CN207716949U - 连续胶球计数与胶球形态监测设备 - Google Patents

Abstract

连续智能胶球计数与胶球形态监测设备包括灌体，在灌体上表面设有快开端盖、三通管Ⅰ和图像采集装置，三通管Ⅰ竖管与灌体连通，三通管Ⅰ横管的两端分别设有泄压进气阀和上水位检测装置；在灌体的中部设有收球网和进球管道，收球网的四周布设有高度检测装置，收球网的底部设有执行机构；在灌体下部设有发球机构、注水管道、排水管道、注水阀，在排水管道与灌体之间设有三通阀Ⅱ，三通阀Ⅱ的竖管上设有下水位检测装置，在排水管上依次设有排水阀、计量泵、压力表Ⅰ和流量计。能快速准确判断胶球个数，节约大量劳动力，同时通过摄像头不同角度拍摄的图片，在回放可以看到胶球体积的变化及收球罐体内的杂质，对运行中的胶球形成进行有效的监测。

Description

连续胶球计数与胶球形态监测设备

技术领域

本实用新型涉及工业水冷壳管式凝汽器（换热器、热交换器等）领域的胶球计数与胶球形态监测设备，尤其涉及一种应用于胶球在线清洗装置上的连续胶球计数与胶球形态监测设备。

背景技术

众所周知，对于面积大于1000平方米以上的水冷壳管式凝汽器，由于水质的原因，大部分都装有在线清洗设备（胶球系统），其原理是利用胶球系统里面的胶球，在循环水流速与压力的作用下，通过胶球与凝汽器管程内表面不断的擦洗，一直保持凝汽器管程内表面的清洁，从而提高工业企业的生产效率，但胶球清洗系统在运行过程中验证其效果好坏的两个最重要的指标：一是收球率，所谓收球率就是：收球率＝（收球数/投球数）*%；二是运行中的胶球形态的变化；胶球形态监测可以监测胶球形体变化的大小及胶球表面泥垢的多少，也可以监测到收球罐体内的杂质，以便管理人员及时处理，从而提高胶球运行的清洗效果；在收球时，依靠人工来计算收球的数量，人工计数要费时费力，时间一长也会出现计数出错的问题；也有通过光电管路的胶球计数器来计算收球数量的，但存在错读与误读、计数准确率低、故障率高、计数时间长，水阻力大、结构复杂等因素，同时通过光电管路的胶球计数器来计算收球数量的也不能对每天运行中的胶球的状态进行监测。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的人工计数费时费力，时间一长易出现计数出错的问题，以及通过光电管路的胶球计数器来计算收球数量的，但存在错读与误读、计数准确率低、计数时间长，水阻力大、结构复杂等问题，同时通过光电管路的胶球计数器来计算收球数量的也不能对每天运行中的胶球的状态进行监测，而提供一种用于胶球清洗装置上的胶球计数与胶球形态监测的方法及系统。

为实现本实用新型目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种连续胶球计数与胶球形态监测设备，包括灌体，在灌体上表面密封设有快开端盖、三通管Ⅰ和图像采集装置，所述三通管Ⅰ的竖管与灌体连通，三通管Ⅰ的横管的两端分别设有泄压进气阀和上水位检测装置；在灌体的中部设置有收球网和进球管道，收球网的四周布设有高度检测装置，收球网的底部设置有执行机构；在灌体的下部设置有发球机构、注水管道和排水管道，所述发球机构包括接球仓和与接球仓连通的发球管道，接球仓的口径大于执行机构的口径，所述注水管道上设有注水阀，在排水管道与灌体之间设有三通阀Ⅱ，三通阀Ⅱ的竖管上设有下水位检测装置，在排水管上依次设有排水阀、计量泵、压力表Ⅰ和流量计；所述图像采集装置、泄压进气阀上水位检测装置、高度检测装置、执行机构、发球机构、注水阀、排水阀、下水位检测装置、流量计、压力表Ⅰ和计量泵均与控制器连接。

在灌体至少设置一个中间水位检测装置。

在所述排水管道上还设有压力表Ⅱ，压力表Ⅱ设置在排水阀和计量泵之间。

所述执行机构包括阀门，主要是执行开与关的功能，在胶球在线清洗系统运行时，阀门为开的状态，停止运行时，阀门为关的状态。

所述接球仓为漏斗形接球仓。

所述的图像采集装置包括摄像头和图像处理器，摄像头与图像处理器的信号输入端相连，图像处理器的信号输出端与控制器的信号输入端相连；所述摄像头的感光部位为CCD传感器。

