CN112504914A - 一种水体密度检测系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种水体密度检测系统及方法，包括工作箱、设置在工作箱内的水体测量模块、PLC控制模块、水样取放模块及配套管道；在工作箱内设有纵向隔板和横向隔板，将工作箱划分成检测区、PLC控制区和水样取放装置区，水体测量模块位于工作箱内纵向隔板左侧，PLC控制模块位于横向隔板的上方，水样取放模块位于横向隔板的下方。其方法是：启动电源，设置系统时间、抽水放水循环时间，通过PLC控制箱控制电动阀和小型自吸泵，压差密度计利用利用高位压力传感器和低位压力传感器测得两个压力值，并将数据反馈到PLC控制箱；并将实时检测的水体密度显示记录在控制面板上。其优点是：设备智能化，操作简便，测量值及时准确。
Description
技术领域
本发明属于流体密度检测领域，具体涉及一种水体密度检测系统及方法。
背景技术
选矿企业实际生产过程中，需要消耗大量的水资源，从节约资源、保护环境等方面考虑，同时为了建设节水型企业，选矿生产废水均需要净化处理并最大程度地循环使用。由于水质优劣是影响选矿效果的关键因素，直接关系到生产成本和经济效益，为了满足正常生产的需要，必须对生产废水及循环水进行检测。
目前，对于选矿企业生产废水及循环水检测的手段主要分为两类，一类是人工取样检测，另一类是使用检测设备。
选厂循环水大井及净水池多在室外，人工取样需要安排工作人员定时前往现场进行取样作业，然后取回实验室进行测定，费时费力，且检测结果存在明显的延时性与滞后性，而现场实际生产中多采用肉眼观察方式，凭经验判断水质好坏，而且主观性太强，难以提供准确的水质参数。
选厂循环水大井及净水池中的水体通常处于流动状态，而检测设备往往针对于静止水体，水体的流动会对检测结果产生较大影响，因此现场架设检测设备时，往往需要开辟检测池，定时抽取循环水进行检测。且现场架设检测设备存在仪器搬运困难、不易安置等问题，还需要进行防风防雨遮挡，操作繁杂，维护难度大。如果更换检测地点，则需要对设备进行拆除、转移和重新安置，增大了工作困难。
发明内容
本发明提供了一种操作简单、检测值准确可靠水体密度检测系统及方法。
为了实现上述目的，本发明采用如下所述的技术方案：
本发明的一种水体密度检测系统，其特征在于：包括工作箱、设置在工作箱内的水体测量模块、PLC控制模块、水样取放模块及配套管道；
所述的工作箱由上盖板、右侧立板、左侧立板、下底板、后背板和正面三扇门组成的长方体箱体结构，在工作箱内设有纵向隔板和横向隔板，将工作箱划分成检测区、PLC控制区和水样取放装置区，所述的正面三扇门为设置在检测区正面的门A、设置在PLC控制区的门B和设置在水样取放装置区的门C，在纵向隔板和横向隔板上均开有用于穿线的穿线孔，在纵向隔板下方开有用于连接软管的管道孔，所述的水体测量模块位于工作箱内纵向隔板左侧，所述PLC控制模块位于纵向隔板右侧的横向隔板的上方，所述水样取放模块位于横向隔板的下方，在工作箱的右侧立板上部固定按装有电源线接线盒，在工作箱的右侧立板下部开有进水管和出水管，所述的工作箱的下底板底部四周固定安装有四个支撑脚；
所述的水体测量模块包括测量罐、测量罐封顶盖、液位感应器、压差密度计、测量罐进水口和测量罐出水口，
所述的测量罐为长筒形罐体，通过支撑环垂直固定在工作箱的左侧立板和纵向隔板之间，测量罐底部为半球形，测量罐出水口设置在测量罐底部中心位置，为L型出水口，测量罐进水口设置在测量罐下方侧面，测量罐出水口口径大于测量罐进水口口径，所述的测量罐封顶盖安装在测量罐顶端罐口位置，所述的压差密度计为倒L形结构，其短边端设置在测量罐上，长边插入测量罐内，在压差密度计的长边上设有高位压力传感器和低位压力传感器，所述的液位感应器为电子式液位开关，水平安装在测量罐罐体侧上方；
