CN1196477A

CN1196477A - 一种固体物料流量测量方法及装置

Info

Publication number: CN1196477A
Application number: CN 97104778
Authority: CN
Inventors: 黄敏成
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-04-15
Filing date: 1997-04-15
Publication date: 1998-10-21

Abstract

本发明公开了一种固体物料的流量测量方法及装置。利用应变式测力传感器直接检测物料冲击在检测板上所产生的冲击力的重力分量来测量流量。按照该方法所设计的冲击重量式流量计由检测部分、整流装置、校验部分和工作管路组成,检测板背后与力—电转换装置的应变式测力传感器接触。其检测方法简单,测量反应精度高,适用性广。测量装置具有测量反应快、整体体积小、重量轻、零点稳定和适用温度范围宽的优点。

Description

一种固体物料流量测量方法及装置

本发明属于物料流量测量方法及装置领域，特别是涉及一种流动固体物料的流量测量方法及根据该方法而设计的冲击重力式流量计，

目前固体物料流量测量均为冲板式流量计，根据力学原理进行工作的。其方法为：固体物料通过给料装置在一定的高度自由下落，冲击在倾斜的检测板上所产生的力与被测瞬时物料的流量成正比。目前，许多冲板式流量计是用整形管限制物料，使物料接近自由下落，通过检测板上受到的冲击力的水平分量或垂直分量，使差动变压器式位移测力传感器产生电压信号作积算信号，由此来测定所下落的固体物料的流量大小。由于采用位移测力传感器检测检测板上受到的冲击力的水平分量或垂直分量所引起的位移信号，因此系统要有一定的高度，检测板要有相当的长度，同时需要较为复杂精细的力传递系统，使用时校正复杂，计量误差大。

中国专利ZL922177317公开了一种悬挂竖直冲板式流量计，该流量计通过电阻应变式测力传感器，检测物料冲击在悬挂竖直的检测板上受到的冲击力的水平分量，对固体物料流量进行检测。其测量方法是利用悬挂杆和悬挂索来悬挂检测板，仍对冲击力的水平分量进行检测，其检测方法影响因素多，系统精度低，难以达到较高的计量精度。

本发明的目的是提供一种利用应变式测力传感器直接检测物料冲击在检测板上所产生的冲击力的重力分量来测量流量的测量方法。

本发明的另一目的是提供一种采用高精度应变式测力传感器作检测元件，可连续自动检测固体物料的流量的冲击重力式流量计。

本发明的目的是采用下面方式实现的：固体物料流量测量方法，包括检测部分、整流装置、校验部分和工作管路，检测部分由检测板和力一电转换装置组成，力一电转换装置中选用应变式测力传感器作检测元件，检测固体物料冲击在检测板上产生的冲击力的重力分量。

根据测量方法设计的装置，包括检测部分、整流装置、校验部分和工作管路，检测部分由检测板和力一电转换装置组成，整流装置包括阻流板、导向板、导流管、旁通门和旁流槽。检测板背后与力一电转换装置的应变式测力传感器的接触杆接触。应变式测力传感器可以选用悬臂梁式测力传感器。

采用这种检测方法简单，测量反应快，精度高，适用性广。由于采用了高精度的应变式测力传感器作为冲击重力式流量计的力—电转换元件，利用微应变原理检测物料的流量，使得整流装置及积算信号后处理更为方便，对系统的高度和检测板长度无特殊要求，大大减小了系统的测量误差。整个测量装置具有测重力反应快、整体体积小、重量轻，零点稳定、适用温度范围宽的优点。

下面结合附图对本发明作详细描述。

图1为本发明的原理示意图。

图2为本发明检测板的受力分解图。

图3为本发明所检测的物料在检测板上的速率分解图。

图4为本发明的装置结构示意图。

本发明的工作原理为：物料从一定高度h的给料机上自由落下时，在险测板上产生的冲击力F₀的重力分量F_w与该物料的瞬时重量流量G成比例关系。用数学式表示如下：

1.检测板上受到的冲击力F₀的垂直于检测板的垂直分量F₁：

F_{1} = \frac{G}{g} u 1 (1 + \frac{V_{1}}{u 1})