所述控制器可为PLC控制器，或为DCS控制器，或为DSP控制器。

所述收球网为不锈钢收球网，所述发球机构为不锈钢发球机构。

所述高度检测装置为高度传感器，或者为激光测高仪，或者为超声波测高仪。

所述上水位检测装置、中间水位检测装置和下水位检测装置均为液位传感器，或者均为电极式液位计。

采用上述方案的本实用新型具有以下的优点：

在本实用新型的收球网下部设置的执行机构和与执行机构配合使用的发球机构，两机构的设置可以使本发明与胶球在线清洗装置串联，进而可以根据凝汽器的实际情况，在控制器上进行设定，连续循环几次，或循环多久，停止对凝汽器进行清洗，控制器通过执行机构阻止胶球进入发球机构，控制器在启动图像采集装置、高度检测装置和流量计采集相关数据，采集的相关数据由控制器处理后与控制器原有的样本数据进行比对，最后快速的得出剩余的完整球的个数是多少，进而判断需要补给多少胶球，以备下次清洗凝汽器使用，同时本发明也能够对每天运行中的胶球的状态进行监测。

附图说明

图1为本实用新型提供一种连续胶球计数与胶球形态监测设备实施例的结构示意图。

图2为本实用新型提供一种胶球计数与胶球形态监测设备实施例的运用流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型做进一步说明，以便本领域技术人员能更好地理解本实用新型技术方案。

本实用新型提供一种连续胶球计数与胶球形态监测设备实施例，如图1所示，包括灌体1，在灌体1上表面密封设有快开端盖2、三通管Ⅰ3和图像采集装置7，所述三通管Ⅰ3的竖管与灌体1连通，三通管Ⅰ3的横管的两端分别设有泄压进气阀5和上水位检测装置4；在灌体1的中部设置有收球网8和进球管道10，收球网8的四周布设有高度检测装置9，收球网8的底部设置有执行机构21，执行机构21为电控阀门；在灌体1的下部设置有发球机构、注水管道22和排水管道11，所述发球机构包括接球仓24和与接球仓连通的发球管道13，接球仓的口径大于执行机构的口径，所述注水管道22上设有注水阀23，在排水管道11与灌体1之间设有三通阀Ⅱ31，三通阀Ⅱ31的竖管上设有下水位检测装置6，在排水管上依次设有排水阀12、计量泵16、压力表Ⅰ15和流量计14；所述图像采集装置7、泄压进气阀5、上水位检测装置4、高度检测装置9、执行机构21、发球机构、注水阀23、排水阀12、下水位检测装置6、流量计14、压力表Ⅰ15和计量泵16均与控制器连接。高度检测装置4为高度传感器，或者为激光测高仪，或者为超声波测高仪；上水位检测装置4、中间水位检测装置20和下水位检测装置6均为液位传感器，或者均为电极式液位计；所述接球仓24为漏斗形接球仓，与其它形状的接球仓相比，漏斗形状上宽，下窄，上宽，当收球网的执行机构打开放行胶球时，漏斗形的接球仓可以有续将胶球接收至发球机构；下窄可以使落入接球仓的胶球有次序的从发球机构的出球口进入凝汽器，从而顺利进行清洗凝汽器管程。

众所周知，压力表用来测量和指示排水管道内压力的大小，压力表可以告知监控人员管道的实际承压，避免因压力过大导致的管道炸裂引起的危机安全。本实施例在计量泵16的进口设置了压力表Ⅰ15，压力表Ⅰ15可以监测计量泵的运行情况，监控人员根据控制器采集的相关信息及时分辨出计量泵16是否处于正常运行状态，同时在某些时候还可以作为计量泵能力的一个标志，因而在计量泵的出口设置一个灵敏、准确的压力表，以便监控人员根据相关信息正确的操作设备，确保设备能够安全、经济的运行。

在本实施例中的排水管道11上还设有压力表Ⅱ18，压力表Ⅱ18设置在排水阀12和计量泵16之间。如果仅在计量泵16的出口设置压力表Ⅰ15，当压力表Ⅰ15失灵时，无法将设备运行的状态传递出来，因此，本实施例不仅在计量泵16的出口设置了压力表Ⅰ15，在计量泵的进口还设置了压力表Ⅱ18，压力表Ⅱ18的作用与压力表Ⅰ15的作用相同。当压力表Ⅰ15出现故障时，压力表Ⅱ18仍可以监测相关数据，仍旧能保证设备安全经济的运行，综上所述，相比一个压力表，两个压力表相互配合能有效保证设备安全经济的运行。

本实施例在灌体1中间设置一个中间水位检测装置20，设计人员也可根据实际需求将中间水位检测装置20个数设置为任意正整数个。中间水位检测装置20的设置有如下优点：当终止对凝汽器清洗后，启动胶球计数与胶球形态监测系统对胶球进行计数过程中，胶球计数与胶球形态监测系统中的控制器控制排水阀12打开，在排水的过程中，中间水位检测装置20可以协同上下水位检测装置6检测灌体1的水位在规定的时间内是否正常下降，若中间水位检测装置一直检测不到水位下降，监控人员通过相关信息判断是否出现故障，进而进行相关的处理。

