CN111982234A - 一种灰斗料位测量装置及其测量方法 - Google Patents

一种灰斗料位测量装置及其测量方法 Download PDF

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Abstract

一种灰斗料位测量装置及其测量方法，包括设于灰斗、外壁上下侧的两组测量组件，两组测量组件包括上位测量组件和下位测量组件，两组测量组件分别通过电缆与信号采集、记录装置电连接，灰斗壁上设有应变探头连接管，应变探头连接管管口设有探头法兰，测量组件包括应变片探头、探头连接壳和用于和探头法兰固定的应变探头反法兰，所述应变探头连接管内、探头连接壳外壁上设有温度补偿应变片。本发明提高了灰斗料位测量装置的适用性及精度。

Description

一种灰斗料位测量装置及其测量方法
技术领域
本发明设于测量技术领域，具体属于一种灰斗料位测量装置及其测量方法。
背景技术
灰斗所用的连续料位计主要有无源核子料位计和电容式料位计两种，这两种料位计在使用过程中均存在缺陷。无源核子料位计通过接收物料自身发出的γ射线强度，来判断灰斗内物料量，灰斗的几何形状及物料发出γ射线强度的不同均能影响测量的数值，使测量结果不准确。电容式料位计通过插入灰斗内部垂直探棒来探测探棒四周是否存在物料，来判断物料高度，探棒上粘附的粉尘及探棒自身的变形均能影响测量的数值，造成测量结果不准确。因此，需要设计一种精度更高、通用性更强的料位测量装置。
发明内容
本发明的目的是提供一种灰斗料位测量装置及其测量方法，要解决现有技术测量精度差的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种灰斗料位测量装置，其特征在于：包括设于灰斗、外壁上下侧的两组测量组件，两组测量组件包括上位测量组件和下位测量组件，两组测量组件分别通过电缆与信号采集、记录装置电连接，所述灰斗壁上设有应变探头连接管，所述应变探头连接管管口设有探头法兰，所述测量组件包括应变片探头、探头连接壳和用于和探头法兰固定的应变探头反法兰，所述探头连接壳伸入应变探头连接管内、探头法兰与应变探头反法兰贴合后通过螺栓固定，所述应变探头连接管内、探头连接壳外壁上设有温度补偿应变片。
进一步优选地，所述应变片探头由金属材料制作而成圆柱状结构，所述圆柱状结构端面为用于接收来自流化灰压力的斜向平面。
进一步地，所述温度补偿应变片为粘贴在探头连接壳外壁上的金属片，通过导线与应变片探头中的电阻连接。。
此外，所述应变片探头和温度补偿应变片串联连接，并与串联连接的电阻RC和电阻RD并联形成半桥测量电路。
更加优选地，所述探头连接壳外径与应变探头连接管内径差值为1-2mm。
一种灰斗料位测量装置的测量方法，其特征在于：包括以下步骤，
预先人工测量下位测量组件到灰斗底部的距离h，及上位测量组件与下位测量组件测量高差ΔH，应变片探头在流化物料压力P的作用下，产生应变ε，改变应变片探头电阻Ω，通过应变电桥测量电路，把应变片阻值的微小变化转换成输出电压的变化，并由信号采集、记录装置对电压信号进行滤波并读取，通过电压反推出物料压力P，具体公式如下：
a)计算料位H：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
1
其中，
H—料位高度
P 2 —下位测量组件处压力
ρ——流化状态下灰的密度
g——重力加速度
h——下位测量组件到灰斗底部的距离
b) 公式1中流化状态下灰的密度ρ由两组测量组件应变片探头分别得到的压力差计算得到：
Figure 111534DEST_PATH_IMAGE002
2
其中，
ΔH——上位测量组件与下位测量组件测量高差；
P 2 ——下位测量组件处压力
P 3 ——上位测量组件处压力
ρ——流化状态下灰的密度
g——重力加速度
c）由公式2带入公式1中可得到公式如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE003
3
即得到料位H。
