RU2273003C2 - Device for measuring level of loose materials - Google Patents
Device for measuring level of loose materials Download PDFInfo
- Publication number
- RU2273003C2 RU2273003C2 RU2004101008/28A RU2004101008A RU2273003C2 RU 2273003 C2 RU2273003 C2 RU 2273003C2 RU 2004101008/28 A RU2004101008/28 A RU 2004101008/28A RU 2004101008 A RU2004101008 A RU 2004101008A RU 2273003 C2 RU2273003 C2 RU 2273003C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- string
- tape
- level
- container
- measuring
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к измерению уровня, а именно к устройствам измерения уровня сыпучих материалов (зерновые, продукты их переработки, цемент, уголь, строительное сырье и т.п.), и может быть использовано в элеваторной, мукомольной, комбикормовой, цементной и других отраслях промышленности.The present invention relates to level measurement, and in particular to devices for measuring the level of bulk materials (cereals, products of their processing, cement, coal, building materials, etc.), and can be used in elevator, flour, feed, cement and other industries industry.
Известно устройство для измерения уровня жидкости (1), содержащее установленный в резервуаре с жидкостью вибратор, прикрепленный одним концом к дну резервуара, а другим - к натяжному механизму, возбудитель колебаний, датчик колебаний и измерительный блок, кроме этого устройство снабжено трубой из немагнитного материала, размещенной вертикально в резервуаре, полость которой изолирована от полости резервуара кольцевым поплавком, обхватывающем трубу, на котором коаксиально размещены кольцевой постоянный аксиально намагниченный магнит и кольцевая обмотка, подключенная к источнику питания, и слоем ферромагнитной жидкости, зафиксированным постоянным магнитом внутри немагнитной трубы, причем вибратор размещен коаксиально внутри трубы.A device for measuring the liquid level (1) is known, comprising a vibrator installed in the liquid tank and attached at one end to the bottom of the tank and the other to a tensioning mechanism, vibration exciter, vibration sensor and measuring unit, in addition, the device is equipped with a pipe of non-magnetic material, placed vertically in the tank, the cavity of which is isolated from the cavity of the tank by an annular float encircling the pipe, on which an annular permanent axially magnetized magnet is coaxially placed and winding rotating arm connected to a power source, and a layer of ferromagnetic fluid, a permanent magnet fixed inside the non-magnetic pipe, wherein a vibrator is placed coaxially inside the pipe.
Недостатком известного устройства является то, что оно специализировано для измерения уровня жидкости.A disadvantage of the known device is that it is specialized for measuring liquid level.
Известен акустический уровнемер (2), предназначенный для автоматического дистанционного измерения уровня жидких и сыпучих материалов, включающий соединенные между собой акустический преобразователь, генератор электрических импульсов с определенной частотой повторения, усилитель, схему совпадения, усилительно-преобразующее устройство, элемент обратной связи, представляющий собой блок преобразования напряжения во временной интервал и блок температурной компенсации результатов измерений.Known acoustic level gauge (2), designed for automatic remote measurement of the level of liquid and bulk materials, including interconnected acoustic transducer, electric pulse generator with a certain repetition rate, amplifier, matching circuit, amplifying-converting device, feedback element, which is a block converting voltage to a time interval and a temperature compensation unit for measurement results.
Недостатком известного устройства является недопустимо большая погрешность измерений, сложность изготовления, настройки и, следовательно, большая стоимость.A disadvantage of the known device is the unacceptably large measurement error, the complexity of manufacturing, configuration, and, consequently, the high cost.
Объясняется это тем, что в нем использован принцип излучения и приема акустических волн, отраженных от поверхности сыпучего материала в емкости, где происходит измерение уровня. Причем приемлемая точность измерения уровня (согласно условиям монтажа и эксплуатации) достигается тем, что геометрическая ось акустического уровнемера, вдоль которого происходит измерение уровня, должна совпадать с вертикалью и центром емкости с контролируемой средой, при этом отклонение от вертикали не должно превышать 1...5%. На практике это условие невыполнимо, так как при загрузке емкости сыпучим материалом форма поверхности сыпучего материала представляет собой конус с вершиной к месту загрузки.This is explained by the fact that it uses the principle of emission and reception of acoustic waves reflected from the surface of bulk material in a container where level measurement takes place. Moreover, an acceptable level measurement accuracy (according to the conditions of installation and operation) is achieved by the fact that the geometric axis of the acoustic level gauge along which the level is measured must coincide with the vertical and the center of the tank with a controlled environment, while the deviation from the vertical should not exceed 1 ... 5%. In practice, this condition is not feasible, since when loading the container with bulk material, the surface shape of the bulk material is a cone with a vertex to the loading point.
