CN212779475U - 料位高度测量装置 - Google Patents

Abstract

一种料位高度测量装置，属于固体粉料或颗粒料料位高度测量领域。它包括配重料位探测器、牵拉绳、牵拉绳收放机构和长度测量装置，所述牵拉绳具有牵拉端和活动端，所述牵拉绳收放机构用于牵拉所述牵拉绳的活动端，以带动所述配重料位探测器垂直升降，所述长度测量装置用于测量所述牵拉绳的活动端的行程；还包括用于测量所述牵拉绳动拉力的拉力传感器。它的系统误差更小，测得的料位高度更为准确。

Description

料位高度测量装置

技术领域

本实用新型涉及粉料或颗粒料料位高度测量技术领域，具体涉及一种料位高度测量装置。

背景技术

炼铁高炉的铁矿石料仓内的料位随着炼铁生产而不断降低，为及时补充原料，需要准确地测量铁矿石料仓内料位，以及时补充炼铁原料。现有技术中，是采用垂直悬挂的用于跟随料位下降的配重料位探测器作为敏感元件，配重料位探测器下落过程中通过牵拉绳带动角运动机构旋转，通过测量角运动机构的旋转角，换算出牵拉绳上某一点的线位移。以通过静滑轮及牵拉绳配合悬挂高炉配重料位探测器为例，牵拉绳上某一点的位移也就对应于配重料位探测器的下落高度，也就是物料顶面的下落高度。在实际的使用中，经常会因铁矿石料仓内工况变化出现配重料位探测器不能随料仓内料位下降而下降，在需要自动提尺时，配重料位探测器不能跟随料仓内料位升高而升高的问题，造成料位高度的实时跟踪检测误差大，严重时会引发生产事故和设备损坏。

公开于2013年2月6日的专利文献CN202717787U记载了高炉探尺控制装置，包括探尺重锤、探尺链条、探尺滚筒、减速机、联轴器及制动器、变频电机、绝对值编码器、增量型编码器、控制器和矢量变频器；变频电机的轴承经联轴器及制动器与减速机机械连接，减速机与探尺滚筒同轴连接，探尺滚筒通过探尺链条连接探尺重锤；变频电机与变频器通过动力变频电缆连接；增量型编码器与变频电机同轴连接用于测量电机转速，增量型编码器通过硬接线与矢量变频器连接；绝对值编码器与减速机同轴连接，绝对值编码器通过总线或硬接线与控制器连接，控制器通过硬接线或总线与矢量变频器连接。此文献中所述的高炉探尺自动控制装置通过检测力矩电力的转矩电流判断探尺重锤是否与料仓内的物料接触来感测料仓内料位的顶面位置，该敏感元件的工作原理无法保证检测的精确度，在应对检测设备故障时又缺乏有效的应对措施。

实用新型内容

本实用新型的发明目的是提供一种料位高度测量装置，以解决现有的高炉探尺自动控制系统的测量系统误差大的技术问题。

为解决上述技术问题，可以根据需要选用如下技术方案：

一种料位高度测量装置，包括配重料位探测器、牵拉绳、牵拉绳收放机构和长度测量装置，所述牵拉绳具有牵拉端和活动端，所述牵拉绳收放机构用于牵拉所述牵拉绳的活动端，以带动所述配重料位探测器垂直升降，所述长度测量装置用于测量所述牵拉绳的活动端的行程；还包括用于测量所述牵拉绳动拉力的拉力传感器。

优选的，所述牵拉绳的牵拉端静止设置，所述配重料位探测器的顶端牵拉连接有动滑轮，所述牵拉绳的活动端绕过所述动滑轮与所述牵拉绳收放机构的输出部牵拉连接。

优选的，还包括静止设置的静滑轮，所述牵拉绳的牵拉端与所述配重料位探测器牵拉连接，所述牵拉绳的活动端绕过所述静滑轮与所述牵拉绳收放机构的输出部牵拉连接。

优选的，所述牵拉绳收放机构包括卷筒，所述长度测量装置包括用于测量所述卷筒旋转角位移的角位移传感器。

进一步的，还包括控制处理器、变频器，所述牵拉绳收放机构还包括伺服电动机，所述控制处理器通过变频器驱动所述伺服电动机，所述控制处理器还与所述角位移传感器对应电连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1.现有技术中，通过检测匀速输出的电动机的电流变化，判断配重料位探测器与料面的接触时刻，此种方式测得的料面高度误差较大。本实用新型通过拉力传感器测量牵拉绳的动拉力，结合配重料位探测器的质量，可以更为准备的获知配重料位探测器受料仓内物料的支撑情况，从而使本实用新型的料位高度测量装置的系统误差更小，测得的料位高度更为准确。