与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果：
本发明两组测量组件的应变片探头在流化状态下的灰的压力作用下产生应变，通过应变桥电路的放大作用，放大应变片的电压值，通过信号采集、记录装置对电压信号进行滤波并读取，提高了灰斗料位测量装置的适用性及精度，具有安全、适用等特点，有很好的推广和实用价值，广泛的推广应用后会产生良好的经济效益。
附图说明
图1为本发明一种灰斗料位测量装置的结构示意图；
图2为本发明涉及的测量组件的结构示意图；
图3为本发明涉及的半桥测量电路的示意图。
附图标记：1-灰斗；2-信号采集、记录装置；3-上位测量组件；31-应变片探头；32-探头连接壳；33-应变探头反法兰；34-螺栓；35-温度补偿应变片；4-应变探头连接管；5-探头法兰；6-电缆；7-下位测量组件；8-电阻RC；9-电阻RD ；10-探头电阻RA；11-应变片电阻RB。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创新特征、达成目的与功效易于明白了解，下面对本发明进一步说明。
在此记载的实施例为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本发明实施方式及本发明范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。
一种灰斗料位测量装置，如图1所示，包括设于灰斗1外壁上下侧的两组测量组件，两组测量组件包括上位测量组件3和下位测量组件7，两组测量组件分别通过电缆6与信号采集、记录装置2电连接，如图2所示，灰斗1壁上设有应变探头连接管4，应变探头连接管4管口设有探头法兰5，每组测量组件均包括应变片探头31、探头连接壳32和用于和探头法兰5固定的应变探头反法兰33，探头连接壳32伸入应变探头连接管4内、探头法兰5与应变探头反法兰33贴合后通过螺栓34固定，探头连接壳32外径与应变探头连接管4内径差值为1-2mm，应变探头连接管4内、探头连接壳32外壁上设有温度补偿应变片35，头外壳8，电缆9，粘贴于探头外壳的温度补偿应变片10。由于灰斗温度约150°C，应变片探头31和温度补偿应变片35均为金属材料制作而成，应变片探头31由金属材料制作而成圆柱状结构，圆柱状结构端面为用于接收来自流化灰压力的斜向平面，温度补偿应变片35为粘贴在探头连接壳32外壁上的金属片，温度补偿应变片35为粘贴在探头连接壳32外壁上的金属片，温度补偿应变片35上的电阻应变片通过导线与应变片探头31中的电阻应变片连接。
如图3所示，应变片探头31和温度补偿应变片35串联连接，应变片探头31和温度补偿应变片35电阻分别为探头电阻RA10和应变片电阻RB11，探头电阻RA10和应变片电阻RB11与串联连接的电阻RC8和电阻RD9并联形成半桥测量电路，电阻RC8和电阻RD9的固定于信号采集、记录装置2中。当斗内温度升高或降低时，应变片探头31和温度补偿应变片35因温度引起的电阻变化量相等，不会影响电桥的平衡状态，压力影响下，工作应变片产生应变，补偿应变片电阻不变，电桥输出电压U0仅与压力产生的应变有关，与温度无关。
一种灰斗料位测量装置的测量方法，其特征在于：包括以下步骤，
预先人工测量下位测量组件7到灰斗底部的距离h，及上位测量组件3与下位测量组件7测量高差ΔH，应变片探头31在流化物料压力P的作用下，产生应变ε，改变应变片探头31电阻Ω，通过应变电桥测量电路，把应变片阻值的微小变化转换成输出电压的变化，并由信号采集、记录装置2对电压信号进行滤波并读取，通过电压反推出物料压力P，具体公式如下：
b)计算料位H：
Figure 953588DEST_PATH_IMAGE004
1
其中，
H—料位高度
P 2 —下位测量组件7处压力
ρ——流化状态下灰的密度
g——重力加速度
h——下位测量组件7到灰斗底部的距离
b)公式1中流化状态下灰的密度ρ由两组测量组件应变片探头31分别得到的压力差计算得到：
Figure DEST_PATH_IMAGE005