Причем острие конуса может и не быть в геометрическом центре емкости, так как это зависит от способа и устройств загрузки конкретной емкости. При выгрузке сыпучего материала из емкости форма поверхности сыпучего материала представляет собой конус с вершиной книзу, т.е. к отверстию для выгрузки. При одновременной загрузке и выгрузке форма поверхности сыпучего материала вообще непредсказуема, так как зависит от нескольких факторов (3). Кроме того, уровнемеры, использующие подобный способ измерения, очень чувствительны к изменению плотности среды над поверхностью измеряемой среды (пыль, пары).Moreover, the tip of the cone may not be in the geometric center of the tank, since this depends on the method and device loading a specific tank. When unloading bulk material from a container, the surface shape of the bulk material is a cone with a top down, i.e. to the discharge hole. With simultaneous loading and unloading, the surface shape of bulk material is generally unpredictable, since it depends on several factors (3). In addition, level gauges using a similar measurement method are very sensitive to changes in the density of the medium above the surface of the medium being measured (dust, fumes).
Дополнительная погрешность измерения в этом случае появляется и за счет рассеивания отраженного излучения, так как контролируемый материал имеет дробную структуру.An additional measurement error in this case also appears due to scattering of reflected radiation, since the controlled material has a fractional structure.
Использование нескольких излучателей также не приводит на практике к принципиальному решению проблемы.The use of several emitters also does not lead in practice to a fundamental solution to the problem.
Учитывая все факторы, влияющие в этом случае на процесс измерения, суммарная погрешность может на практике составлять более 50%.Given all the factors that influence the measurement process in this case, the total error may in practice be more than 50%.
Известен уровнемер сыпучих тел (4), состоящий из преобразователя уровня, измерительного прибора и блока питания, причем преобразователь уровня состоит из реверсивного электродвигателя с редуктором, барабана с тросом, счетного блока, рычагов - отклоняющего и выключающего, и рычага ограничения диапазонов с магнитом и герконом, а также лота, закрепленного на тросе.A known bulk body level meter (4), consisting of a level transducer, a measuring device and a power supply, wherein the level transducer consists of a reversible electric motor with a reducer, a drum with a cable, a counting unit, levers - deflecting and turning off, and a range limiting lever with a magnet and a reed switch , as well as a lot mounted on a cable.
Недостатком известного устройства является сложность изготовления, настройки и обслуживания. Кроме того, за счет использования большого количества перемещающихся электромеханических элементов надежность устройства и его безопасное обслуживание в целом недостаточны для использования в условиях постоянно действующих технологических линий с большой концентрацией органической пыли и вибрации.A disadvantage of the known device is the complexity of manufacturing, configuration and maintenance. In addition, due to the use of a large number of moving electromechanical elements, the reliability of the device and its safe maintenance are generally insufficient for use in constantly operating production lines with a high concentration of organic dust and vibration.
Известно устройство измерения уровня сыпучих материалов, использующее емкостной метод измерения (5), включающее последовательно соединенные первичный преобразователь (датчик) и измерительный преобразователь.A device for measuring the level of bulk materials using the capacitive method of measurement (5), including a series-connected primary transducer (sensor) and a measuring transducer.
Недостатком этого известного устройства также является сложность изготовления, настройки и обслуживания, следовательно, дороговизна изделия. Кроме того, его использование предназначено в основном для предельных значений измеряемого уровня, так как при аналоговых измерениях резко сказывается зависимость режимов работы первичного преобразователя (датчика) от физических свойств материала (влажность, электрические параметры и т. п.). Естественно, информации о предельных значениях измеряемого параметра явно недостаточно в условиях постоянно действующих технологических процессов, тем более для реализации функций учета.The disadvantage of this known device is also the complexity of manufacturing, configuration and maintenance, therefore, the high cost of the product. In addition, its use is intended mainly for the limit values of the measured level, since in analog measurements, the dependence of the operating modes of the primary transducer (sensor) on the physical properties of the material (humidity, electrical parameters, etc.) is sharply affected. Naturally, information about the limiting values of the measured parameter is clearly not enough under the conditions of constantly operating technological processes, especially for the implementation of accounting functions.
Известно устройство для измерения уровня сыпучих материалов (6), содержащее натянутую внутри бункера струну, датчик колебаний, установленный на струне, и измерительный блок.A device for measuring the level of bulk materials (6) is known, comprising a string stretched inside the hopper, an oscillation sensor mounted on the string, and a measuring unit.