本实施例中的图像采集装置包括摄像头和图像处理器，摄像头与图像处理器的信号输入端相连，图像处理器的信号输出端与控制器的信号输入端相连；摄像头的感光部位为CCD传感器。

本实施例中的控制器为数字信号处理器，与其它控制器相比，数字信号处理器的有如下优点：软件可实现，灵活性强，可靠性高，精度高，尤其是可将大量复杂的处理通过软件来实现，这样的软件可以在计算机上运行，也可以在数字信号处理器上运行，因此，可以缩小系统的体积，提高了系统的可靠性、稳定性。控制器也可为PLC控制系统，PLC除了具有其它处理器的优点外，相对而言，PLC控制系统的可靠性更强，可以根据实际情况进行选定；除此之外，控制器也可为DCS控制器。

本实施例中的收球网8为不锈钢收球网，所述发球机构为不锈钢发球机构，与其它材质的收球网相比，不锈钢收球网不会产生腐蚀、点蚀、锈蚀或磨损的优点，可适用于恶劣环境（湿、酸碱等户内外环境）下。

当胶球在线清洗系统清洗时间既将结束时，控制器首先判断存放胶球罐体内水的体积是否达到上水位检测装置的位置，当罐体内水的体积高度达到上水位检测装置的位置时，终止对凝汽器清洗；由控制器启动胶球计数系统，开始排出罐体内的水，当罐体内水的体积下降到下水位检测装置位置时，胶球计数系统停止排水，控制器控制图像采集装置、高度检测装置、流量计和计量泵等采集相关数据，上述检测装置检测到的相关数据经数据采集系统传递给控制器，控制器对相关数据处理后与控制器原有的样本数据进行计算与比对，进而快速准确地得出胶球的个数。

为了使本领域技术人员更好的理解本发明提供一种胶球计数与胶球形态监测设备实施例，现对控制器如何处理检测装置获取的相关数据进行简要描述：

第一步，控制器根据流量计14和计量泵16可获取放有N个胶球的灌体所排出的水的体积，记作V水，每个胶球的体积记作V胶，灌体的体积在胶球计数系统智能学习时已经获知，记作V灌，胶球的个数记作N，N=（V灌-V水）/V胶；第二步，控制器控制图像采集装置7和高度检测装置9采集排水后胶球堆积的数据并对数据进行处理。随后，控制器将第一步和第二步处理的数据与控制器原有的样本数据进行计算与比对，从而从两方面快速准确的得出胶球的个数。

说明书上一段所提及的样本数据由以下步骤得到，具体如下：

步骤101，控制器远程控制注水阀和泄压进气阀5打开，排水阀12和计量泵16关闭，将盛放胶球的罐体注满水，控制器远程控制注水阀关闭；

步骤102，控制器远程控制排水阀12、计量泵16打开，流量计14检测步骤101的排水流量，控制器将由流量计14传递过来的排水流量处理后存储到控制器中，控制器远程控制泄压进气阀5、排水阀12、计量泵16关闭；

步骤103，将浸湿的胶球放到罐体1后，控制器远程控制注水阀和泄压进气阀5打开，排水阀12和计量泵16关闭，将盛放胶球的罐体1注满水，控制器远程控制注水阀23关闭；

步骤104，控制器远程控制排水阀12打开，流量计14检测步骤103的排水流量，控制器将由流量计传递过来的排水流量处理后存储到控制器中，控制器远程控制泄压进气阀5、排水阀12、计量泵16关闭；

