專利名稱：煤氣柜柜位、柜容、柜速的測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于工業(yè)測量技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種煤氣柜柜位、柜容、柜速的測量裝置。
背景技術(shù)：
煤氣柜作為工業(yè)企業(yè)重要的生產(chǎn)設(shè)施之一，在貯存、調(diào)度用氣、節(jié)能、環(huán)保等多方面有著極其重要的作用。因此煤氣柜柜位、柜容、煤氣柜活塞移動速度(柜速)是煤氣柜在生產(chǎn)運(yùn)行中的極其重要的參數(shù)。這些參數(shù)的傳統(tǒng)測量都是使用機(jī)械裝置，將活塞的運(yùn)動情況通過傳動機(jī)構(gòu)傳遞出來，通過與機(jī)械機(jī)構(gòu)相連接的編碼器或傳感器，間接算出這些參數(shù)，其弊端是:1、測量用的機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)測量誤差較大；2、因存在較多的運(yùn)動和旋轉(zhuǎn)部件其維護(hù)量大且故障率高；3、實時性較差，特別是煤氣柜活塞移動速度的測量困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是針對傳統(tǒng)的煤氣柜測量參數(shù)的測量方法所存在的缺陷，提供一種使用非接觸式傳感器進(jìn)行煤氣柜參數(shù)測量的煤氣柜柜位、柜容、柜速的測量裝置。實現(xiàn)上述發(fā)明目的采用以下技術(shù)方案:一種煤氣柜柜位、柜容、柜速的測量裝置，煤氣柜內(nèi)設(shè)置有煤氣柜活塞，煤氣柜的頂部設(shè)置有檢修平臺，測量裝置安裝在檢修平臺上，所述的測量裝置包括安裝在煤氣柜柜頂檢修平臺上的傳感器，該傳感器通過電纜與控制器連接，控制器與上位機(jī)連接。傳感器為防爆型大功率超聲波換能器或防爆型雷達(dá)物位計中的一種。控制器包括控制器外殼和安裝在控制器外殼上的顯示器，該控制器外殼內(nèi)還安裝有用于轉(zhuǎn)換和控制的單片機(jī)及控制電路。本發(fā)明所公開的這種測量裝置結(jié)構(gòu)簡單，將傳感器、控制器和上位機(jī)進(jìn)行安裝連接即可；方法獨(dú)特、安全可靠，由于傳感器與煤氣柜活塞無直接接觸，且能夠?qū)崟r將測量參數(shù)顯示出來，實時性強(qiáng)，經(jīng)濟(jì)實用；控制靈活，可操縱性強(qiáng)。


圖1為本發(fā)明的連接結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為防爆型大功率超聲波換能器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為控制器原理框圖。圖4為控制器外部結(jié)構(gòu)示意圖。圖中:傳感器1，檢修平臺2，煤氣柜3，控制器4，上位機(jī)5，煤氣柜活塞6，導(dǎo)波錐體7，傳感器外殼8，填充材料9，高能波發(fā)聲體10，引出電纜11，控制器外殼12，顯示器13。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。煤氣柜3內(nèi)部有煤氣,煤氣頂層設(shè)置一煤氣柜活塞6,煤氣柜3的頂部設(shè)置有檢修平臺2，測量裝置中的傳感器I安裝在檢修平臺2上，該傳感器I通過電纜與控制器4連接，控制器4與上位機(jī)5連接。作為優(yōu)選方案，傳感器I選擇防爆型大功率超聲波換能器，或者防爆型雷達(dá)物位計中?？刂破?包括控制器外殼12和安裝在控制器外殼12上的顯示器13，該控制器外殼12內(nèi)還安裝有用于轉(zhuǎn)換和控制的單片機(jī)及控制電路。單片機(jī)分別與顯示器、轉(zhuǎn)換電路、報警輸出電路連接，其中轉(zhuǎn)換電路與防爆型大功率超聲波換能器連接，單片機(jī)還與上位機(jī)連接，單片機(jī)可以將煤氣柜的各種參數(shù)實時傳輸給上位機(jī)，方便監(jiān)測。控制器可提供上位機(jī)需要的4一20mA標(biāo)準(zhǔn)信號和RS485數(shù)字通信，并可根據(jù)所測參數(shù)的狀況輸出相應(yīng)的控制信號?？刂破鞯膯纹瑱C(jī)內(nèi)設(shè)置有參數(shù)計算模塊，數(shù)據(jù)被采集后經(jīng)過計算模塊計算后再輸出，并通過顯示器顯示。上位機(jī)是指用戶系統(tǒng)的控制計算機(jī)或可編程控制器。本實施例以防爆型大功率超聲波換能器進(jìn)行說明。防爆型大功率超聲波換能器被安裝在煤氣柜檢修平臺上，其中的導(dǎo)波錐體7置于下方，高能波發(fā)生體10置于該超聲波換能器的外殼8內(nèi)部,高能聲波發(fā)射方向?qū)?zhǔn)煤氣柜活塞上表面。