Это известное техническое решение является наиболее близким по своей технической сущности и достигаемому положительному эффекту и взято автором за прототип.This well-known technical solution is the closest in its technical essence and the achieved positive effect and is taken by the author as a prototype.
Недостатком этого известного устройства является также низкая точность измерений за счет того, что свободная от контролируемого материала часть натянутой струны (в качестве которой использован обычно тросик) производит одновременно продольные, поперечные и крутильные колебания. Датчик же колебаний (вибрации), воспринимает в основном продольные колебания. В результате наложения всех видов колебаний датчик преобразовывает сумму их в сигнал, доступный для измерения частоты. Суммированный сигнал при этом настолько сложная комбинация колебаний, что дешифрация его, усиление и преобразование в частоту и, соответственно, длину свободной части струны становится довольно сложной задачей.A disadvantage of this known device is also the low accuracy of measurements due to the fact that the part of the tensioned string (usually used as a cable) that is free from the material being controlled produces simultaneously longitudinal, transverse and torsional vibrations. The sensor of vibrations (vibrations), perceives mainly longitudinal vibrations. As a result of superposition of all types of oscillations, the sensor converts their sum into a signal available for measuring frequency. In this case, the summed signal is such a complicated combination of oscillations that its decryption, amplification, and conversion to frequency and, accordingly, the length of the free part of the string becomes a rather difficult task.
Дополнительная погрешность измерений возникает при измерении сыпучих материалов мелкой дробности (зерно, мука и т.п.) за счет того, что струна при вращении может создавать воронку в месте защемления ее контролируемым материалом.An additional measurement error arises when measuring bulk materials of fine fineness (grain, flour, etc.) due to the fact that the string during rotation can create a funnel in the place where it is pinched by controlled material.
Цель настоящего изобретения - повышение точности измерений при уменьшении сложности изготовления.The purpose of the present invention is to improve the accuracy of measurements while reducing manufacturing complexity.
Поставленная цель достигается тем, что в устройстве измерения уровня сыпучих материалов, включающем емкость сыпучего материала со струной, закрепленной нижним концом к дну емкости и натянутой в верхней части с помощью внешнего натяжного устройства, датчик колебаний, установленный на струне, и измерительный блок для концентрации продольных колебаний, струна частично или полностью выполнена в виде ленты.This goal is achieved by the fact that in the device for measuring the level of bulk materials, including a bulk container with a string fixed to the bottom of the container and pulled in the upper part using an external tensioning device, an oscillation sensor mounted on the string and a measuring unit for concentration of longitudinal oscillations, the string is partially or completely made in the form of a tape.
Существенные признаки, отличающие заявляемое изобретение от прототипа, в известных технических решениях не обнаружены. Это позволяет сделать вывод о том, что заявляемое изобретение обладает существенными отличиями.The essential features that distinguish the claimed invention from the prototype in the known technical solutions are not found. This allows us to conclude that the claimed invention has significant differences.
Суть задачи измерения уровня известным методом заключается в измерении частоты свободных колебаний (вибрации) свободного участка струны, жестко закрепленного в верхней и нижней частях емкости сыпучего материала в зависимости от уровня сыпучего вещества.The essence of the problem of level measurement by a known method is to measure the frequency of free vibrations (vibration) of a free section of a string rigidly fixed in the upper and lower parts of the bulk container depending on the level of the bulk substance.
Так как натянутая струна производит одновременно продольные, поперечные и крутильные колебания (напоминает вращающееся веретено), то преобразование и обработка полученного сигнала превращается в сложные в техническом отношении операции фильтрации полезных продольных колебаний с последующим преобразованием их в частоту и, пропорционально, в длину свободной части струны.Since a stretched string simultaneously produces longitudinal, transverse and torsional vibrations (resembles a spinning spindle), the conversion and processing of the received signal turns into technically complicated operations of filtering useful longitudinal vibrations with their subsequent conversion to frequency and, proportionally, to the length of the free part of the string .
В результате этого погрешность полученных результатов не ниже 10... 20% от диапазона измерений.As a result, the error in the results obtained is not lower than 10 ... 20% of the measurement range.
В предлагаемом техническом решении часть струны (или, на практике, тросика) заменена металлической (или из другого прочного материала) лентой, на которой монтируется датчик колебаний. Эта лента гасит поперечные и крутильные колебания, оставляя только полезные для использования продольные колебания. Это воспринимается датчиком продольных колебаний, установленным на этой ленте в верхней части емкости сыпучего вещества. Амплитуда и «чистота» колебаний позволяют не использовать сложных блоков усиления и преобразования, а направлять сигнал непосредственно на блок измерения частоты колебаний и, следовательно, длины свободной части емкости.In the proposed technical solution, a part of the string (or, in practice, a cable) is replaced by a metal (or from another durable material) tape on which the vibration sensor is mounted. This tape damps lateral and torsional vibrations, leaving only longitudinal vibrations useful for use. This is perceived by a longitudinal vibration sensor mounted on this tape in the upper part of the bulk container. The amplitude and "purity" of the oscillations allow you to not use complex amplification and conversion units, but send the signal directly to the unit for measuring the oscillation frequency and, therefore, the length of the free part of the capacitance.
