CN209570242U - 一种用于火力发电多功能双介质测量装置 - Google Patents
一种用于火力发电多功能双介质测量装置 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型涉及一种用于火力发电多功能双介质测量装置，包括多参数多功能测量仪、端子箱、工业计算机和PLC控制系统，多参数多功能测量仪通过固定法兰固定在容纳火力发电燃料罐的顶部，多参数多功能测量仪包括磁性液位传感器、与磁性液位传感器分别连接的主控器及显示仪表，磁性液位传感器伸入火力发电燃料罐内，主控器、显示仪表设于火力发电燃料罐的外部，主控器内设有单片机，磁性液位传感器外设有一体成型的保护罩，多参数多功能测量仪的另一端与端子箱连接，端子箱与工业计算机连接，工业计算机与PLC控制系统连接，工业计算机上设有触摸屏。与现有技术相比，本实用新型具有可实现高精度液位、料位混合测量、节约成本、防干扰等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及火力发电测量技术设备领域，尤其是涉及一种用于火力发电多功能双介质测量装置。
背景技术
在火力发电多年以来的发展历程中，液位、料位的测量工艺已日渐趋于成熟，然而就目前来说，还未有一项技术可以做到同时检测同一容器内的物料及液体体积，即双介质测量。对于诸多电厂的化学部门而言，由于树脂和水同时存在于同一反应塔内，树脂罐内的液位、料位检测便一直是个难以解决的技术问题。现在绝大多数的电厂一般采用连通管式液位计，然后需要多次人工介入和观察液位料位，或采用雷达、超声波等技术对液位料位分别检测，浪费成本且在实际应用中都存在易受干扰等问题，无法满足复杂的工艺要求。
实用新型内容
本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种实现高精度混合测量、直接反馈原水效果、可网络化管理的用于火力发电多功能双介质测量装置。
本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种用于火力发电多功能双介质测量装置，用于对火力发电燃料罐的液体介质和固体颗粒介质进行混合检测，该装置包括多参数多功能测量仪、端子箱、工业计算机和PLC控制系统，所述的多参数多功能测量仪通过固定法兰固定在容纳火力发电燃料罐的顶部，所述的多参数多功能测量仪包括磁性液位传感器、与磁性液位传感器分别连接的主控器及显示仪表，所述的磁性液位传感器伸入火力发电燃料罐内，主控器、显示仪表设于火力发电燃料罐的外部，所述的主控器内设有单片机，所述的磁性液位传感器外设有一体成型的保护罩，所述的多参数多功能测量仪的另一端与端子箱连接，端子箱与工业计算机连接，所述的工业计算机与PLC控制系统连接，所述的工业计算机上设有触摸屏。
优选地，所述的磁性液位传感器采用巨磁电阻呈电桥结构的GMR磁场传感器。
优选地，所述的保护罩采用聚四氟乙烯保护罩。
优选地，多参数多功能测量仪与端子箱之间、工业计算机与PLC控制系统之间采用RS-485总线方式进行网络通信。
优选地，所述的多参数多功能测量仪的另一端通过RS485及4～20mA信号线与端子箱连接。
优选地，所述的工业计算机通过4～20mA信号线与PLC控制系统连接。
优选地，所述的显示仪表包括多个容积表。
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
(1)本实用新型装置利用磁性液位传感器来间接反映介质体积的变化，进而实现液体介质和固体颗粒介质的混合测量，根据各介质层含水率分布状况，结合每个容积表，实时监测燃料罐内的贮油量，实现自动盘库功能，精度可达1.0％，通过电场、磁场来间接反映介质体积的变化，有效提高了现阶段对树脂反应塔等设备的检测精度，具有很大的实用性；
(2)本实用新型的磁性液位传感器外采用聚四氟乙烯保护罩，可以满足各种测量环境，酸性碱性等各种复杂测量环境，避免了受干扰问题；
(3)现有技术需要多次人工介入和观察进行检测，采用本实用新型装置的工作时间可由原来的10小时缩短至7.5小时，可以不依靠人工识别，系统程序控制，利用大大缩短了工作时间，用水量也明显地下降，大大降低了成本；