高能波發(fā)生體10是根據(jù)高能聲波的參數(shù)，進(jìn)行加工制造的金屬體。高能波發(fā)生體10與外殼8之間有填充材料9，該填充材料9具有防爆保護(hù)的功能，設(shè)置在防爆型大功率換能器端部的引出電纜11與控制器中的轉(zhuǎn)換電路連接。該防爆型大功率超聲波換能器的內(nèi)部采用高效率振動模式，利用高能聲波技術(shù)，完成電能到超聲波、超聲波到電能的能量轉(zhuǎn)換。采用高能聲波技術(shù)，換能器具有較高的靈敏度和抗干擾能力且性能穩(wěn)定。防爆型大功率超聲波換能器在脈沖信號的激勵下定時發(fā)射超聲波脈沖，超聲波脈沖到達(dá)煤氣柜活塞表面后反射回來，被換能器接收并轉(zhuǎn)換成電信號，送到控制器進(jìn)行處理。這種測量裝置利用超聲波在空氣中傳播的時間間隔來完成對目標(biāo)的測量。本裝置在測量時不與被測物體表面接觸同時也沒有任何形式的機(jī)械連接，因此稱為非接觸測量。因為不與被測量物直接接觸，傳感器固定在被測物(即煤氣柜活塞)上方，因此沒有任何用于測量的可動機(jī)械部件，使得測量精確度高、安裝調(diào)試簡單、使用壽命長、故障率非常低。從換能器發(fā)出超聲波信號時刻到從物體表面反射回來再到達(dá)換能器的時間間隔T，通過單片機(jī)計算處理得出被測柜位H的數(shù)值；根據(jù)圓型煤氣柜罐體的半徑計算出被測氣體的體積V (柜容);根據(jù)單位時間內(nèi)柜位數(shù)值的變化量，計算出煤氣柜活塞的移動速度即柜速St,其計算方式是:
H=S-T.(C +0.607t)............式 I
式I中:H為煤氣柜的柜位，單位:米 S為設(shè)定的量程，單位:米 T為時間間隔，單位:秒 C為聲波在空氣中的傳播速度，單位:米/秒 t為測量現(xiàn)場的環(huán)境溫度，單位:攝氏度
V=Ji.R2.Hl.....................式 2
式2中:V為煤氣柜的柜容，單位:立方米
R為煤氣柜的半徑，單位:米
Hl為煤氣柜修正后的柜位，單位:米 St= (Sl-SO) /tlX60............式 3
式3中:St為煤氣柜活塞的移動速度，單位:米/分 SI為tl時刻的柜位,單位:米 SO為to時刻的柜位,單位:米 tl為to到tl的時間，單位:秒
上述計算式都被設(shè)定在單片機(jī)的計算模塊中，當(dāng)單片機(jī)接收了采集的數(shù)據(jù)后，經(jīng)過這種專用的數(shù)學(xué)模型計算出煤氣柜的實時參數(shù)，并用顯示器進(jìn)行顯示，也可以根據(jù)上位機(jī)的需要，將實時信息傳輸給上位機(jī)，完成對煤氣柜的柜位、柜容、柜速多個參數(shù)的實時監(jiān)測。
權(quán)利要求
1.一種煤氣柜柜位、柜容、柜速的測量裝置，煤氣柜內(nèi)設(shè)置有煤氣柜活塞，煤氣柜的頂部設(shè)置有檢修平臺，測量裝置安裝在檢修平臺上，其特征在于，所述的測量裝置包括安裝在煤氣柜柜頂檢修平臺上的傳感器，該傳感器通過電纜與控制器連接，控制器與上位機(jī)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤氣柜柜位、柜容、柜速的測量裝置，其特征在于，所述的傳感器為防爆型大功率超聲波換能器或防爆型雷達(dá)物位計中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤氣柜柜位、柜容、柜速的測量裝置，其特征在于，所述的控制器包括控制器外殼和安裝在控制器外殼上的顯示器，該控制器外殼內(nèi)還安裝有用于轉(zhuǎn)換和控制的單片機(jī)及控制電路。
全文摘要
一種煤氣柜柜位、柜容、柜速的測量裝置，煤氣柜內(nèi)設(shè)置有煤氣柜活塞，煤氣柜的頂部設(shè)置有檢修平臺，測量裝置安裝在檢修平臺上，所述的測量裝置包括安裝在煤氣柜柜頂檢修平臺上的傳感器，該傳感器通過電纜與控制器連接，控制器與上位機(jī)連接。傳感器為防爆型大功率超聲波換能器或防爆型雷達(dá)物位計中的一種?？刂破靼刂破魍鈿ず桶惭b在控制器外殼上的顯示器，該控制器外殼內(nèi)還安裝有用于轉(zhuǎn)換和控制的單片機(jī)及控制電路。這種測量裝置結(jié)構(gòu)簡單，將傳感器、控制器和上位機(jī)進(jìn)行安裝連接即可；方法獨(dú)特、安全可靠，由于傳感器與煤氣柜活塞無直接接觸，且能夠?qū)崟r將測量參數(shù)顯示出來，實時性強(qiáng)，經(jīng)濟(jì)實用；控制靈活，可操縱性強(qiáng)。
文檔編號F17B1/02GK103104805SQ20131007542
公開日2013年5月15日 申請日期2013年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月11日
發(fā)明者李士開, 唐有生 申請人:唐山市建華自動控制設(shè)備廠