稱(chēng)重式傳感器在料位測量中的特點(diǎn)和方法研究

為此，本文提出一種在粉塵環(huán)境料倉的基礎上，通過(guò)安裝稱(chēng)重傳感器的方式，把物位測量轉化成一個(gè)料倉靜態(tài)重量檢測的方法，期待在設計原煤倉或者灰倉的時(shí)候，土建和機械*能夠給與配合，這是一種簡(jiǎn)單可靠而且無(wú)傳動(dòng)元件的一種靜態(tài)稱(chēng)重測量手段。
1 煤粉倉和灰倉等物位測量對象的特點(diǎn)
1）可靠性：希望測量設備簡(jiǎn)單可靠，測量準確，維護量小，長(cháng)期在線(xiàn)無(wú)故障。
2）物料堆放的錐體不規則：因為物料堆放的形體不規則，無(wú)法界定準確的界面，所以測量物位時(shí)，不能準確測
量真實(shí)的料位，取樣口的位置選擇相對而言尤為重要。
3）環(huán)境工況惡劣：料倉料位測量區域粉塵較大，環(huán)境
惡劣，給安裝、維護帶來(lái)了不便。
4）無(wú)法校準和開(kāi)孔：運行過(guò)程中無(wú)法對真實(shí)的料位進(jìn)行校對維修，不便于維護和故障維修診斷。
2 采用稱(chēng)重傳感器測量物位的方法
鑒于以上所述，根據被測對象的特點(diǎn)，由此構想出一種衡器稱(chēng)重的方式，其原理簡(jiǎn)單，維護方便，可靠性好，對于規則容器可以通過(guò)重量測量，來(lái)反映料倉內的真實(shí)料位和物質(zhì)量的。因為測量物位也是為了知道料斗內部物質(zhì)的，也許這樣更直接方便。對于采用稱(chēng)重原理這一方式，在設計的時(shí)候，打破*界限，土建、工藝設備、控制*互相配合，做到優(yōu)化設計，安全可靠，確?？煽糠€定運行。為方便運行維護，只需要在大修周期更換或校核稱(chēng)重元件即可。

當有一定重量的物料落到托盤(pán)，直到把托盤(pán)埋入的時(shí)候，稱(chēng)重傳感器會(huì )有一個(gè)電壓輸出，把這個(gè)電壓信號送到DCS 系統轉化，可以做出料位的畫(huà)面狀態(tài)，也可以做出高低料位狀態(tài)的報警狀態(tài)指示。當物位達到一定高度，也就是托盤(pán)的壓力達到一定的重力，可以設定發(fā)出料位報警信號而觸發(fā)報警，報警的不靈敏區間范圍根據介質(zhì)特點(diǎn)和現場(chǎng)設定，在現場(chǎng)通過(guò) DCS系統或用繼電器等方式轉化所需要的信號狀態(tài)。對于高、低料位處設置應變感式傳感器，測量輸出可以是開(kāi)關(guān)量信號，也可以輸出模擬量信號，根據工藝流程需要可以任意選擇。這種方式的安裝位置，根據容器材質(zhì)和實(shí)際需求位置開(kāi)孔安裝。托盤(pán)的形狀和尺寸不需要太大，為了防止物料堆積，在設計制作的時(shí)候，*做一個(gè)半球形狀，或者是傘形
。
2）有一些地方作為報警和保護信號，為了可靠，可以安裝兩個(gè)狀態(tài)監測信號，保證了信號的準確性。按這種方式，高料位處設置應變感式傳感器，測量輸出可以是開(kāi)關(guān)量信號，也可以輸出模擬量信號。開(kāi)孔位置，根據容器材質(zhì)和特點(diǎn)選擇，為了測量可靠，用兩個(gè)應變稱(chēng)重測力傳感器，采用二選一的方式，保證了測量的可靠性。在介質(zhì)密度穩定的情況下，規則形狀的料位和重量是一個(gè)固定比例的函數關(guān)系，所以通過(guò)應變感應的稱(chēng)重傳感器在測得重量的時(shí)候，也就可以換算出相應的料位。反之亦然，然而，有一些被測對象更重視容器內部的物料，比如糧庫。這種方式，更適應于密度穩定的介質(zhì)，安裝前期，把應變測量重力的位置選擇好，設計的時(shí)候在容器的底部安裝一個(gè)或者是多個(gè)稱(chēng)重傳感器，測量整個(gè)容器的重量，去掉空倉時(shí)候的毛重，這就是物料的重量，如圖 4 所示，給出了一種參考的示意圖。壓電傳感器的安裝位置，根據被測對象，像靜態(tài)軌道衡器一樣安裝測量，這是一個(gè)比較可靠和成熟的技術(shù)。在衡器檢測方面，已經(jīng)獲得了廣泛的應用。為了可靠，實(shí)際現場(chǎng)一般是多安裝幾個(gè)傳感器，在控制系統內部（比如DCS 系統）進(jìn)行傳感器故障在線(xiàn)診斷和計算信號平均值，或者三取二的邏輯方式，能夠使信號準確可靠，有一個(gè)故障的情況下，也能保障測量正常使用。稱(chēng)重壓電傳感器安裝的具體位置，根據不同對象，設計時(shí)選擇維護方便和便于更換的地方，這樣壓電傳感器輸出與重量對應的
物位電壓信號。傳感器的數量和位置選擇，可以是測量整個(gè)倉或庫的重量，也可以通過(guò)測量一個(gè)分力，反之計算總重量，根據工藝系統因地制宜?？傊?，只要簡(jiǎn)單可靠，便于維修使用。使人（安裝維護人員）、機（機器）、環(huán)（環(huán)境）的界面達到*，不需要太多的運行維護工作。

3 推廣的可行性和意義
通過(guò)應變感應傳感器組成的稱(chēng)重傳感器用于測量物位，是一種*的應用技術(shù)，為一些環(huán)境惡劣，測量介質(zhì)特殊的粉、煤、灰和礦石，以及污水或者糧食等介質(zhì)的測量，提供了一種可行的方法。本文作者曾于 1992 年，用來(lái)測量地下水位[3]。如今測量一些固體顆粒也有廣闊的前景，指導同行推廣使用。希望今后的工程設計中，機、電、儀*緊密配合，把煤倉和灰倉等這些比較復雜的介質(zhì)的測量簡(jiǎn)單化，讓復雜被測對象的物位測量能夠更簡(jiǎn)便、更可靠，更經(jīng)濟地滿(mǎn)足工藝系統的穩定運行。