(4)本实用新型通过将多参数多功能测量仪与端子箱连接，端子箱与工业计算机连接，工业计算机与触摸屏连接，可同时监控多个燃料罐，最多可达128个，且能够与生产系统联动来直接反馈原水效果，为实现脱水工艺真正智能化控制打下良好基础；
(5)采用触摸屏可减轻编程人员的负担，利用屏幕组态来完成复杂的图形学的编程，可为用户提供各种图形的显示，画面颜色的变化，数字的显示以及数据曲线等，大大降低了简化编程的难度；
(6)本实用新型的多参数多功能测量仪通过RS485及4～20mA信号线与端子箱连接，工业计算机通过4～20mA信号线与PLC控制系统连接，工业计算机与触摸屏连接，可提供多种参数输出的485串口输出，传统的画面组态是通过内部通讯生成OPC通讯来进行画面组态，而本实用新型装置的触摸屏的数据量不大，通过485设置通讯参数，来完成单片机和触摸屏进行通讯，能够满足各种参数显示和设置的需求，通过完善的通讯/联网协议，网络化管理，可与其他系统数据共享。
附图说明
图1为巨磁电阻呈电桥结构的GMR磁场传感器的电路结构图；
图2为本实用新型装置的结构示意图；
图中标号所示：
1、多参数多功能测量仪，2、固定法兰，3、磁性液位传感器，4、聚四氟乙烯管保护罩，5、端子箱，6、工业计算机，7、触摸屏，8、PLC控制系统，9、RS485及4～20mA信号线，10、4～20mA信号线，11、树脂罐，12、水，13、树脂。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本实用新型保护的范围。
同种液质状态下所解析出的数据在一小范围内变化，不同液质之间的数据存在相对大小关系，是相对值，相对大小关系是物质的物理特性所决定的，将会一直存在。鉴于空间存在次序、相对值，含水率的计算为：某点的含水率＝(该点的值-介质的值)/(纯水的值-介质的值)*100％。
在一定空间内，介质的变化会引起许多物理量的变化，例如电场、磁场等，都能间接反映并代表介质单位体积及介质特性的变化。利用这一原理，本专利采用矩阵式高精度传感结构、横向定量磁场扫描以及带有识别码纠错功能的定向弱量磁场接收技术来进行测量，把微弱磁通量的变化通过电信号反应出来。首先，实现模拟双介质的料位变化，通过检测、记录其磁场、电场等物理量的变化，观察两者间是否存在对应关系；然后设计制作传感器，利用单片机的有序控制，实时获取电场、磁场物理量的变化信息；最后，将传感器收集到的信息进行分析、计算，按一定的规律进行归一量化处理、转化，就能准确无误地知道介质液位及介质特性的变化，并将其整合成一款专用于多介质测量的分析装置。
基于上述思想，如图1所示，本实用新型涉及一种用于火力发电多功能双介质测量装置，包括多参数多功能测量仪1、端子箱5、工业计算机6、触摸屏7和PLC控制系统8。多参数多功能测量仪1包括磁性液位传感器3、与磁性液位传感器3分别连接的主控器及显示仪表。磁性液位传感器3伸入火力发电燃料罐内，如树脂罐11中；主控器、显示仪表设于树脂罐11的外部；主控器内设有单片机。主控器及显示仪表通过固定法兰2固定在容纳水、树脂的树脂罐11的顶部，磁性液位传感器3伸入树脂罐11内，磁性液位传感器3采用设有与聚四氟乙烯管保护罩4一体成型的GMR磁场传感器。多参数多功能测量仪1的另一端通过RS485及4～20mA信号线9与端子箱5连接，端子箱5与工业计算机6连接。工业计算机6通过4～20mA信号线10与PLC控制系统8连接。工业计算机6上设有触摸屏7，可用于直接观察多参数多功能测量仪1的检测结果。
对于电桥结构的GMR(Giant Magneto Resistive)磁场传感器，如果4个GMR电阻对磁场的响应完全同步，就不会有信号输出。传感器在工作时，“输入端”接入稳定的电压，“输出端”在外磁场的作用下输出电压信号，如图1所示。因此传感器的电压输出为：
U输出＝Uout+-Uout-＝Uin·R3/(R3+R4)-Uin·R2/(R1+R2)
若B为外加磁场，当B在一定范围内增大时，巨磁电阻R1和R3的阻值将会增大，而R2和R4的阻值则会减小，因此，在“输入端”接入工作电压Vcc时，“输出端”就会有电压Vi输出。显然，若R1＝R2＝R3＝R4，则在无外加磁场B的情况下会有：
U输出＝Uout+-Uout-＝0
巨磁阻传感器内的巨磁电阻是同一种结构，即所有四个电阻器的电阻是相同的。正交施加磁场B，使相对的两个巨磁电阻R1、R3的阻值出现一个增量ΔR，而剩下的两个反向放置巨磁电阻的阻值R2、R4将减小ΔR。因此，由全桥输入时的桥路输出特性可知，此时桥路输出的电压为：