所述的水样取放模块包括电动阀和小型自吸泵及连接管，所述的电动阀左端口安装在测量罐出水口上，所述的电动阀右端口通过连接管a与出水管内端口相连，出水管外端口连接有排水软管，所述的小型自吸泵固定安装在横向隔板下面，小型自吸泵出口通过连接管b与测量罐进水口相连，小型自吸泵进口通过连接管c与进水管内端口相连，进水管外端口连接进水软管；
所述的PLC控制模块包括PLC控制箱和控制面板，所述的PLC控制箱固定安装在横向隔板上方，所述的控制面板的屏幕固定安装在工作箱正面的门B上，所述的压差密度计、液位感应器、电动阀、小型自吸泵均与所述的PLC控制模块电性连接。
优选地，在所述的测量罐封顶盖与测量罐顶端罐口采用防腐膜片法兰或螺纹式安装，在测量罐封顶盖上留有排气孔。
优选地，所述的压差密度计的高位压力传感器与低位压力传感器距离控制在600~800mm，低位压力传感器高于测量罐出水口为200mm。
本发明的一种水体密度检测方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1：将工作箱安置在适当位置，将进水软管通入待测水源，连接电源线并启动装置；
步骤2：操作控制面板显示初始化程序，设置系统时间；
步骤3：设置抽水放水循环时间最少为5min；
步骤4：通过PLC控制箱启动电动阀，启动时间为1min，确保测量罐中水体排空；
步骤5：电动阀关闭，同时小型自吸泵接受PLC控制箱控制抽取待测水体；
步骤6：当测量罐中水位达到液位感应器位置时，液位感应器向PLC控制箱反馈信号，则PLC控制箱会停止小型自吸泵运转，否则小型自吸泵将继续抽水；
步骤7：停止小型自吸泵运转后，程序将暂停运行1min，使测量罐中待测液体稳定；
步骤8：压差密度计测定测量罐中水体密度，将数据反馈到PLC控制箱，并显示记录在控制面板上；
步骤9：达到所设置的循环时间后，重复步骤4-8。
优选地，所述的液位感应器工作电压是DC5V-24V，通过内置电子探头对水位进行检测，再由芯片对检测到的信号进行处理，当被测液体的液位到达动作点时，输出DC5V-24V，直接接入PLC控制模块。
本发明的优点是：
1）能够对流动水体进行测量；2）节省劳动力，无需人工亲自对水体密度进行检测和记录，同时也避免了人工测量带来的误差；3）设备高度集成一体，体积小、占地面积小、易于安置，且便于吊运、转场；4）设备智能化，操作简便，测量值及时准确。
附图说明
图1为本发明的系统的装置外观示意图。
图2为本发明系统的各模块内部结构示意图。
图3为本发明利用水体密度检测系统检测水体密度方法的步骤框图。
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-图2所示，本发明的一种水体密度检测系统，其特征在于：包括工作箱、设置在工作箱内的水体测量模块、PLC控制模块、水样取放模块及配套管道；
所述的工作箱由上盖板11、右侧立板12、左侧立板13、下底板14、后背板和正面三扇门组成的长方体箱体结构，在工作箱内设有纵向隔板101和横向隔板102，将工作箱划分成检测区、PLC控制区和水样取放装置区，所述的正面三扇门为设置在检测区正面的门A15、设置在PLC控制区的门B16和设置在水样取放装置区的门C17，在纵向隔板101和横向隔板102上均开有用于穿线的穿线孔，在纵向隔板101下方开有用于连接软管的管道孔，所述的水体测量模块位于工作箱内纵向隔板101左侧，所述PLC控制模块位于纵向隔板101右侧的横向隔板102的上方，所述水样取放模块位于横向隔板102的下方，在工作箱的右侧立板12上部固定按装有电源线接线盒18，在工作箱的右侧立板12下部开有进水管201和出水管202，所述的工作箱的下底板14底部四周固定安装有四个支撑脚19；
