專利名稱：一種重錘式料位探測裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于料位探測裝置及方法。
目前，探測原料在儲(chǔ)槽中的料位，特別是在冶金行業(yè)中的煉鐵、燒結(jié)、焦化等工廠里探測儲(chǔ)礦槽、配煤槽內(nèi)原料的在庫料位，普遍應(yīng)用重錘式料位探測。但現(xiàn)有的各種重錘式料位探測裝置，如日本專利昭51-97468《探測(Sounding)法》，所用的探測器在探測過程中每次測定的時(shí)間間隔是恒定的(一般用時(shí)間繼電器來設(shè)定)。
采用這種裝置探測一個(gè)20米深的儲(chǔ)槽，每次測定的時(shí)間間隔約為3～4分鐘。這樣的時(shí)間間隔在儲(chǔ)槽處于低料位時(shí)尚嫌太短，在儲(chǔ)槽處于高料位時(shí)則顯得太長，不易控制進(jìn)料，特別是在高料位時(shí)容易造成原料謚出。
本發(fā)明的目的是提供一種重錘式料位探測裝置及方法，其每次測定時(shí)間間隔能隨原料在庫料位的變化而變化，在低料位時(shí)測定時(shí)間間隔長，高料位時(shí)，測定時(shí)間間隔短，克服了每次測定的時(shí)間間隔為恒定的缺點(diǎn)，從而有效地控制進(jìn)料。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是其控制部應(yīng)用單片微機(jī)進(jìn)行智能控制，它以前一次測定的實(shí)際時(shí)間為依據(jù)，通過微機(jī)進(jìn)行運(yùn)算，其結(jié)果作為下一次測定的時(shí)間間隔的參數(shù)。其傳感部應(yīng)用光電編碼器作為傳感元件，安裝在減速機(jī)軸端，與減速機(jī)軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣光電編碼器輸出的脈沖信號(hào)與測量重錘在儲(chǔ)槽中的實(shí)際位置相對應(yīng)，不易產(chǎn)生誤差。由于在不同料位實(shí)際測定的時(shí)間是不等的，因此通過前一次實(shí)際測定時(shí)間為依據(jù)運(yùn)算所得的下次測定時(shí)間間隔也是不同的，從而實(shí)現(xiàn)了測定時(shí)間間隔隨實(shí)際在庫料位變化而變化的目的。
本發(fā)明所應(yīng)用的裝置由控制部和傳感部組成。控制部的核心部分是任何系列的八位單片微機(jī)(

圖1)，由控制器(1)、計(jì)數(shù)器(2)、計(jì)時(shí)器(3)、存貯器1(4)、乘法器(5)、存貯器2(6)、定時(shí)器(7)、設(shè)定器(8)、存貯器3(9)等組成，控制傳感部，傳感部(圖2)為在外殼(19)內(nèi)底部安裝電機(jī)(10)、驅(qū)動(dòng)減速機(jī)(13)，卷揚(yáng)筒(15)安裝在減速機(jī)輸出軸2(14)上，鋼絲繩(18)纏繞在卷揚(yáng)筒上，鋼絲繩下端吊有測量重錘(17)，裝在外殼底部卷揚(yáng)筒下方的鋼絲繩張力檢測器(16)，減速機(jī)輸出軸1(12)連接繞性聯(lián)軸器(11)，其上固定有光電編碼器(24)，它由光電編碼器支架(25)支撐，過扭矩檢測器(20)安裝在減速機(jī)殼體上，過扭矩檢測開關(guān)(22)、極限開關(guān)(23)裝在減速機(jī)壁上，二者和光電編碼器罩在裝于減速機(jī)繞性聯(lián)軸器一側(cè)壁上的內(nèi)罩(21)中。在測定初始，存儲(chǔ)器2(6)中數(shù)值為零，控制器(1)發(fā)出動(dòng)作指令，控制部輸出電機(jī)正轉(zhuǎn)信號(hào)，電動(dòng)機(jī)(10)正方向旋轉(zhuǎn)，減速機(jī)(13)也正方向旋轉(zhuǎn)，安裝在繞性聯(lián)軸器(11)上的光電編碼器(24)同步旋轉(zhuǎn)，輸出正方向脈沖，到控制部計(jì)數(shù)器(2)進(jìn)行累加計(jì)數(shù)，同時(shí)計(jì)時(shí)器(3)開始計(jì)時(shí);減速機(jī)輸出軸2(14)正方向旋轉(zhuǎn)也帶動(dòng)卷揚(yáng)筒(15)正方向旋轉(zhuǎn)，將纏繞在卷揚(yáng)筒(15)上的鋼絲繩(18)及安裝在鋼絲繩尾端的測量重錘(17)漸漸放下，直至測量重錘碰到料面被托住，鋼絲繩張力減小，張力檢測器(16)感知出鋼絲繩張力的變化，將信號(hào)送到控制部，控制部發(fā)出撤消電機(jī)正轉(zhuǎn)信號(hào)，輸出電機(jī)逆轉(zhuǎn)信號(hào)，電動(dòng)機(jī)(10)逆方向旋轉(zhuǎn)，使卷揚(yáng)筒(15)也作逆向旋轉(zhuǎn)，鋼絲繩提升，帶動(dòng)測量重錘離開料面，直至測量重錘回到初始位置，控制器(1)發(fā)出停止測定動(dòng)作指令，電動(dòng)機(jī)(10)仃轉(zhuǎn)。