系统，当威力巴探头堵塞后，负压侧压力受堵塞影响明显下降，直接导致差压信号偏差，数据显示错误。此时修复补偿装置通过采集正常负压侧压力和堵塞后的异常负压侧压力在控制单元进行比较差值，将ΔP2的数值运算出来，作为补偿压力继续送至变送器负压室，此时控制单元输出控制信号给减压机构，将压力降至与ΔP2相等，再进一步通过压力输出单元将与ΔP2相符的压力源送至变送器负压室作为补偿压力。此时变送器负压室压力测点P3也将反馈压力信号送至修复补偿控制单元进行反馈闭环控制，最终差压信号修复补偿装置将补偿压力连续送至变送器负压室，这样通过压力补偿，修复弥补了探头堵塞对负压侧压力降低对变送器测量数据影响的不足，充分确保了测量数据的连续性，进一步保证生产的稳定运行，即使探头堵塞也不会影响差压信号测量的准确性。

相对于现有技术，本发明具有如下优点，1）该技术方案整体结构设计紧凑巧妙，无需停运流量测量系统，或拆检流量计探头，可以实现在线清扫除垢吹扫被堵探头；2）该技术方案设计了一种可自动控制伸缩吹扫器，伸缩吹扫器通过推杆与滑槽的运用，与流量计探头对准布置吹扫，提升吹扫效率；3）该方案在吹扫器上加装高压蓄能装置，通过蜗轮蜗杆，弹簧压缩，重锤活塞的组合作用实现对探头的加压吹扫，提升吹扫力度和效果；4）该方案可以实现自动调节的清扫除垢装置，避免了单一吹扫装置对探头进行气源吹扫的清洁程度的不足，深度除垢和清扫后，再进行带压吹扫，效果更加明显；5）该方案设置有可自动伸缩的弧形清扫头，充分包裹探头，深度清扫除垢；6）该方案包括差压信号修复补偿装置，修复弥补了探头堵塞对负压侧压力降低对变送器测量数据影响的不足，充分确保了测量数据的连续性，进一步保证生产的稳定运行；7）该方案通过压力检测，加装气动电控阀，以及DCS控制系统的逻辑输出应用，实现装置对探头堵塞的自动检测，自动吹扫，自动清扫除垢，自动复位的功能，无需人工参与，提高劳动效率。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2-1、图2-2为清扫器结构示意图；

图3为自动反吹装置动作DCS逻辑框图；

图4为差压信号修复补偿装置原理框图。

图中：1、高炉煤气管道，2、高压侧压力测点，3、威力巴流量计探头，4、低压侧压力测点，5、固定滑槽，6、滑动伸缩吹扫器，7、吹扫推杆，8、低压侧取样管，9、高压侧取样管，10、差压信号修复补偿装置，11、差压变送器，12、变送器负压室末端压力测点，13、调压器，14、推动电控阀，15、蜗轮驱动组件，16、高压蓄能罐，17、L型气动腔室，18、泄压复位电控阀，19、吹扫电控阀，20、吹扫气源接头，21、清扫器电控阀，22、清扫下行电控阀，23、清扫上行电控阀，24、推动气缸，25、推杆，26、清扫器，27、清扫器气源接头，28、推杆顶部气缸，30、活塞，31、复位弹簧，32、拉杆，33、伸缩推杆，34、弧形清扫头。

