NL8005603A

NL8005603A - Werkwijze en inrichting voor het meten van de dichtheid van baggerspecie.

Info

Publication number: NL8005603A
Application number: NL8005603A
Authority: NL
Original assignee: Ir Romke Van Der Veen
Priority date: 1980-10-09
Filing date: 1980-10-09
Publication date: 1982-05-03
Also published as: US4438651A; DE3166343D1; EP0049933A1; CA1167162A; EP0049933B1; JPS5794634A

Description

3F «r * i -1- M Kon/HH,2

Werkwijze en inrichting voor het meten v-an de dichtheid van baggerspecie

De uitvinding betreft een werkwijze voor het meten van de dichtheid van in een ruim aanwezige baggerspecie, waarbij de dichtheid wordt afgeleid van kolommeetwaarden en drukmeetwaarden die respektievelijk van de baggerspeciekolom-5 hoogte en van de druk aan het ondereinde van de baggerspecie-kolom afhankelijk zijn.

Bij deze werkwijze worden aanzienlijke meetfouten geïntroduceerd die inherent zijn aan de bij die werkwijze te gebruiken meetinrichting. De meetnauwkeurigheid is daarbij 10 namelijk sterk afhankelijk van de variatie van de verschuiving van de nulpuntmeetwaarde, hetgeen hierna wordt verduidelijkt aan de hand van formules. De dichtheid r = c x P/h, waarin c in principe een constante waarde, h de hoogte van een meetkolom en P de druk aan het ondereinde van deze meet-15kolom voorstelt. In de praktijk blijkt de evenredigheidsfak-tor c bij de in de handel verkrijgbare drukopnemers en kolom-hoogteopnemers vrijwel constant te blijven, zodat deze door ijking van de meetinrichting nauwkeurig te bepalen is tijdens het doorvoeren van de meetmethode met een vloeistof, waarvan 20de dichtheid bekend is. De onnauwkeurigheid bij deze metingen ontstaat voornamelijk, doordat het meetsignaal voor de dichtheid r = c0 + c x P/h. Hierin is cq in principe een constante die door nulpuntsverschuiving tijdens het ijken te elimineren is. In werkelijkheid blijkt deze zogenaamde con-25stante cq allesbehalve constant te zijn. Het verloop van de cQ is zo groot, zo onvoorspelbaar en zo slecht reproduceerbaar, dat de verkregen meetgegevens daardoor ontoelaatbaar onnauwkeurig worden.

De uitvinding heeft ten doel een werkwijze te ver-30 schaffen, waarbij door onbepaalbare, niet-bedoelde en derhalve niet-compenseerbare nulpuntsverschuiving veroorzaakte .nadelige beïnvloeding van de meetnauwkeurigheid wordt vermeden. Daartoe worden op ten minste twee verschillende tijdstippen t en t +1 tijdens het .laden van het ruim de drukmeet-35 waarden P^ en Pn+i en de kolommeetwaarden hn en hn+^ 80 05 60 3 -2- gemeten, wordt over dit tijdsinterval dfe~- t .j - t^ de differentiaal dP/dh van de drukmeetwaarde dP naar de kolom-meetwaarde dh berekend en wordt de dichtheid r berekend door vermenigvuldiging van deze differentiaal met de constante 5 waarde c, die wordt bepaald door tijdens een ijkmeting het ruim met een vloeistof met een bekende dichtheid , bijvoorbeeld water, te vullen en dan de constante waarde c te berekenen uit het produkt van de bekende dichtheid r^ en de differentiaal dh^/dP^ van de kolommeetwaarde h^ naar de 10 drukmeetwaarde P^ ? in formule uitgedrukt: r = c x dP/dh, waarin c = r^ x dh.j/dP.|.

Deze op gemeten differentiaalwaarden steunende berekening van de dichtheid is volkomen onafhankelijk van de nulpuntswaarde cQ en van de onbepaalbare variaties daarvan.