所述的水体测量模块包括测量罐21、测量罐封顶盖22、液位感应器23、压差密度计24、测量罐进水口211和测量罐出水口212，所述的测量罐21为长筒形罐体，通过支撑环26垂直固定在工作箱的左侧立板13和纵向隔板101之间，测量罐底部为半球形，测量罐出水口212设置在测量罐底部中心位置，为L型出水口，测量罐进水口211设置在测量罐下方侧面，测量罐出水口212口径大于测量罐进水口211口径，所述的测量罐封顶盖22安装在测量罐21顶端罐口位置，所述的压差密度计24为倒L形结构，其短边端设置在测量罐21上，长边插入测量罐21内，在压差密度计24的长边上设有高位压力传感器251和低位压力传感器252，所述的液位感应器23为电子式液位开关，水平安装在测量罐21罐体侧上方，采用螺纹式安装，高于压差密度计24所带的高位压力传感器251约200mm设置，所述的液位感应器23工作电压是DC5V-24V，通过内置电子探头对水位进行检测，再由芯片对检测到的信号进行处理，当被测液体的液位到达动作点时，输出DC5V-24V，可以直接接入PLC控制模块，所述的压差密度计的高位压力传感器251与低位压力传感器252距离控制在600~800mm，低位压力传感器252高于测量罐出水口212约200mm；
所述的水样取放模块包括电动阀3和小型自吸泵4及连接管，所述的电动阀3左端口安装在测量罐出水口212上，所述的电动阀3右端口通过连接管a623与出水管202内端口相连，出水管202外端口连接有排水软管632可将测量罐21内水体排出，所述的小型自吸泵4固定安装在横向隔板102下面，小型自吸泵4出口通过连接管b622与测量罐进水口211相连，小型自吸泵4进口通过连接管c621与进水管201内端口相连，进水管201外端口连接进水软管631，所述的进水软管631在整个系统运行时通入待测水源；
所述的PLC控制模块包括PLC控制箱51和控制面板52，所述的PLC控制箱51固定安装在横向隔板102上方，所述的控制面板52的屏幕固定安装在工作箱正面的门B16上，所述的压差密度计24、液位感应器23、电动阀3、小型自吸泵4均与所述的PLC控制模块电性连接，并传送4-20mA数字量信号和模拟量信号。
所述的PLC控制箱包含CPU中央处理器、数字量输出模块、数字量输入模块、模拟量输出模块、模拟量输入模块以及电源适配器。为现有技术，在此不作赘述。
所述的电动阀3能接收4-20mA模拟量信号，通过CPU中央处理器控制电动阀3开闭及开启时间。
本发明压差密度计24的密度量程为0~2g/cm3，精度为0.001g/cm3，带有可寻址远程传感高速通道的开放通信协议的两线制4~20mA的传输模式，叠加数字信号即HART协议，且接入PLC控制箱的CPU中央处理器。
本发明在所述的测量罐封顶盖22与测量罐21顶端罐口采用防腐膜片法兰或螺纹式安装，在测量罐封顶盖22上留有排气孔221，其排气孔221的直径为10mm以保证罐内气压与大气压相同。
如图3所示，本发明的一种水体密度检测方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1：将工作箱安置在适当位置，将进水软管631通入待测水源，连接电源线并启动装置；
步骤2：操作控制面板52显示初始化程序，设置系统时间；
步骤3：设置抽水放水循环时间最少为5min；
步骤4：通过PLC控制箱51启动电动阀3，启动时间为1min，确保测量罐21中水体排空；
步骤5：电动阀3关闭，同时小型自吸泵4接受PLC控制箱51控制抽取待测水体；
步骤6：当测量罐21中水位达到液位感应器23位置时，液位感应器23向PLC控制箱51反馈信号，则PLC控制箱51会停止小型自吸泵4运转，否则小型自吸泵4将继续抽水；
步骤7：停止小型自吸泵4运转后，程序将暂停运行1min，使测量罐21中待测液体稳定；
步骤8：压差密度计24测定测量罐21中水体密度，将数据反馈到PLC控制箱51，并显示记录在控制面板52上；
步骤9：达到所设置的循环时间后，重复步骤4-8。
采用本发明的检测方法，操作简便，测量值及时准确。
Claims (5)