U输出＝Uout+-Uout-＝Uin·ΔR/R
作为施加磁场函数的电桥输出U输出被称为传感器的传递函数，传感器的灵敏度S和传递函数的线性范围对于传感器来说是两个重要特征。传感器的灵敏度S为：
在相同场强下，当外磁场方向平行于传感器敏感轴方向时，传感器输出最大。当外磁场方向偏离传感器敏感轴方向时，传感器输出与偏离角度成余弦关系，因此传感器的灵敏度亦有以下关系，即：
S(θ)＝S(0)cos(θ)
本实用新型装置的操作原理为：
1、将巨磁电阻传感器的U+端和U-端接入5V的直流电压；
2、将巨磁电阻传感器水平放在亥姆霍兹线圈磁场的轴线上，使器件的磁感应面与轴线垂直，用直流数字电压表测出巨磁电阻传感器的输出电压Vout(mV)；
3、改变亥姆霍兹线圈内电流的大小，分别测出不同磁感应强度B情况下，巨磁电阻传感器输出电压VB(mV)，作出巨磁电阻传感器输出电压VB(mV)与外磁感应强度B的关系图(在这里，我们用励磁电流IB(A)的强弱代替磁感应强度的强弱)；
4、改变亥姆霍兹线圈“励磁电流”的方向，即交换“励磁电流”的正负极接线柱的位置，重复上述操作；
5、通过线性拟合求出斜率K及计算出巨磁电阻传感器的灵敏度。灵敏度计算公式：斜率/工作电压(mV/(V/A))。
按上述步骤进行一定的规律进行归一量化处理、转化，就能准确无误地知道介质液位及介质特性的变化。
本实用新型利用磁性液位传感器间接反映介质体积的变化，进而实现液位和料位的混合测量，根据各介质层含水率分布状况，结合每个容积表，实时监测燃料罐内的贮油量，实现自动盘库功能；通过电场、磁场来间接反映介质体积的变化，有效提高了现阶段对树脂反应塔等设备的检测精度，具有很大的实用性；单片机具有强大的数据处理、运算、判断功能和完备的运算函数，通过工业计算机可以很容易更准确地判断出物位、水位等，计算出含水率机器它任何用户想要的数据。此外，利用触摸屏可直观反映测量信息及图像，减轻编程人员的负担。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的工作人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (7)
1.一种用于火力发电多功能双介质测量装置，用于对火力发电燃料罐的液体介质和固体颗粒介质进行混合检测，其特征在于，该装置包括多参数多功能测量仪(1)、端子箱(5)、工业计算机(6)和PLC控制系统(8)，所述的多参数多功能测量仪(1)通过固定法兰(2)固定在容纳火力发电燃料罐的顶部，所述的多参数多功能测量仪(1)包括磁性液位传感器(3)、与磁性液位传感器(3)分别连接的主控器及显示仪表，所述的磁性液位传感器(3)伸入火力发电燃料罐内，主控器、显示仪表设于火力发电燃料罐的外部，所述的主控器内设有单片机，所述的磁性液位传感器外设有一体成型的保护罩，所述的多参数多功能测量仪(1)的另一端与端子箱(5)连接，端子箱(5)与工业计算机(6)连接，所述的工业计算机(6)与PLC控制系统(8)连接，所述的工业计算机(6)上设有触摸屏(7)。
2.根据权利要求1所述的一种用于火力发电多功能双介质测量装置，其特征在于，所述的磁性液位传感器采用巨磁电阻呈电桥结构的GMR磁场传感器。
3.根据权利要求1所述的一种用于火力发电多功能双介质测量装置，其特征在于，所述的保护罩采用聚四氟乙烯保护罩(4)。
4.根据权利要求1所述的一种用于火力发电多功能双介质测量装置，其特征在于，多参数多功能测量仪(1)与端子箱(5)之间、工业计算机(6)与PLC控制系统(8)之间采用RS-485总线方式进行网络通信。
5.根据权利要求4所述的一种用于火力发电多功能双介质测量装置，其特征在于，所述的多参数多功能测量仪(1)的另一端通过RS485及4～20mA信号线(9)与端子箱(5)连接。
6.根据权利要求1所述的一种用于火力发电多功能双介质测量装置，其特征在于，所述的工业计算机(6)通过4～20mA信号线(10)与PLC控制系统(8)连接。
7.根据权利要求1所述的一种用于火力发电多功能双介质测量装置，其特征在于，所述的显示仪表包括多个容积表。
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