15 De meetnauwkeurigheid wordt verhoogd, indien her haaldelijk telkens de dichtheid r wordt berekend uit de in n hoofdzaak in eenzelfde periode gemeten, differentiaal dP /dh van de drukmeetwaarde P naar de kolommeetwaar-n η n de hn en indien de gemiddelde dichtheid R van de in het 20 ruim aanwezige baggerspecie wordt afgeleid door middeling van de rekenwaarden r voor de dichtheid r.

Π

In het bijzonder komt de middeling door regressieanalyse in aanmerking.

De uitvinding betreft en verschaft tevens een in-25 -richting voor het onder toepassing van de werkwijze volgens de uitvinding meten van de dichtheid van in een ruim aanwezige baggerspecie, omvattende kolomhoogtemeetmiddelen voor . het meten van de baggerspeciekolomhoogte, drukmeetmiddelen voor het meten van de druk aan het ondereinde van de bagger-30 speciekolom en rekenmiddelen voor het uit de middels de kolomhoogtemeetmiddelen en de drukmeetmiddelen verkregen meetwaarden berekenen van de dichtheid, die volgens de uitvinding gekenmerkt is door een op de kolomhoogtemeetmiddelen en de drukmeetmiddelen aangesloten rekentuig voor het berekenen van 25 de differentiaal dP/dh van de drukmeetwaarde dP naar de kolommeetwaarde dh, en een met het rekentuig en een de constante waarde c opnemend geheugen gekoppelde vermenigvuldiger voor het verschaffen van een rekenwaarde voor de dichtheid 80 0 5 öG 3 £ «r- -3- L--' r = c x dP/dh.

Een voor het ruwe baggerbedrijf praktisch geschikte inrichting volgens de uitvinding omvat een veelvoud van op verschillende bekende niveaux in het ruim opgestelde vloei-5 stoftasters.

Ten einde een foutenbron door de aanwezigheid van samengepakt zand te elimineren, omvatten bij voorkeur de drukmeetmiddelen ten minste één onder in het ruim opgestelde drukopnemer met een daarbij opgestelde, de fluidisatietoe-10 stand van de baggerspecie garanderende watertoevoer.

De uitvinding zal in de hierna volgende beschrijving aan de hand van een tekening worden verduidelijkt.

In de tekening stellen schematisch voor: figuur 1 een dwarsdoorsnede door een baggervaartuig 15 dat voorzien is van een inrichting volgens de uitvinding met een schakelschema, en figuur 2 een grafische voorstelling van meetwaarden.

Een baggervaartuig 1 dat op water 2 drijft heeft 20 een ruim 3 voor het opnemen van baggerspecie 4, dat bijvoorbeeld uit een mengsel van water, slib en zand bestaat. Tijdens het vullen van het ruim 3 wordt herhaaldelijk de dichtheid r van het mengsel gemeten. Daartoe is in het baggervaartuig 1 een meetinrichting geplaatst, die een meetbuis 5 om-25 vat. In het ondereinde van de meetbuis 5 is een drukverschil-opnemer 6, omvattende drukmeetmiddelen voor het meten van de druk P aan het ondereinde 17 van een baggerspeciekolom 28, .aangebracht, waarvan een meetmembraan 7 een meetkamer 8 begrenst die via een kanaal 9 in verbinding staat met een 30 vloeistofkamer 10, die als bodem een flexibel membraan 11 heeft. De druk onder het membraan 11 wordt aldus met de druk-verschilopnemer 6 opgenomen, die een met het drukverschil tussen de druk in de meetkamer 8 en de in de andere kamer 12 heersende atmosferische druk evenredige spanning afgeeft aan 35 een differentiator 13. Het gemeten drukverschil is gelijk aan het gewicht van de boven het membraan 11 staande baggerspeciekolom 28. Aan de buitenzijde van de meetbuis 5 bevinden 80 05 60 3 -4- zich vlak boven het ondereinde van de meetbuis 5 watertoe- U—· voeren 14 die via een leiding 15 door een waterpomp 16 met water worden gevoed en die garanderen dat de baggerspecie boven het membraan 11 in een fluidisatietoestand blijft.