1.一种水体密度检测系统，其特征在于：包括工作箱、设置在工作箱内的水体测量模块、PLC控制模块、水样取放模块及配套管道；
所述的工作箱由上盖板、右侧立板、左侧立板、下底板、后背板和正面三扇门组成的长方体箱体结构，在工作箱内设有纵向隔板和横向隔板，将工作箱划分成检测区、PLC控制区和水样取放装置区，所述的正面三扇门为设置在检测区正面的门A、设置在PLC控制区的门B和设置在水样取放装置区的门C，在纵向隔板和横向隔板上均开有用于穿线的穿线孔，在纵向隔板下方开有用于连接软管的管道孔，所述的水体测量模块位于工作箱内纵向隔板左侧，所述PLC控制模块位于纵向隔板右侧的横向隔板的上方，所述水样取放模块位于横向隔板的下方，在工作箱的右侧立板上部固定按装有电源线接线盒，在工作箱的右侧立板下部开有进水管和出水管，所述的工作箱的下底板底部四周固定安装有四个支撑脚；
所述的水体测量模块包括测量罐、测量罐封顶盖、液位感应器、压差密度计、测量罐进水口和测量罐出水口，
所述的测量罐为长筒形罐体，通过支撑环垂直固定在工作箱的左侧立板和纵向隔板之间，测量罐底部为半球形，测量罐出水口设置在测量罐底部中心位置，为L型出水口，测量罐进水口设置在测量罐下方侧面，测量罐出水口口径大于测量罐进水口口径，所述的测量罐封顶盖安装在测量罐顶端罐口位置，所述的压差密度计为倒L形结构，其短边端设置在测量罐上，长边插入测量罐内，在压差密度计的长边上设有高位压力传感器和低位压力传感器，所述的液位感应器为电子式液位开关，水平安装在测量罐罐体侧上方；
所述的水样取放模块包括电动阀和小型自吸泵及连接管，所述的电动阀左端口安装在测量罐出水口上，所述的电动阀右端口通过连接管a与出水管内端口相连，出水管外端口连接有排水软管，所述的小型自吸泵固定安装在横向隔板下面，小型自吸泵出口通过连接管b与测量罐进水口相连，小型自吸泵进口通过连接管c与进水管内端口相连，进水管外端口连接进水软管；
所述的PLC控制模块包括PLC控制箱和控制面板，所述的PLC控制箱固定安装在横向隔板上方，所述的控制面板的屏幕固定安装在工作箱正面的门B上，所述的压差密度计、液位感应器、电动阀、小型自吸泵均与所述的PLC控制模块电性连接。
2.根据权利要求1所述的水体密度检测系统，其特征在于：在所述的测量罐封顶盖与测量罐顶端罐口采用防腐膜片法兰或螺纹式安装，在测量罐封顶盖上留有排气孔。
3.根据权利要求1所述的水体密度检测系统，其特征在于：所述的压差密度计的高位压力传感器与低位压力传感器距离控制在600~800mm，低位压力传感器高于测量罐出水口为200mm。
4.一种水体密度检测方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1：将工作箱安置在适当位置，将进水软管通入待测水源，连接电源线并启动装置；
步骤2：操作控制面板显示初始化程序，设置系统时间；
步骤3：设置抽水放水循环时间最少为5min；
步骤4：通过PLC控制箱启动电动阀，启动时间为1min，确保测量罐中水体排空；
步骤5：电动阀关闭，同时小型自吸泵接受PLC控制箱控制抽取待测水体；
步骤6：当测量罐中水位达到液位感应器位置时，液位感应器向PLC控制箱反馈信号，则PLC控制箱会停止小型自吸泵运转，否则小型自吸泵将继续抽水；
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步骤8：压差密度计测定测量罐中水体密度，将数据反馈到PLC控制箱，并显示记录在控制面板上；
步骤9：达到所设置的循环时间后，重复步骤4-8。
5.根据权利要求5所述的水体密度检测方法，其特征在于：所述的液位感应器工作电压是DC5V-24V，通过内置电子探头对水位进行检测，再由芯片对检测到的信号进行处理，当被测液体的液位到达动作点时，输出DC5V-24V，直接接入PLC控制模块。
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