2.通过卷筒将牵拉绳活动端的直线运动调整为回转运动，可以缩短牵拉绳活动端的位移，缩小料位高度测量装置所需的使用空间。

附图说明

图1为本实用新型料位高度测量装置的绳传动系统的结构示意图。

图2为本实用新型料位高度测量装置的结构示意图。

图3为本实用新型控制系统的结构方框图。

附图标记说明，1-配重料位探测器，2-动滑轮，3-牵拉绳，4-卷筒，5-伺服电动机，6-增量型编码器，7-绝对值编码器，8-拉力传感器，9-控制处理器，10-变频器，11-制动器。

具体实施方式

下面结合附图，以实施例的形式说明本实用新型，以辅助本技术领域的技术人员理解和实现本实用新型。除另有说明外，不应脱离本技术领域的技术知识背景理解以下的实施例及其中的技术术语。

一种本实用新型的料位高度测量装置, 参见图1-2，包括配重料位探测器1、牵拉绳3、牵拉绳收放机构、长度测量装置和拉力传感器。

其中，牵拉绳3具有牵拉端和活动端，牵拉绳收放机构用于牵拉牵拉绳的活动端，以带动配重料位探测器1垂直升降，长度测量装置用于测量牵拉绳的活动端的行程。

拉力传感器8用于测量牵拉绳3动拉力。为此，拉力传感器8需要与牵拉绳3牵拉连接。

在绳传动系统中，可以通过动滑轮、静滑轮中的一种或两种组成滑轮系统，以调整牵拉绳的方向。

比如，一种可行的绳传动系统是：牵拉绳3的牵拉端静止设置，配重料位探测器1的顶端牵拉连接有动滑轮2的枢装架，牵拉绳3的活动端绕过动滑轮2的导向槽与牵拉绳收放机构的输出部牵拉连接。此时，参见图1，拉力传感器8的一侧牵拉端与牵拉绳3的牵拉端牵拉连接，拉力传感器8的另一侧牵拉端静止设置。静止设置也是就固定在静止物上。

又一种可行的绳传动系统是：料位高度测量装置还包括静止设置的静滑轮，牵拉绳3的牵拉端与配重料位探测器1牵拉连接，牵拉绳3的活动端绕过静滑轮与牵拉绳3收放机构的输出部牵拉连接。此时，拉力传感器8需要串接在牵拉绳3上，此时拉力传感器8的信号最好以非接触式输出的方式输出。

优选的，牵拉绳收放机构包括卷筒4，长度测量装置包括用于测量卷筒4旋转角位移的角位移传感器。

进一步的，料位高度测量装置还包括控制处理器9、变频器10，牵拉绳收放机构还包括伺服电动机5，控制处理器9通过变频器10驱动所述伺服电动机5，控制处理器9还与角位移传感器对应电连接。应当明白，伺服电动机5输出的PID反馈数据，比如绝对值编码器7输出的反馈信息也与卷筒的角位移相关，其也属于一种角位移传感器。

下面结合图1-2对料位高度测量装置作出详细说明。

一种应用于料仓内料位高度测量装置，包括配重料位探测器1、动滑轮2、牵拉绳3、卷筒4、伺服电动机5、增量型编码器6、绝对值编码器7、拉力传感器8、控制处理控制器9、变频器10和制动器11。

控制处理器选择PLC控制器，拉力传感器8选择拉力变送器。配重料位探测器1的底面应较为平整，因为尖端极易插入料面内造成测量误差。

动滑轮2为向上提的动滑轮，动滑轮2的中心轴与配重料位探测器1顶部牵拉连接；拉力传感器8用于固定在附着物上，拉力传感器8的承重端与牵拉绳3固定连接，牵拉绳3的另一端固定在卷筒4上，牵拉绳3与动滑轮2活动连接，以牵拉所述动滑轮，牵拉绳3选用钢索；卷筒4与伺服电动机5的输出轴同轴设置并传动连接，使伺服电动机5的输出轴和卷筒4同步转动；控制处理器9的输入端分别与绝对值编码器7的信号输出端、拉力传感器8的信号输出端电连接，用以接收实时检测到的数据；控制处理器9的输出端分别与变频器10、制动器11电连接，向变频器10发出控制指令并控制制动器11的开合；增量型编码器6与变频器10的PID端口对应电连接伺服电动机5，增量型编码器6、变频器10和伺服电动机5实现伺服电动机5转速的闭环控制，使伺服电动机5匀速运行，保证配重料位探测器1上升和下降的过程保持平稳。

在配重料位探测器1完全受料面支撑时，拉力传感器8的拉力为牵拉绳3及动滑轮2的一半，拉力传感器8输出拉力值为F1。在配重料位探测器1完全不受料面支撑时，拉力传感器8的拉力为牵拉绳3、动滑轮2和配重料位探测器1的一半，拉力传感器8输出拉力值为F2。由此，可以在拉力传感器8输出的值位于（F1，F2）范围内时，认为配重料位探测器1处于即将与料面接触且即将与料面分离的状态。实际使用时，可以根据需要选择（F1，F2）范围内的某一范围。