具体实施方式：

为了加深对本发明的理解，下面结合附图对本实施例做详细的说明。

实施例1：参见图1-图4，一种威力巴流量计多功能探头组合装置，所述装置包括气动吹扫装置、气动调节清扫除垢装置以及差压信号修复补偿装置，所述气动调节清扫除垢装置连接气动吹扫装置，所述气动吹扫装置连接差压信号修复补偿装置；参见图1，所述气动吹扫装置包括可滑动伸缩吹扫器6，固定滑槽5，吹扫推杆7，活塞，L型气动腔室17，推动电控阀14，泄压复位电控阀18，吹扫电控阀19以及高压蓄能罐16，威力巴流量计3按照工艺安装要求垂直插入安装在高炉煤气主管道1上，威力巴流量计探头3在管道内进行差压检测，分别通过高压侧取样管9和低压侧取样管8送至差压变送器11中进行流量信号传输或显示。其中在高压侧取样管和低压侧取样管分别加装高压侧压力测点2和低压侧压力测点4。气动吹扫装置整体在威力巴流量计探头负压侧后加装，固定滑槽5安装在高煤管道底侧，伸缩吹扫器6的底端与固定滑槽5通过滑轮潜入安装连接，伸缩吹扫器6的上端与吹扫推杆7通过转动滚轮连接安装，吹扫推杆7从高煤管道内部延伸安装至管道底端，推杆7底部加装固定活塞，其中推杆7与管道连接处加装密封组件，L型气动腔室17一端与高煤管道底部焊接密封安装，其中推杆7与活塞组件安装在L型气动腔室17内部，活塞可在L性气动腔室垂直段上下活动。L型气动腔室17水平段一侧加装推动电控阀14进口接头，推动电控阀14与进口接头联通螺口安装，厂用氮气气源一路通过调压器13与推动电控阀14联通安装。其中L型气动电控17阀水平段底端加装泄压出口接头，泄压复位电控阀18与出口接头联通螺口安装，厂用氮气气源第二路出口加装高压蓄能罐16，再通过气源管道加装吹扫电控阀19，吹扫电控阀19出口与高煤管道底部一侧加装的吹扫气源接头20密封螺口安装连接，其中高压蓄能罐16内部加装压缩重锤活塞，重锤活塞顶部加装蜗杆延伸安装至罐体腔室上部，活塞与罐体腔室顶部加装弹簧，其中蜗轮驱动组件15通过伺服电机驱动，蜗轮与蜗杆啮合安装。其中吹扫气源接头在高煤管道内部的出口与吹扫器6通过金属蛇形软管连接。泄压复位电控阀18出口通过气源管道直接安装至吹扫电控阀19出口管道上。其中差压信号修复补偿装置10安装在气源调压器13与差压变送器低压侧取样管8之间，变送器低压侧取样管末端加装压力测点12。气动调节清扫除垢装置布置在威力巴流量计探头高压侧前加装，气动调节清扫除垢装置由推动气缸24，推杆25，清扫器26，上行电控阀23，下行电控阀22，清扫器电控阀21组成。参见图3，所述清扫器包括推杆顶部气缸28，活塞30，伸缩推杆33，复位弹簧31，拉杆32以及弧形清扫头34，推杆顶部气缸28内部加装活塞30，活塞30加装伸缩推杆33，伸缩推杆33顶部加装弧形清扫头34，两个弧形清扫头分别通过铰链与伸缩推杆连接，其中活塞30与弧形清扫头34支架加装拉杆32，活塞30与气缸腔体一侧加装复位弹簧31。工作中，当需要多威力巴探头清扫除垢时，上行电控阀得电动作，气源进入推动气缸推动活塞向上运动，活塞带动推杆向上运动，此时清扫器电控阀得电动作，气源压力进入推杆顶部气缸中推动活塞，压缩弹簧，同时带动拉杆运动，弧形清扫头由张弛状态在拉杆的带动下进入圆形包裹状态，对探头进行整体包裹，清扫头在推动气缸和推杆的作用下，上下来回对探头进行深度清扫和除垢。避免了单一吹扫装置对探头进行气源吹扫的清洁程度的不足，深度除垢和清扫后，再进行带压吹扫，效果更加明显。