Кроме этого, в предлагаемом техническом решении защемленный сыпучим материалом участок ленты не позволяет ей создавать воронку как в случае использования тросика (струны) за счет ограничения степеней свободы при изменении геометрических размеров.In addition, in the proposed technical solution, the portion of the tape pinched by granular material does not allow it to create a funnel as in the case of using a cable (string) due to the limitation of the degrees of freedom when changing geometric dimensions.
В случае измерения уровня крупнодисперсных материалов (руда, крупные куски угля и т.п.) используется вариант, в котором часть струны заменена лентой в верхней части емкости, которая крепится к натяжному устройству. Длина ленты в этом случае выбирается из условия недостижения ею самого верхнего уровня измеряемого материала. Замена всей струны на ленту в этом случае оказалась мало приемлемым вариантом, так как боковые удары крупных кусков деформируют ленту и создают боковые ударные нагрузки, которые передаются датчику колебаний, внося дополнительные погрешности измерений. Замена части струны лентой в этом случае дополнительной погрешности не вносит, так как при измерении уровня крупнодисперсных материалов воронки не образуется, а струна (на практике тросик) защемляется последним куском материала. Но решает поставленную задачу - повышение точности измерений при уменьшении сложности изготовления. Происходит это за счет того, что оставшаяся часть ленты активно гасит поперечные и крутильные колебания, оставляя для «отфильтрованного» преобразования датчиком в основном только продольные колебания.In the case of measuring the level of coarse materials (ore, large pieces of coal, etc.), an option is used in which part of the string is replaced by a tape in the upper part of the container, which is attached to the tensioner. The length of the tape in this case is selected from the condition that it does not reach the highest level of the measured material. Replacing the entire string with a tape in this case turned out to be a little unacceptable option, since the side impacts of large pieces deform the tape and create side impact loads that are transmitted to the vibration sensor, introducing additional measurement errors. Replacing a part of the string with a tape in this case does not introduce any additional error, since when measuring the level of coarse materials, a funnel is not formed, and the string (in practice, the cable) is pinched by the last piece of material. But it solves the problem - increasing the accuracy of measurements while reducing manufacturing complexity. This happens due to the fact that the remaining part of the tape actively damps the transverse and torsional vibrations, leaving for the “filtered” transformation the sensor basically only longitudinal vibrations.
Далее приведены расчеты параметров вибрации металлической ленты шириной 9.1 мм (вес 418 кг/км) для длины 21 метр при натяжении ленты сверху в 1000 кг. Варианты даны для первых трех тонов (гармоник).The following are the calculations of the vibration parameters of a metal tape with a width of 9.1 mm (weight 418 kg / km) for a length of 21 meters with a tape tension of 1000 kg from above. Options are given for the first three tones (harmonics).
Параметры вибрации (автоколебаний ленты) определяются по формуламThe vibration parameters (auto-oscillations of the tape) are determined by the formulas
1. Частота колебаний ленты:1. The frequency of oscillation of the tape:
f=1/T, (Гц), f = 1 / T, (Hz),
где f - частота колебаний ленты, герцы;where f is the frequency of oscillation of the tape, hertz;
Т - период колебаний, секунды.T is the period of oscillation, seconds.
2. Период колебаний определяется как:2. The oscillation period is defined as:
Т = (2 * L) / (А * n), (сек), T = (2 * L) / (A * n), (sec),
где L - длина свободного конца ленты, метры,where L is the length of the free end of the tape, meters,
А - постоянная величина для свободного отрезка ленты, м/сек;A is a constant value for a free length of tape, m / s;
n - тон (гармоника колебания).n is the tone (oscillation harmonic).
3. Величина «А» определяется по формуле3. The value of "A" is determined by the formula
А2 = (Р * g * L) / Q, (м/сек),A 2 = (P * g * L) / Q, (m / s),
где Р - нагрузка (натяжение) на ленту, килограммы, where P is the load (tension) on the tape, kilograms,
g - ускорение свободного падения - 9,8 м/сек2, g - acceleration of gravity - 9.8 m / s 2 ,
L - длина свободного конца ленты, метры, L is the length of the free end of the tape, meters,
Q - вес свободного конца ленты, килограммы.Q is the weight of the free end of the tape, kilograms.