2
其中，
ΔH——上位测量组件3与下位测量组件7测量高差；
P 2 ——下位测量组件7处压力
P 3 ——上位测量组件3处压力
ρ——流化状态下灰的密度
g——重力加速度
c）由公式2带入公式1中可得到公式如下：
Figure 641140DEST_PATH_IMAGE003
3
即得到料位H。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种灰斗料位测量装置，其特征在于：包括设于灰斗（1）外壁上下侧的两组测量组件，两组测量组件包括上位测量组件（3）和下位测量组件（7），两组测量组件分别通过电缆（6）与信号采集、记录装置（2）电连接，所述灰斗（1）壁上设有应变探头连接管（4），所述应变探头连接管（4）管口设有探头法兰（5），每组所述测量组件均包括应变片探头（31）、探头连接壳（32）和用于和探头法兰（5）固定的应变探头反法兰（33），所述探头连接壳（32）伸入应变探头连接管（4）内、探头法兰（5）与应变探头反法兰（33）贴合后通过螺栓（34）固定，所述应变探头连接管（4）内、探头连接壳（32）外壁上设有温度补偿应变片（35）。
2.如权利要求1所述的一种灰斗料位测量装置，其特征在于：所述应变片探头（31）由金属材料制作而成圆柱状结构，所述圆柱状结构端面为用于接收来自流化灰压力的斜向平面。
3.如权利要求1所述的一种灰斗料位测量装置，其特征在于：所述温度补偿应变片（35）为粘贴在探头连接壳（32）外壁上的金属片，通过导线与应变片探头（31）中的电阻应变片连接。
4.如权利要求1所述的一种灰斗料位测量装置，其特征在于：所述应变片探头（31）和温度补偿应变片（35）串联连接，并与串联连接的电阻RC（8）和电阻RD（9）并联形成半桥测量电路。
5.权利要求4所述的一种灰斗料位测量装置，其特征在于：所述电阻RC（8）和电阻RD（9）位于信号采集、记录装置（2）内。
6.权利要求1所述的一种灰斗料位测量装置，其特征在于：所述信号采集、记录装置（2）为计算机设备。
7.权利要求1所述的一种灰斗料位测量装置，其特征在于：所述探头连接壳（32）由金属及树脂材料制作而成，包括反法兰固定部和连接管插接部，所述连接管插接部端面固定有应变片探头（31），侧面固定有温度补偿应变片（35）。
8.权利要求1所述的一种灰斗料位测量装置，其特征在于：所述应变探头连接管（4）与料斗为一体成型结构。
9.权利要求7所述的一种灰斗料位测量装置，其特征在于：所述探头连接壳（32）外径与应变探头连接管（4）内径差值为1-2mm。
10.如权利要求1~9任意一项所述的一种灰斗料位测量装置的测量方法，其特征在于：包括以下步骤，
预先人工测量下位测量组件（7）到灰斗底部的距离h，及上位测量组件（3）与下位测量组件（7）测量高差ΔH，应变片探头（31）在流化物料压力P的作用下，产生应变ε，改变应变片探头（31）电阻Ω，通过应变电桥测量电路，把应变片阻值的微小变化转换成输出电压的变化，并由信号采集、记录装置（2）对电压信号进行滤波并读取，通过电压反推出物料压力P，具体公式如下：
计算料位H：
Figure 388084DEST_PATH_IMAGE001
1
其中，
H—料位高度
P 2 —下位测量组件（7）处压力
ρ——流化流化状态下灰的密度
g——重力加速度
h——下位测量组件（7）到灰斗底部的距离
b)公式1中流化状态下灰的密度ρ由两组测量组件应变片探头（31）分别得到的压力差计算得到：
Figure 804022DEST_PATH_IMAGE002
2
其中，
ΔH——上位测量组件（3）与下位测量组件（7）测量高差；
P 2 ——下位测量组件（7）处压力
P 3 ——上位测量组件（3）处压力
ρ——流化状态下灰的密度
g——重力加速度
c）由公式2带入公式1中可得到公式如下：
Figure 539897DEST_PATH_IMAGE003
3
即得到料位H。
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