5 Verder omvat de meetinrichting volgens de uitvin ding kolomhoogtemeetmiddelen voor het meten van de bagger-speciekolomhoogte h. Deze kolomhoogtemeetmiddelen bestaan uit een groot aantal, bijvoorbeeld 100, onderling geïsoleerde elektroden 18 die op bekende, liefst gelijke, kleine hoogte-lOverschillen boven elkaar zijn opgesteld, die niveautasters vormen en die met afzonderlijke elektrische leidingen verbonden zijn met een kolomhoogteopnemer 19 die aan de hand van de hoogste, al onder de baggerspeciespiegel 20 aanwezige en daardoor met aarde kortgesloten elektrode 18a aangeeft dat de 15 meetkolomhoogte h tot tussen deze elektrode 18a en de net daarboven opgestelde elektrode 18b reikt. Zo wordt herhaaldelijk, bijvoorbeeld tienmaal per seconde, telkens een paar bij elkaar horende meetwaarden opgenomen, namelijk P en h η n betreffende de dan aanwezige baggerspeciekolom 28. De opnemer 20 19 is aangesloten op een differentiator 21 die evenals de differentiator 13 telkens het ingekomen signaal differentieert, dat wil zeggen dat telkens de differentialen dh en dP betreffende twee opeenvolgende paren van meetsignalen Pfi met hfi en Pn+1 met hn+^ worden bepaald, welke differen-25 tialen dh en dP worden toegevoerd aan een deler 22 voor het berekenen van dP/dh = — .

hn+l hn

Na vermenigvuldiging van dit quotient in een vermenigvuldiger 23 met de faktor £ wordt de momentaan berekende dichtheid r, 30 r - c x dP/dh toegevoerd aan een geheugen 24. Een rekentuig 25 berekent de gemiddelde waarde R van de in het geheugen 24 opgeslagen dichtheidswaarden _r. Bij voorkeur is dit rekentuig 25 uitgevoerd als een regressieanalysator die de gemiddelde waarde R berekent volgens de formule van de "kleinste quadra-35 ten". Door de gemeten waarden te voorzien van een index lopend van 1 tot n, waarin n het totaal aantal waarnemingen op een bepaald tijdstip is, is R direkt te berekenen met de 80 0 5 60 3 -5- volgende formule: spi?hi E_cx2-Pihi---ï— rv - (s n

Indien er weer opnieuw een waarneming is gedaan (P ^ en h +.j), verandert R volgens onderstaande berekening: ' (£ pi + W (i hi + Vi> · <*Plhi + Pn+lW - n + l - - · < £ hi2 + Vi2> - f^hi +W2 n + 1 R is de helling van de in figuur 2 getekende lijn 27 die de grafische voorstelling is van de door meetparen h^ en Pn bepaalde meetpunten 32. Het resultaat zal zijn, dat na n punten, wanneer de belading voltooid is, R de best 10 denkbare benadering is van het getal dat evenredig is met de dichtheid r in het ruim 3. Deze regressie-analyse is beter dan het bepalen van het gemiddelde van alle hellingen van punt tot punt, omdat daarbij voor de gemiddelde helling uit-eindelijk de verbindingslijn van het eerte punt van waarne-15 ming naar het laatste punt van waarneming zal gelden. Alle punten worden echter geacht willekeurige fouten te bezitten en door uit te gaan van de gemiddelde hellingen, tellen de fouten in het eerste en het laatste punt te zwaar mee. Bij de lineaire regressie wordt de helling gevonden die het best bij 20 alle punten past en worden de fouten in die punten allen op dezelfde wijze in rekening gebracht.

De uitgang van het rekentuig 25 is op een aanwijzer of registrator 30 aangesloten.