参见图4,差压信号修复补偿装置安装在气源调压器与差压变送器负压室取样管之间，负压取样管末端加装压力测点P3，所述差压信号修复补偿装置由补偿控制单元，减压机构，压力输出单元组成一个闭环控制系统，当威力巴探头堵塞后，负压侧压力受堵塞影响明显下降，直接导致差压信号偏差，数据显示错误。此时修复补偿装置通过采集正常负压侧压力和堵塞后的异常负压侧压力在控制单元进行比较差值，将ΔP2的数值运算出来，作为补偿压力继续送至变送器负压室，此时控制单元输出控制信号给减压机构，将压力降至与ΔP2相等，再进一步通过压力输出单元将与ΔP2相符的压力源送至变送器负压室作为补偿压力。此时变送器负压室压力测点P3也将反馈压力信号送至修复补偿控制单元进行反馈闭环控制，最终差压信号修复补偿装置将补偿压力连续送至变送器负压室，这样通过压力补偿，修复弥补了探头堵塞对负压侧压力降低对变送器测量数据影响的不足，充分确保了测量数据的连续性，进一步保证生产的稳定运行，即使探头堵塞也不会影响差压信号测量的准确性。

参见图3，图3为自动反吹装置动作DCS逻辑框图，当后台DCS控制系统采集现场煤气管道威力巴流量计探头前后差压和低压侧取样管压力，若探头前后差压△P>2KPa和低压侧取样管压力P2<5KPa,两个条件同时满足，DCS逻辑程序分层控制清扫除垢装置和吹扫装置动作。第一步DCS驱动清扫器电控阀得电动作，清扫头相探头方向移动就位并包裹探头，上行电控阀和下行电控阀分别驱动清扫头上下来回对探头进行清扫除垢。第二步DCS驱动推动电控阀得电动作，伸缩吹扫器滑动进入吹扫位置。DCS进一步驱动吹扫电控阀得电动作，气源进入吹扫器对探头进行在线吹扫。程序设定吹扫持续5分钟。如果常压吹扫效果不良，需要进一步加压吹扫，则DCS逻辑程序驱动高压吹扫装置触发，即通过高压蓄能罐中的重锤活塞提升至最高位，蜗轮驱动组件脱口，重锤活塞迅速下降，快速压缩气体并加压吹扫，直至探头吹扫合格。

工作过程：参见图1-4，该方案通过DCS逻辑程序分层控制清扫除垢装置和吹扫装置动作。第一步DCS驱动清扫器电控阀得电动作，清扫头相探头方向移动就位并包裹探头，上行电控阀和下行电控阀分别驱动清扫头上下来回对探头进行清扫除垢。第二步DCS驱动推动电控阀得电动作，伸缩吹扫器滑动进入吹扫位置。DCS进一步驱动吹扫电控阀得电动作，气源进入吹扫器对探头进行在线吹扫。程序设定吹扫持续5分钟。如果常压吹扫效果不良，需要进一步加压吹扫，则DCS逻辑程序驱动高压吹扫装置触发，即通过高压蓄能罐中的重锤活塞提升至最高位，蜗轮驱动组件脱口，重锤活塞迅速下降，快速压缩气体并加压吹扫，直至探头吹扫合格。

当威力巴探头堵塞后，负压侧压力受堵塞影响明显下降，直接导致差压信号偏差，数据显示错误。差压信号修复补偿装置将补偿压力连续送至变送器负压室，这样通过压力补偿，修复弥补了探头堵塞对负压侧压力降低对变送器测量数据影响的不足，充分确保了测量数据的连续性，进一步保证生产的稳定运行，即使探头堵塞也不会影响差压信号测量的准确性。

综上所述，本专利技术提出了一种全新的针对密封管道内部测量探头的自洁清扫除垢和防堵反吹装置。避免了系统停运吹扫的不经济和不安全因素。避免了常规反吹装置的固定安装的局限性，和对流量测量准确的干扰。进一步通过压力检测，加装气动电控阀，以及DCS控制系统的逻辑输出应用，实现装置对探头堵塞的自动检测，自动清洁吹扫，自动复位的功能，无需人工参与，提高劳动效率。同时本技术开发了一种差压信号修复补偿装置，修复弥补了探头堵塞对负压侧压力降低对变送器测量数据影响的不足，充分确保了测量数据的连续性。