電動(dòng)機(jī)的逆轉(zhuǎn)也通過減速機(jī)帶動(dòng)光電編碼器(24)逆向旋轉(zhuǎn)，輸出逆向脈沖，到計(jì)數(shù)器(2)進(jìn)行減法運(yùn)算，直至減到零，計(jì)時(shí)器(3)仃止計(jì)時(shí)，此時(shí)到控制部計(jì)時(shí)器(3)內(nèi)的數(shù)值為t1＝2L÷v(t1為實(shí)際測定時(shí)間，L為探測深度，v為探測速度)，將此數(shù)值放入存儲(chǔ)器1(4)，與事先設(shè)定器(8)內(nèi)設(shè)定、放置在存儲(chǔ)器3(9)內(nèi)的常數(shù)C值在乘法器(5)里進(jìn)乘法運(yùn)算，所得結(jié)果t＝t1×C，即為下次測定的時(shí)間間隔，將此數(shù)值放置在存儲(chǔ)器2(6)中，再經(jīng)定時(shí)器(7)定時(shí)。定時(shí)時(shí)間一到，控制器(1)再次發(fā)出測定動(dòng)作指令，繼續(xù)進(jìn)行下一次測定，周而復(fù)始，每測定一次都有一個(gè)新的時(shí)間間隔。設(shè)定器(8)設(shè)定的c值，可根據(jù)探測工藝要求，在高料位和低料位時(shí)的極限測定時(shí)間間隔內(nèi)進(jìn)行選擇。
對一個(gè)深20米的貯料槽中三點(diǎn)La＝3米，Lb＝10米，Lc＝17米測定(圖3)，設(shè)V＝17米/分，C＝6則分別得到不同深度所得到不同的時(shí)間間隔。
ta＝t1×C＝2la÷V×C＝2×3÷17×6＝2.1分to＝t1×C＝2lb÷V×C＝2×10÷17×6＝7.05分tc＝t1×C＝2lc÷V×C＝2×17÷17×6＝12分由此可看出，在越接近貯料槽底部時(shí)，測定時(shí)間間隔越長，越接近貯料槽頂部時(shí)，測定時(shí)間間隔越短。
采用了本發(fā)明，通過微機(jī)運(yùn)算確定不同料位所需不同測定時(shí)間間隔，實(shí)現(xiàn)智能控制，即在高料位時(shí)測定時(shí)間間隔短，低料位時(shí)測定時(shí)間間隔長，從而有效地防止進(jìn)料過程中在高料位溢料和在低料位時(shí)測定頻繁。
附圖及實(shí)施例圖1本發(fā)明的控制部框圖1、控制器 2、計(jì)數(shù)器 3、計(jì)時(shí)器 4、存貯器1 5、乘法器 6、存貯器2 7、定時(shí)器 8、設(shè)定器
9、存貯器3圖2 本發(fā)明的傳感器結(jié)構(gòu)示意圖10、電動(dòng)機(jī) 11、繞性聯(lián)軸器 12、減速機(jī)輸出軸1 13、減速機(jī) 14、減速機(jī)輸出軸2 15、卷揚(yáng)筒 16、鋼絲繩張力檢測器 17、測量重錘 18、鋼絲繩 19、外殼 20、過扭矩檢測器 21、內(nèi)罩殼 22、過扭矩檢測開關(guān) 23、極限開關(guān) 24、光電編碼器 25、光電編碼器支架圖3本發(fā)明作測定的簡圖15、卷揚(yáng)筒 17、測量重錘 18、鋼絲繩 19、外殼 26、貯料槽實(shí)施例料位探測裝置，采用8751單片微機(jī)，構(gòu)成由控制器，計(jì)數(shù)器，計(jì)時(shí)器，存貯器1，乘法器，存貯器2，定時(shí)器，存貯器(3)組成的控制部，控制傳感部，傳感部由一個(gè)0.37kw電機(jī)驅(qū)動(dòng)速比i＝87的行星齒輪減速機(jī)，直徑φ0.3m的卷揚(yáng)筒裝在減速機(jī)輸出軸上，卷揚(yáng)筒上纏繞的鋼繩下端吊有重錘，吊掛重錘的鋼繩通過張力檢測器，減速機(jī)的另一軸端固定有每轉(zhuǎn)輸出脈沖500個(gè)的光電編碼器，微動(dòng)開關(guān)式的過扭矩檢測器、過扭矩檢測開關(guān)和極限開關(guān)裝在減速機(jī)壁上。用這臺(tái)料位探測裝置對一貯料筒進(jìn)行探測，貯料筒為園筒形，直徑6米，深10米，計(jì)算容積283米3，在貯料筒頂端有一進(jìn)料裝置，其進(jìn)料速度V1＝0.16米/分，料位探測裝置探測運(yùn)行速度為V＝17米/分，設(shè)計(jì)中對最小極限測定時(shí)間間隔進(jìn)行了限定，為1.5分鐘，探測工藝要求在低料位時(shí)每10分鐘測定一次，當(dāng)料位高于9.7米時(shí)仃止進(jìn)料。