В таблицах 1, 2 и 3 приведены исходные данные и результаты расчетов по предварительной оценке применимости метода для практической реализации. В приведенной таблице даны расшифровки букв-символов параметров и единицы их измерения.Tables 1, 2 and 3 show the initial data and the results of calculations for a preliminary assessment of the applicability of the method for practical implementation. The table below shows the decoding of the symbol letters of the parameters and their units of measurement.
Таким образом, диапазон изменения частоты колебаний для первого тона при предварительной нагрузке 1000 кг составит 306.24 - 3.65 = 302.59 Гц. При измерении частоты с погрешностью 0,1% погрешность измерения уровня составит 2.079 см. Для остальных тонов она не меняется.Thus, the range of variation of the oscillation frequency for the first tone at a preliminary load of 1000 kg will be 306.24 - 3.65 = 302.59 Hz. When measuring the frequency with an error of 0.1%, the error in level measurement will be 2.079 cm. For other tones, it does not change.
Если амплитуда колебаний для первого тона 2 см (на глубине 1/2, т.е. 10.5 м), то на глубине 25 см от верхнего закрепленного конца ленты амплитуда колебаний равна 0.476 мм, что вполне достаточно для регистрации частоты колебаний. Для второго и третьего тонов амплитуда составит соответственно 0.238 и 0.119 мм.If the vibration amplitude for the first tone is 2 cm (at a depth of 1/2, i.e. 10.5 m), then at a depth of 25 cm from the upper fixed end of the tape, the vibration amplitude is 0.476 mm, which is quite sufficient to record the vibration frequency. For the second and third tones, the amplitude is 0.238 and 0.119 mm, respectively.
В приведенных ниже таблицах 1, 2 и 3 приводятся более подробные данные по гармоникам колебаний от длины свободного конца ленты при нагрузке в 1000 кг.The following tables 1, 2 and 3 provide more detailed data on the harmonics of oscillations of the length of the free end of the tape at a load of 1000 kg.
На фиг.1 представлена схема измерения уровня с использованием предложенного устройства. На фиг.2 представлена блок-схема измерительного устройства предложенного устройства. На фиг.3 приведена схема подключения датчика колебаний к струне (ленте). На фиг. 4 приведена схема подключения датчика колебаний к струне (часть струны заменена лентой).Figure 1 presents the scheme of level measurement using the proposed device. Figure 2 presents a block diagram of a measuring device of the proposed device. Figure 3 shows the connection diagram of the vibration sensor to the string (tape). In FIG. Figure 4 shows the connection diagram of the vibration sensor to the string (part of the string is replaced by a tape).
Схема измерения уровня включает емкость 1 сыпучего материала со струной 2, закрепленной нижним концом к дну емкости 1 и натянутой в верхней части с помощью внешнего натяжного устройства 3, датчик колебаний 4, установленный на струне 2, и измерительное устройство 5. Струна 2 выполнена полностью или частично в виде ленты.The level measurement circuit includes a bulk container 1 with a string 2 fixed at its lower end to the bottom of the tank 1 and stretched at the top using an
Емкость 1 включает в себя устройства загрузки 6 и выгрузки 7 сыпучего материала. Для свободного прохода струны через корпус емкости 1 имеется сквозное отверстие 8 (люк). Датчик колебаний 4 соединен с измерительный устройством 5 с помощью антивибрационного соединительного кабеля 9.The tank 1 includes a loading device 6 and unloading 7 of bulk material. For free passage of the string through the housing of the container 1 there is a through hole 8 (hatch). The
На фиг.2 показана блок-схема измерительного устройства 5, которое включает последовательно соединенные блоки усиления входного сигнала 10 (УВС), аналого-цифрового преобразования 11 (АЦП), вычисления 12 (ВБ) и представления информации (индикатор) 13 (И).Figure 2 shows a block diagram of a
Устройство для варианта измерения мелкодисперсных сыпучих материалов работает следующим образом.A device for measuring the finely divided bulk materials works as follows.