需要说明的是上述实施例，并非用来限定本发明的保护范围，在上述技术方案的基础上所作出的等同变换或替代均落入本发明权利要求所保护的范围。

Claims (4)

1.一种威力巴流量计多功能探头组合装置，其特征在于，所述装置包括气动吹扫装置、气动调节清扫除垢装置以及差压信号修复补偿装置，所述气动调节清扫除垢装置连接气动吹扫装置，所述气动吹扫装置连接差压信号修复补偿装置；

所述气动吹扫装置包括可滑动伸缩吹扫器，固定滑槽，吹扫推杆，活塞，L型气动腔室，推动电控阀，泄压复位电控阀，吹扫电控阀以及高压蓄能罐，所述固定滑槽安装在高煤管道底侧，伸缩吹扫器的底端与固定滑槽通过滑轮潜入安装连接，伸缩吹扫器的上端与吹扫推杆通过转动滚轮连接安装，吹扫推杆从高煤管道内部延伸安装至管道底端，L型气动电控阀水平段底端加装泄压出口接头，泄压复位电控阀与出口接头联通螺口安装，所述高压蓄能罐通过气源管道加装吹扫电控阀，吹扫电控阀出口与高煤管道底部一侧加装的吹扫接头密封螺口安装连接，泄压复位电控阀出口通过气源管道直接安装至吹扫电控阀出口管道上，所述气动调节清扫除垢装置包括推动气缸，推杆，清扫杆，清扫器，上行电控阀，下行电控阀以及清扫器电控阀，所述清扫器的下方设置有推杆，所述推杆的下方连接推动气缸，所述清扫器包括推杆顶部气缸，活塞，伸缩推杆，复位弹簧，拉杆以及弧形清扫头，推杆顶部气缸内部加装活塞，活塞加装伸缩推杆，伸缩推杆顶部加装弧形清扫头，两个弧形清扫头分别通过铰链与伸缩推杆连接，其中活塞与弧形清扫头支架加装拉杆，活塞与气缸腔体一侧加装复位弹簧。

2.根据权利要求1所述的威力巴流量计多功能探头组合装置，其特征在于，所述吹扫推杆底部加装固定活塞，其中推杆与管道连接处加装密封组件，L型气动腔室一端与高煤管道底部焊接密封安装，其中吹扫推杆与活塞组件安装在L型气动腔室内部，活塞可在L性气动腔室垂直段上下活动。

3.根据权利要求2所述的威力巴流量计多功能探头组合装置，其特征在于，所述高压蓄能罐内部加装压缩重锤活塞，重锤活塞顶部加装蜗杆延伸安装至罐体腔室上部，活塞与罐体腔室顶部加装弹簧，其中蜗轮通过伺服电机驱动，蜗轮与蜗杆啮合安装，其中吹扫接头在高煤管道内部的出口与吹扫器通过金属蛇形软管连接。

4.根据权利要求2或3所述的威力巴流量计多功能探头组合装置，其特征在于，所述差压信号修复补偿装置由补偿控制单元，减压机构，压力输出单元组成一个闭环控制系统，修复补偿装置通过采集正常负压侧压力和堵塞后的异常负压侧压力在控制单元进行比较差值，将ΔP2的数值运算出来，作为补偿压力继续送至变送器负压室，此时控制单元输出控制信号给减压机构，将压力降至与ΔP2相等，再进一步通过压力输出单元将与ΔP2相符的压力源送至变送器负压室作为补偿压力， 此时变送器负压室压力测点P3也将反馈压力信号送至修复补偿控制单元进行反馈闭环控制，最终差压信号修复补偿装置将补偿压力连续送至变送器负压室。

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