式中u₁：对检测板的冲击速率

v₁：到检测板后的回跳速率设v₁/u₁＝e，e定义为回弹系数。对冲击速率u考虑空气阻力、采用系数k(0＜k＜1)时，则为：

u 1 = u \cdot \cos θ = k \sqrt{2 gh} \cdot \cos θ

于是F₁可写成：

F_{1} = k (1 + e) G \sqrt{\frac{2 h}{g}} \cos θ = AG \sqrt{\frac{2 h}{g}} \cos θ

式中θ：检测板的倾斜角

系数A＝k(1+e)所以，重力分量F_1w为：

F_{1 w} = F_{1} \cos θ = AG \sqrt{\frac{2 h}{g}} \cos^{2} θ

2.检测板上受到的冲击力F₀的平行于检测板的水平分量F₂：

F_{2} = \frac{G}{g} u 2 (1 - \frac{V_{2}}{u 2})

设v₂/u₂＝β，这是与摩擦有关的系数，即：

F_{2} = k (1 - β) G \sqrt{\frac{2 h}{g}} \cdot \sin θ = BG \sqrt{\frac{2 h}{g}} \cdot \sin θ

式中系数B＝k(1-β)于是，重力分量F_2w可以表示为：

F_{2 w} = F_{2} \sin θ = BG \sqrt{\frac{2 h}{g}} \sin^{2} θ

3.检测板上发生滞留现象时

物料粒子落到检测板回跳后，沿着板面流下，在板面上滞留物料的重量φ可表示为：

φ = G \frac{l}{v}

式中1：检测板上物料运动(下滑)的长度

ν：检测板上物料运动(下滑)的平均速率

由于φ的重力作用，在垂直于检测板上有一正压力。由斜面上力的分解可知P_正＝φcosθ，则由此产生的摩擦力f＝μP_正＝μφcosθ(μ为摩擦系数)，则f的重力分量f_w可表示为：

f_{w} = f \cdot \sin θ = G \frac{lμ}{v} \cos θ \sin θ = G \frac{lμ}{2 v} \sin 2 θ

式中μ为摩擦系数4.检测板上受到的物料的所有重力分量：

F_w＝F_1w+F_2w-f_w

= G (A \sqrt{\frac{2 h}{g}} \cos^{2} θ + B \sqrt{\frac{2 h}{g}} \sin^{2} θ - \frac{lμ}{2 v} \sin 2 θ)

因此，只要物料落下的高度h，检测板倾角θ，物料在板上运动的长度1以及物料的特性一定，检测板所受到的重力F_w与物料的瞬时重量流量G成比例关系。所以，可根据上述理论用测力传感器制作流量计。

根据上述理论，在冲板式流量计的基础上，发明了一种采用应变式测力传感器直接检测物料冲击在检测板上所产生的冲击力的重力分量来测量流量的测量方法。

根据上述方法，设计了一种冲击重力式流量计，由整流装置、检测部分、校验部分和工作管路组成。整流装置包括阻流板5、导向板12、导流管7、旁通门6和旁流槽11。检测部分包括检测板2，检测板背后的接触杆3与应变式测力传感器4，后可连接微机控制积算仪以及微型打印机。物料从给料器1中下落，经阻流板5、导向板12下落到检测板2上，在检测板上产生的冲击力，由接触杆3传递给应变式测力传感器4，检测到的重力作积算信号由微机控制积算仪进行计量。物料从工作管路8中流出，或经校验门9流向校验管路10用于流量校验。

冲击重力式流量计的测力传感器可选用悬臂梁式测力传感器，也可选用称重传感器或其它测力传感器，但所选用的应变式测力传感器的精度要满足于冲击重力式流量计的系统精度要求。

由于选择了高精度的测力传感器，使得以后的整流装置及微机积算仪的软件设计带来方便。板的高度无特殊要求，整个流量计的测量精度、抗震动性能及可靠性都比目前使用的冲板式流量计好。

检测板θ角的确定主要考虑在相同流量下，作用在检测板上的力的大小、物料是否容易粘附和物性变化对测量结果的影响等。一般θ角取60°为宜。

该装置可采用开环控制，简化了复杂的闭环控制，提高了可靠性和精度。

Claims

1.一种固体物料流量测量方法，包括检测部分、整流装置、校验部分和工作管路，检测部分由检测板和力—电转换装置组成，其特征在于：力一电转换装置中选用应变式测力传感器作检测元件，检测固体物料冲击在检测板上产生的冲击力的重力分量。

2.实现权利要求1所述的测量方法的装置，包括检测部分、整流装置、校验部分和工作管路，检测部分由检测板(2)和力—电转换装置组成。整流装置包括阻流板(5)、导向板(12)、导流管(7)、旁通门(6)和旁流槽(11)，其特征在于：检测板(2)背后与力—电转换装置的应变式测力传感器(4)的接触杆(3)接触。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所选用的应变式测力传感器为悬臂梁式测力传感器。