Внутри емкости 1 сыпучего материала предварительно монтируется лента 2. Причем нижний ее конец наглухо закрепляется в нижней части емкости 1. Верхний конец через сквозное верхнее отверстие 8 емкости 1 соединяется с натяжным устройством 3 и нагружается, например, до 1000 кг. На расстоянии 20... 25 см от верхнего края емкости 1, с внешней ее стороны, на ленте 2 монтируется датчик колебаний 4, который с помощью антивибрационного соединительного кабеля 9 соединяется с измерительным устройством 5.Inside the container 1 of bulk material, tape 2 is pre-mounted. Moreover, its lower end is tightly fixed in the lower part of the container 1. The upper end is connected through a through
Продольные колебания ленты 2 преобразуются датчиком колебаний 4 в электрические колебания, частота которых пропорциональна частоте автоколебаний свободной части ленты 2. Эти электрические колебания в виде сигнала переменного тока поступают через антивибрационный соединительный кабель 9 на усилитель входного сигнала 10 измерительного устройства 5, где усиливается по амплитуде (по напряжению) в 5...10 раз. Выходной усиленный сигнал поступает в блок аналого-цифрового преобразования 11, который преобразует аналоговый сигнал в цифровой. Цифровое значение входного сигнала в единицах АЦП поступает на вычислительный блок 12, который реализует следующие расчетные функции:The longitudinal vibrations of the tape 2 are converted by the
1. Преобразует сложный по форме электрический сигнал в синусоиду, например основной гармоники, (1 тон) с расчетом ее частоты (быстрое преобразование Фурье или БПФ-анализ). Эти значения, согласно таблице 1, будут иметь значение от 3,65 Гц при пустой емкости до 364,57 Гц для полной емкости, а в единицах АЦП, например, от 365 единиц при пустой емкости до 36457 единиц для полной емкости.1. Converts an electric signal with a complex shape into a sinusoid, for example, the fundamental harmonic, (1 tone) with the calculation of its frequency (fast Fourier transform or FFT analysis). These values, according to Table 1, will have a value from 3.65 Hz with an empty capacitance to 364.57 Hz for full capacitance, and in ADC units, for example, from 365 units with an empty capacitance to 36457 units for full capacitance.
2. Пересчет текущего значения частоты в единицах АЦП в уровень свободной части емкости 1 (согласно формулам 1...3). Затем в уровень заполненной ее части по зависимости2. Recalculation of the current frequency value in ADC units to the level of the free part of capacitance 1 (according to formulas 1 ... 3). Then, to the level of its filled part, depending
Lx = lо - Lp, Lx = l o - L p ,
где Lx - уровень заполненной части емкости 1;where Lx is the level of the filled part of the tank 1;
Lo - весь измеряемый уровень (высота емкости 1 );L o - the whole measured level (tank height 1);
Lp - расчетный измеряемый уровень свободной части емкости 1.L p - calculated measured level of the free part of the tank 1.
Полученное значение выходного сигнала с вычислительного блока 12 поступает на блок индикации 13.The obtained value of the output signal from the
Если емкость 1 сыпучего материала пуста, на ленту 2 не действуют никакие нагрузки, кроме вертикальной через натяжное устройство 3. При этом частота автоколебания ленты 2 будет минимальной. Так как в качестве струны использована лента, то она гасит поперечные и крутильные колебания за счет своей конструкции (ширина ленты), оставляя только полезные для использования продольные колебания. Эти колебания воспринимаются датчиком 4 продольных колебаний (датчиком колебаний), установленным на этой ленте в верхней части емкости сыпучего вещества. Амплитуда и «чистота» колебаний позволяет не использовать сложных блоков фильтрации и преобразований, а направлять сигнал непосредственно на измерительное устройство 5.If the container 1 of the bulk material is empty, no loads are applied to the tape 2, except for the vertical one through the
При наполнении емкости 1 сыпучего материала через устройство загрузки 6 соответствующая часть ленты 2 будет засыпаться. При этом на свободный конец ленты 2 будет воздействовать та же самая постоянная вертикальная нагрузка с использованием натяжного устройства 3. Так как в качестве струны использована лента, то за счет своей конструкции она жестко защемляется сыпучим материалом на границе сыпучий материал - свободная часть емкости, не позволяя возникать в ленте крутильным колебаниям, которые возникают в струне и, соответственно, более жестко фиксируя ее защемленный конец. Частота автоколебаний ленты 2 будет меняться в зависимости от длины оставшейся свободной части. Это воспринимается датчиком 4 колебаний и, соответственно, измерительным устройством 5.When filling the container 1 of bulk material through the loading device 6, the corresponding part of the tape 2 will fall asleep. At the same time, the same constant vertical load will be applied to the free end of the tape 2 using the