Met deze werkwijze en deze meetinrichting is het 25 mogelijk de dichtheid r van de baggerspecie 4 in het ruim 3 nauwkeurig vast te stellen, ook in geval de baggerspeciespie-gel 20 vanwege deining van het baggervaartuig 1 golvend is.

80 05 60 3

Claims

1. Werkwijze voor het meten van de dichtheid van in een ruim aanwezige baggerspecie/ waarbij de dichtheid wordt afgeleid van kolommeetwaarden en drukmeetwaarden die respek- tievelijk van de baggerspeciekolomhoogte en van de druk aan 5 het' ondereinde van de baggerspeciekolom afhankelijk zijnf met het kenmerk, dat op ten minste twee verschillende tijdstippen t en t .. tijdens het laden van het ruim de drukmeet-n n+1 J waarden P en P en de kolommeetwaarden h en h .. n n+l η η+Ί worden gemeten, dat over dit tijdsinterval dt = t +.j - t 10 de differentiaal dP/dh van de drukmeetwaarde dP naar de kolommeetwaarde dh wordt berekend en dat de dichtheid r wordt berekend door vermenigvuldiging van deze differentiaal met de constante waarde c, die wordt bepaald door tijdens een ijkme-ting het ruim met een vloeistof met een bekende dichtheid 15 r^, bijvoorbeeld water, te vullen en dan de constante waarde c te berekenen uit het produkt van de bekende dichtheid r^ en de differentiaal dh^/dP^ van de kolommeetwaarde h.j naar de drukmeetwaarde P^; in formule uitgedrukt: r = c x dP/dh, waarin c = r^ x dh^/dP^. 2Q 2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat herhaaldelijk telkens de dichtheid r wordt berekend n uit de in hoofdzaak in eenzelfde periode gemeten differentiaal dP /dh van de drukmeetwaarde P„ naar de kolommeet-waarde hn en dat de gemiddelde dichtheid R van de in het 25 ruim aanwezige baggerspecie wordt afgeleid door middeling van de rekenwaarden r voor de dichtheid r. n

3. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de middeling geschiedt door regressieanalyse.

4. Inrichting voor het onder toepassing van de 30 werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies meten van de dichtheid van in een ruim aanwezige baggerspecie, omvattende kolomhoogtemeetmiddelen voor het meten van de baggerspeciekolomhoogte, drukmeetmiddelen voor het meten van de druk aan het ondereinde van de baggerspeciekolom en reken-35 middelen voor het uit de middels de kolomhoogtemeetmiddelen 80 0 5 60 I7 -7- en de drukraeetraiddelen verkregen meetwaarden berekenen van de dichtheid, gekenmerkt door een op de kolomhoogtemeetmiddelen en de drukmeetmiddelen aangesloten rekentuig voor het berekenen van de differentiaal dP/dh van de drukmeetwaarde dP 5 naar de kolommeetwaarde dh en een met het rekentuig en een de constante waarde c opnemend geheugen gekoppelde vermenigvuldiger voor het verschaffen van een rekenwaarde voor de dichtheid r = c x dP/dh.

5. Inrichting volgens conclusie 4, gekenmerkt door 10 een op de vermenigvuldiger aangesloten geheugen voor het opslaan van een veelvoud van rekenwaarden r voor de dicht- n heid r en een op het geheugen aangesloten middelaar voor het berekenen van de gemiddelde dichtheid R uit de rekenwaarden rn* 15 6·* Inrichting volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat het rekentuig een regressieanalysator is.

7. Inrichting volgens conclusie 4, 5 of 6, met het kenmerk, dat de hoogtemeetmiddelen een veelvoud van op verschillende bekende niveaux in het ruim opgestelde vloeistof- 20 tasters omvatten.

8. Inrichting volgens een van de conclusies 4-7, met het kenmerk, dat de drukmeetmiddelen ten minste één onder in het ruim opgestelde drukopnemer met een daarbij opgestelde de fluidisatietoestand van de baggerspecie garanderende 25 watertoevoer omvatten. 80 05 60 3