当料面下降时，拉力传感器8输出的拉力值变大，控制处理器9向制动器11和变频器9发出指令，制动器11打开，伺服电动机5反转，卷筒4反转，牵拉绳3带动动滑轮2下降，配重料位探测器1自固定待机位开始下降，增量型编码器6随伺服电动机5同步运行并将实时转速数据传输至变频器10，实时检测伺服电动机5的转速保证配重料位探测器1为平稳的匀速下降，拉力传感器8将实时检测到拉力数据传输到控制处理器9，绝对值编码器7将实时检测到的位移数据传输到控制处理器9，变频器10持续检测力矩值；当配重料位探测器1达到料面后由于物料的支撑作用，张力数值缩小，力矩缩小，此时控制处理器9输出料仓内的料位高度。料仓内的料位高度的计算方式是：H=h-A÷（2πR），h为料仓高度，A为配重料位探测器1从料仓内最高点至料仓的料面上过程中，卷筒上某一检测点的角位移（以弧度表示），R为卷筒上缠绕的牵拉绳与卷筒轴线的距离。

当料仓内加料时，料面上升，拉力传感器8输出的拉力值缩小。控制处理器9接收到的拉力传感器8的张力数据和变频器10检测到的力矩值都达到设定的提尺条件，控制处理器9向变频器9发出控制指令，伺服电动机5正转，卷筒4正转，牵拉绳3带动动滑轮2上升，拉力传感器8将实时检测到为拉力数据传输到控制处理器9，绝对值编码器7将实时检测到的位移数据传输到控制处理器9，变频器10持续检测力矩值的变化；当拉力传感器测得的拉力接近于配重料位探测器1的一半时，认为配重料位探测器1与料面处于即将分离的状态，控制处理器9向变频器9和制动器11发出控制指令，伺服电动机5停转，制动器11闭合，配重料位探测器1停留在固定待机位。

在正常释放配重料位探测器1或提拉配重料位探测器1的过程中，可通过控制处理器9接收到的拉力数据的变化进行放尺和提尺，又可通过变频器10检测的力矩值和绝对值编码器7检测到的位移数据进行放尺和提尺。当检测到的力矩值和位移数据异常，无法达成释放配重料位探测器1或提拉配重料位探测器1条件时，可通过张力数据对释放配重料位探测器1或提拉配重料位探测器1的条件进行判定；当拉力数据异常，无法达成释放配重料位探测器1或提拉配重料位探测器1条件时，可通过力矩值和位移数据对释放配重料位探测器1或提拉配重料位探测器1的条件进行判定。检修人员可在不影响装置工作的情况下，对异常的检测设备进行故障排查和维修。

上面结合附图和实施例对本实用新型作了详细的说明。应当明白，实践中无法穷尽说明所有可能的实施方式，在此通过举例说明的方式尽可能的阐述本实用新型的发明构思。在不脱离本实用新型的发明构思、且未付出创造性劳动的前提下，本技术领域的技术人员对上述实施例中的技术特征进行取舍组合、具体参数进行试验变更，或者利用本技术领域的现有技术对本实用新型已公开的技术手段进行常规替换形成的具体的实施例，均应属于为本实用新型隐含公开的内容。

Claims (5)

1.一种料位高度测量装置，包括配重料位探测器、牵拉绳、牵拉绳收放机构和长度测量装置，所述牵拉绳具有牵拉端和活动端，所述牵拉绳收放机构用于牵拉所述牵拉绳的活动端，以带动所述配重料位探测器垂直升降，所述长度测量装置用于测量所述牵拉绳的活动端的行程；其特征在于，还包括用于测量所述牵拉绳动拉力的拉力传感器。

2.如权利要求1所述的料位高度测量装置，其特征在于，所述牵拉绳的牵拉端静止设置，所述配重料位探测器的顶端牵拉连接有动滑轮，所述牵拉绳的活动端绕过所述动滑轮与所述牵拉绳收放机构的输出部牵拉连接。

3.如权利要求1所述的料位高度测量装置，其特征在于，还包括静止设置的静滑轮，所述牵拉绳的牵拉端与所述配重料位探测器牵拉连接，所述牵拉绳的活动端绕过所述静滑轮与所述牵拉绳收放机构的输出部牵拉连接。

4.如权利要求1所述的料位高度测量装置，其特征在于，所述牵拉绳收放机构包括卷筒，所述长度测量装置包括用于测量所述卷筒旋转角位移的角位移传感器。

5.如权利要求4所述的料位高度测量装置，其特征在于，还包括控制处理器、变频器，所述牵拉绳收放机构还包括伺服电动机，所述控制处理器通过变频器驱动所述伺服电动机，所述控制处理器还与所述角位移传感器对应电连接。

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