При опорожнении емкости сыпучего материала через устройство выгрузки 7 уровень сыпучего материала будет уменьшаться. При этом увеличивается свободная часть ленты 2 и, соответственно, частота ее автоколебаний. На ленту 2 в этом случае будут воздействовать сложные нагрузки - стягивающая вниз за счет сил трения сыпучего материала, боковая за счет нецентрирования установки ленты 2 и вертикальная за счет натяжного устройства 3. Если вертикальная нагрузка за счет натяжного устройства 3 выбрана правильно (больше оставшихся двух нагрузок), лента 2 в своей нижней засыпанной части не будет давать изгибов и хорошо сопротивляться стягивающим нагрузкам. В этом случае на верхнюю, свободную часть ленты, будет продолжать действовать постоянная вертикальная нагрузка, создаваемая натяжным устройством 3. В этом случае частота автоколебаний ленты не будет зависеть от возникающих внешних сил (возмущений), а только от длины свободной части ленты. Таким образом реализуется поставленная цель - повышение точности измерений уровня при уменьшении сложности изготовления.When emptying the bulk container through the
Для измерения уровня крупнодисперсных материалов (руда, крупные куски угля и т.п.) используется схема, показанная на фиг.4. Описание работы этого варианта совпадает с ранее приведенным, но в этом случае только часть струны заменена на ленту - в верхней части емкости, которая крепится к натяжному устройству. В этом случае длина ленты выбирается из условия недостижения ею самого верхнего уровня измеряемого материала. Эта часть лента гасит поперечные и крутильные колебания струны, оставляя только измеряемые датчиком продольные колебания.To measure the level of coarse materials (ore, large pieces of coal, etc.), the circuit shown in Fig. 4 is used. The description of the operation of this option coincides with the previously given, but in this case only part of the string is replaced with a tape - in the upper part of the container, which is attached to the tensioner. In this case, the length of the tape is selected from the condition that it does not reach the highest level of the measured material. This part of the tape damps the transverse and torsional vibrations of the string, leaving only the longitudinal vibrations measured by the sensor.
При практической реализации предложенного технического решения использованы следующие технические средства. В качестве струны 2 использована стальная нержавеющая лента шириной 9.1 мм и массой 418 кг на 1 км. Длина ленты (между точками закрепления) составила 21 м. В качестве датчика колебаний 4 использован датчик ВДТ-105, предназначенный для преобразования механических колебаний в электрические сигналы, пропорциональные ускорению колеблющегося объекта. Эти датчики выпускаются отечественными приборостроительными предприятиями. В качестве измерительного устройства 5 использован контроллер фирмы «КТЦ-МК». В качестве усилителя 10 входного электрического сигнала от датчика 4 колебаний использован сдвоенный предварительный усилитель типа ВВК-007-09 с входными искробезопасными выходами 1ЕхibllСТ5.In the practical implementation of the proposed technical solution, the following technical means were used. As string 2, stainless steel tape 9.1 mm wide and 418 kg per 1 km was used. The length of the tape (between the attachment points) was 21 m. The VDT-105 sensor was used as the
Практическая реализация устройства показала следующие результаты:The practical implementation of the device showed the following results:
- погрешность измерений не превышает 1.0%;- measurement error does not exceed 1.0%;
- погрешность измерений уровня практически не зависит от изменения температуры материала или окружающей атмосферы;- the error in level measurements is practically independent of changes in the temperature of the material or the surrounding atmosphere;
- погрешность измерений уровня практически не зависит от физических параметров материала;- the error of level measurements is practically independent of the physical parameters of the material;
- устройство экологически совершенно безопасно;- the device is environmentally completely safe;
- устройство некритично к повышенному содержанию пыли в помещениях, где проводятся измерения;- the device is not critical to the increased dust content in the rooms where measurements are made;
- устройство некритично к повышенной влажности в помещениях, где проводятся измерения;- the device is uncritical of increased humidity in the premises where measurements are made;
- устройство некритично к изменениям барометрического давления;- the device is not critical to changes in barometric pressure;
- устройство не требует высокой квалификации обслуживающего персонала.- the device does not require highly qualified staff.
ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ИНФОРМАЦИЯUSED INFORMATION
1. Авторское свидетельство СССР №1136023 A, G 01 F 23/22, 1983. Издано 23.01.85. Бюлл. №3.1. USSR author's certificate No. 1136023 A, G 01 F 23/22, 1983. Published on January 23, 85. Bull.
2. ГСП, Уровнемеры акустические типа ЭХО-3., Т-4, раздел 6, УДК 681.128.82., ЦНИИТЭИ приборостроения, 1983.2. GSP, Acoustic level gauges of the type ECHO-3., T-4, section 6, UDC 681.128.82., TSNIITEI instrument making, 1983.
3. Боуманс Г., Эффективная обработка и хранение зерна (стр. 60), М., ВО "Агропромиздат", 1991.3. Bowmans G., Effective processing and storage of grain (p. 60), M., Agropromizdat, 1991.