步骤105，高度检测装置9检测步骤104排水后胶球堆积高度，控制器将高度检测装置9采集的数据处理后控制器中；

步骤106，图像采集装置7采集步骤104排水后胶球堆积高度的平面进行拍照，控制器将图像采集装置7采集的图片处理后存储到控制器中；

步骤107，当胶球的个数为N₀时，对步骤103至步骤106重复N次；

步骤108，当胶球的个数为N₁个时，对步骤103至步骤106重复N次；

步骤108，当胶球的个数为N₂个时，对步骤103至步骤106重复N次；

步骤N，当胶球的个数为N_N个时，对步骤103至步骤106重复N次。

当对凝汽器的清洗结束后，控制器控制执行机构，使胶球进入收球网8，随后，控制器启动对胶球进行计数，具体流程如下。

如图2所示，控制器发起注水指令，远程控制注水阀23和泄压进气阀5打开，盛放胶球的罐体1中的液面开始上升，当触及到上水位检测装置4，说明灌体1注满水，上水位检测装置4将注入停止信号传递给控制器，控制器远程控制注水阀23关闭，并发出排水阀12和计量泵16均打开的指令，排水开始，中间水位检测装置20和下水位检测装置6会检测到水位下降的相关信息，流量计14会将检测的相关数据传递给控制器，控制器进行处理并记录到数据存储单元，当下水位检测装置6检测不到排水信号时，说明排水结束，下水位检测装置6将排水停止的信号传递给控制器，控制器发出排水阀12关闭、泄压进气阀5和计量泵16均关闭的指令；控制器控制高度检测装置9检测排水后胶球堆积高度，以及控制图像采集装置7采集排水后胶球堆积高度胶球平面的图像；由初始（计数系统调试时）测得罐体内（罐体内没有胶球）上、下水位检测装置之间的水的体积减去此次排出水的体积，由胶球计数控制器对采集的相关信息处理后与控制器在智能学习过程中存储的数据进行比对，同时由初始（计数系统调试时）测得罐体内（罐体内没有胶球）上、下水位检测装置之间的水的体积减去此次排出水的体积除以单个胶球的体积，进而从两方面判断胶球个数，并相互进行验证，达到双保险的目的。

在现有胶球在线清洗设备中，进行胶球计数时，有的通过人工来计算收球的数量，人工计数要费时费力，时间一长也会出现计数出错的问题；也有的通过光电管路的胶球计数器来计算收球数量的，但存在错读与误读、计数准确率低、故障率高、计数时间长，水阻力大、结构复杂等因素，同时通过光电管路的胶球计数器来计算收球数量的也不能对每天运行中的胶球的状态进行监测。采用上述方案的实施例能迅速准确的判断胶球个数，能有效节约大量的劳动力；因本实施例通过控制器智能学习，存储三个固定不变的参数，在实际运用中，通过本实施例采集的实时数据与数据存储单元内的VN、HN以及胶球堆积高度为HN的平面图片进行比对，即可快速准确的得出胶球的个数，同时上述方案也能对每天运行中的胶球的状态进行监测。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种连续胶球计数与胶球形态监测设备，其特征在于：包括灌体，在灌体上表面密封设有快开端盖、三通管Ⅰ和图像采集装置，所述三通管Ⅰ的竖管与灌体连通，三通管Ⅰ的横管的两端分别设有泄压进气阀和上水位检测装置；在灌体的中部设置有收球网和进球管道，收球网的四周布设有高度检测装置，收球网的底部设置有阀门；在灌体的下部设置有发球机构、注水管道和排水管道，所述发球机构包括接球仓和与接球仓连通的发球管道，接球仓的口径大于执行机构的口径，所述注水管道上设有注水阀，在排水管道与灌体之间设有三通阀Ⅱ，三通阀Ⅱ的竖管上设有下水位检测装置，在排水管上依次设有排水阀、计量泵、压力表Ⅰ和流量计；所述图像采集装置、泄压进气阀、上水位检测装置、高度检测装置、执行机构、发球机构、注水阀、排水阀、下水位检测装置、流量计、压力表Ⅰ和计量泵均与控制器连接。

2.根据权利要求1所述的连续胶球计数与胶球形态监测设备，其特征在于：在灌体上至少设置一个中间水位检测装置。

3.根据权利要求1所述的连续胶球计数与胶球形态监测设备，其特征在于：在所述排水管道上还设有压力表Ⅱ，压力表Ⅱ设置在排水阀和计量泵之间。

4.根据权利要求1所述的连续胶球计数与胶球形态监测设备，其特征在于：所述接球仓为漏斗形接球仓。

5.根据权利要求1所述的连续胶球计数与胶球形态监测设备，其特征在于：所述的图像采集装置包括摄像头和图像处理器，摄像头与图像处理器的信号输入端相连，图像处理器的信号输出端与控制器的信号输入端相连；所述摄像头的感光部位为CCD传感器。

6.根据权利要求1所述的连续胶球计数与胶球形态监测设备，其特征在于：所述控制器可为PLC控制器，或为DCS控制器，或为DSP控制器。

7.根据权利要求1所述的连续胶球计数与胶球形态监测设备，其特征在于：所述收球网为不锈钢收球网，所述发球机构为不锈钢发球机构。

8.根据权利要求1所述的连续胶球计数与胶球形态监测设备，其特征在于：所述高度检测装置为高度传感器，或者为激光测高仪，或者为超声波测高仪。

9.根据权利要求1-8任一所述的连续胶球计数与胶球形态监测设备，其特征在于：所述上水位检测装置、中间水位检测装置和下水位检测装置均为液位传感器，或者均为电极式液位计。