下面是一組在上述條件下，料位從零到高于9.7米時(shí)探測情況首先確定常數(shù)C值t測定時(shí)間間隔 t1實(shí)際測定時(shí)間l料筒實(shí)際可裝料高度 v探測裝置探測速度l0前一次測定后的料面高度t＝t1×c t1＝2l÷vc＝t×v/2l c＝10×17/2×10＝8.51、測定時(shí)間間隔t＝2(l-l0)/v×c＝2×(10-0)/17×85＝10分鐘料層高度l1＝進(jìn)料速度v1×測定時(shí)間間隔tl1＝0.16米/分×10分＝1.6米2、t＝2×(10-1.6)/17×8.5＝8.4分鐘l2＝1.6+0.16×8.4＝2.95米3、t＝2×(10-2.95)/17×8.5＝7.05分鐘l3＝2.95+0.16×7.05＝4.08米4、t＝2×(10-4.08)/17×8.5＝5.92分鐘l4＝4.08+0.16×5.92＝5.03米5、t＝2×(10-5.03)/17×8.5＝4.97分鐘l5＝5.03+0.16×4.97＝5.83米6、t＝2×(10-5.83)/17×8.5＝4.17分鐘l6＝5.83+0.16×4.17＝6.5米7、t＝2×(10-6.5)/17×8.5＝3.5分鐘l7＝6.5+0.16×3.5＝7.06米
8、t＝2×(10-7.06)/17×8.5＝2.94分鐘l8＝7.06+0.16×2.94＝7.53米9、t＝2×(10-7.53)/17×8.5＝2.5分鐘l9＝7.53+0.16×2.5＝7.93米10、t＝2×(10-7.93)/17×8.5＝2.07分鐘l10＝7.93+0.16×2.07＝8.26米11、t＝2×(10-8.26)/17×8.5＝1.74分鐘l11＝8.26+0.16×1.74＝8.54米12、t＝2×(10-8.54)/17×8.5＝1.46分鐘l12＝8.54+0.16×1.5＝8.78米(1.46＜1.5分 按最小極限測定時(shí)間間隔1.5分鐘計(jì)算)13、l13＝8.78+0.16×1.5＝9.02米14、l14＝9.02+0.16×1.5＝9.26米15、l15＝9.26+0.16×1.5＝9.50米16、l16＝9.50+0.16×1.5＝9.74米仃止進(jìn)料對本貯料筒共探測16次，貯料筒進(jìn)料裝滿。
權(quán)利要求
1.一種重錘式料位探測裝置及方法，其探測裝置由控制部和傳感部組成，傳感部由電動(dòng)機(jī)(10)、減速機(jī)器(13)、鋼絲繩張力檢測器(16)、過扭矩檢測器(20)、卷揚(yáng)筒(15)、鋼絲繩(18)、測量重錘(17)等組成，其特征在于控制部采用單片微機(jī)，由控制器(1)、計(jì)數(shù)器(2)、計(jì)時(shí)器(3)、乘法器(5)、定時(shí)器(7)、設(shè)定器(8)、貯存器(4、6、9)等構(gòu)成，傳感部中的傳感元件采用光電編碼器(24)、測定過程中，光電編碼器(24)輸出的脈沖在計(jì)數(shù)器(2)中計(jì)數(shù)，在計(jì)時(shí)器(3)中計(jì)時(shí)，并與事先在設(shè)定器(8)中的設(shè)定值在乘法器(5)內(nèi)進(jìn)行乘法運(yùn)算，所得結(jié)果在定時(shí)器(7)中定時(shí)，得到下次測定時(shí)間間隔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重錘式料位探測裝置及方法，其特征在于光電編碼器(24)安裝固定在與減速機(jī)輸出軸1(12)連接的繞性聯(lián)軸器(11)上，由光電編碼器支架(25)支撐。
全文摘要
一種重錘式料位探測裝置及方法，其控制部采用單片微機(jī)進(jìn)行控制，傳感部采用光電編碼器作為傳感元件。它以前一次測定的實(shí)際時(shí)間作為依據(jù)，將裝設(shè)在減速機(jī)輸出軸上的光電編碼器在探測不同料位時(shí)發(fā)出的不同脈沖數(shù)通過微機(jī)進(jìn)行運(yùn)算，確定下一次測定的時(shí)間間隔，使測定時(shí)間間隔能隨在庫料位變化而變化，從而實(shí)現(xiàn)了高料位時(shí)測定時(shí)間間隔短，能防止溢料；低料位時(shí)測定時(shí)間間隔長，避免測定頻繁。
文檔編號(hào)G01F23/32GK1114047SQ9411220
公開日1995年12月27日 申請日期1994年6月15日 優(yōu)先權(quán)日1994年6月15日
發(fā)明者韓明明, 李斌, 方慕賢, 葉國榮, 李寶祥 申請人:寶山鋼鐵(集團(tuán))公司