4. Комплексы технических средств. Средства получения информации о параметрах технологических процессов. Средства измерения расхода и уровня для нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, ГСП., Отраслевой каталог, УДК 681.12 (083.72)+681.128. (083.7)., Информприбор, М., 1988.4. Complexes of technical means. Means of obtaining information on the parameters of technological processes. Flow and level measuring instruments for the oil refining and petrochemical industries, GSP., Sectoral catalog, UDC 681.12 (083.72) +681.128. (083.7)., Informpribor, M., 1988.
5. А.С. Боронихин. Основы автоматизации производства железобетонных изделий. М., «Высшая школа», 1975. Стр. 45.5. A.S. Boronikhin. Fundamentals of automation of the production of reinforced concrete products. M., "Higher School", 1975. pp. 45.
6. Авторское свидетельство СССР №501286, кл. G 01 F 23/16, 1976.6. USSR author's certificate No. 501286, cl. G 01 F 23/16, 1976.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004101008/28A RU2273003C2 (en) | 2004-01-13 | 2004-01-13 | Device for measuring level of loose materials |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004101008/28A RU2273003C2 (en) | 2004-01-13 | 2004-01-13 | Device for measuring level of loose materials |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2004101008A RU2004101008A (en) | 2005-06-20 |
| RU2273003C2 true RU2273003C2 (en) | 2006-03-27 |
Family
ID=35835481
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004101008/28A RU2273003C2 (en) | 2004-01-13 | 2004-01-13 | Device for measuring level of loose materials |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2273003C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014089477A1 (en) * | 2012-12-06 | 2014-06-12 | Osborne Industries Inc. | System for measuring level of dry bulk material in container |
| RU2536089C2 (en) * | 2012-12-24 | 2014-12-20 | Научно-исследовательская лаборатория автоматизации проектирования, общество с ограниченной ответственностью (НИЛ АП, ООО) | Sounding lead level meter |
-
2004
- 2004-01-13 RU RU2004101008/28A patent/RU2273003C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014089477A1 (en) * | 2012-12-06 | 2014-06-12 | Osborne Industries Inc. | System for measuring level of dry bulk material in container |
| US9360360B2 (en) | 2012-12-06 | 2016-06-07 | Osborne Industries Inc. | System for measuring level of dry bulk material in container |
| RU2536089C2 (en) * | 2012-12-24 | 2014-12-20 | Научно-исследовательская лаборатория автоматизации проектирования, общество с ограниченной ответственностью (НИЛ АП, ООО) | Sounding lead level meter |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2004101008A (en) | 2005-06-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0063584B1 (en) | Apparatus for measuring and indicating the fluid level in vessels | |
| US3145559A (en) | Method of and apparatus for determining physical properties of materials | |
| RU2273003C2 (en) | Device for measuring level of loose materials | |
| DE582760C (en) | Device for displaying the layer height in closed containers (bunkers) with liquid, dusty or fine-grained material, consisting of a vibrating structure, the vibration of which is dampened at a certain layer height | |
| US3224253A (en) | Measurement of the dynamic reactance properties of structures | |
| CN202074942U (en) | Novel eddy current sensor thickness tester | |
| US3603137A (en) | Vibrating method and apparatus for determining the physical properties of material | |
| US20220397443A1 (en) | Apparatus for determining a vertical level or density of a material column | |
| JPS58156817A (en) | Method and device for measuring liquid level in vessel | |
| US3874236A (en) | Vibration method and apparatus for measuring the level of material in a container | |
| CN107246901B (en) | Coal bunker material level detection system and method based on string vibration | |
| Atewologun et al. | Experimental determination of Janssen's stress ratio by four methods for soybeans under static conditions | |
| RU2377506C1 (en) | Device for measurement of level of liquid | |
| US3071971A (en) | Method and apparatus for measuring fluid densities | |
| CN2419585Y (en) | Improved vibrating feeding balancer | |
| CN1086900A (en) | Vibrative powder storehouse powder position monitoring method and device | |
| Davies et al. | Continuous monitoring of bulk density and particle size in flowable powders and grains | |
| Batey | A non-nuclear density meter & mass flow system for dredging slurries | |
| JPS6332325A (en) | Noncontact weight measuring device for tube mill | |
| SU647539A1 (en) | Metohd of determining loose material quantity in reservoir | |
| CN101382450B (en) | Damping buoyancy type dynamic liquid level on-line detector | |
| JPS60202311A (en) | Liquid level meter | |
| US2999380A (en) | Densimeter | |
| SU1231430A1 (en) | Acoustic method of determining microhardness | |
| SU1767352A1 (en) | Device for determining fluid level |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060114 |