[发明专利]振动式粉仓粉位监测方法及装置

说明书

本发明涉及粉仓粉位监测方法及装置，尤其是涉及振动式粉仓粉位监测方法及装置。

在生产过程中由于需要临时贮存一些固体物料都建有大小不同的料仓，如电厂的煤粉仓、水泥厂的贮仓、以及各种贮灰桶等。要随时监测贮存量的多少必须进行在线实时对料位的监测。目前在使用的料位仪根据其应用原理可以分为以下几种，它们都存在着固有问题。

1.物体表面接触式。如重锤式，浮子式料位仪。后者适用于液面料位测量，而前者不仅操作费时而且在连续进料时易发生埋锤现象。不注意还会发生缆索断裂。

2.波反射探测式。如超声波料位仪，毫米波雷达料位仪。由于连续进料时料位不平整，特别对粉状物料的飞扬引起的干扰以及料仓壁面反射波的影响，使其测量正确度大为降低。

3.信号传感式。如电容式、压差式、光电式信号传感式料位仪。对于现场环境恶劣的粉状物料，不是传感器易污染、损坏，就是灵敏度不高，正确性差，受到其他的影响因素较多。

为此，上述几种料位仪在连续进料的粉仓粉位测量中基本上没有得到应用。目前使用的声频料位测试仪，采用声学谐振腔原理和频谱估计方法来确定料位高度。该方法虽有一定的先进性，但还有一些缺点和问题。首先在不同尺寸不同几何形状的粉仓中无法通用。其次信号处理分析十分复杂，必定费用昂贵、可靠性不佳。

本发明的目的是提供一种振动式粉仓粉位监测方法及装置。

为了达到上述目的，本发明采取下列措施，采用激振信号发生电路发送一定功率的与振片的固有频率基本相同的共振频率，由于粉位上下对振片的阻尼不同，引起振片振动强弱的差异，通过振片上贴有拾振的压电陶瓷把振动转换成电信号，并将信号送到声频信号接收处理电路，根据阻尼影响接收信号减小的阈值以确定粉仓粉位的监测方法。按照该方法设计的粉仓粉位监测装置，它具有直接插入粉仓的振动杆，在振动杆上设有多个依次排列的振片，在振片上贴有拾振的压电陶瓷;多股信号馈线一端分别与振片上的压电陶瓷相接，另一端与激振信号发生电路，声频信号处理电路相接，声频信号处理电路与粉位显示电路相接。

本发明的优点是适用于一切固体粉状物料的监测。振动杆在仓顶插入为一完整组件，便于维护和检修。信号采用远距离传输，操作方便。控制台的监测仪采用集成电路，体积小、寿命高、结构简单。与目前使用的声频料位测试仪相比，由于不必使整个料仓作为谐振腔而只须对一小片振片发生振动，所以振动信号发送功率可大大减小。

下面结合附图作进一步详细说明。

图1是振动式粉仓粉位监测装置方框示意图;

图2是简谐力作用下强迫振动的频率响应曲线。

激振信号发生电路5发送一定功率的与振片2固有频率基本相等的共振频率。该信号通过信号馈线送到振动杆1上的多个振片2上的压电陶瓷，使振片发生振动。振动杆1直接插入粉仓4中。杆上的振片有的在粉位以上而有的在粉位以下。在粉位以上的振片没有受到粉料压力的阻尼，在粉位以下的振片受到了粉料压力的阻尼。根据振动特性，在共振频率范围左右，振动受到阻尼将会使振幅大大减小。图2，表示了简谐力作用下强迫振动的频率响应曲线。图中横坐标u为干扰力频率ω_e与固有频率ω之比。u＝1时，即为干扰力频率ω_e等于固有频率ω，发生共振。纵坐标β_d为动力系数，它是动态振幅A和静态位移X_st之比值。图中曲线簇上D为阻尼。从图2中可以看出，物体在外力作用下发生共振时，当有阻尼存在则振动明显减弱。根据这个原理在振片2上同时贴有拾振的压电陶瓷把振动转换为电信号。该信号通过多股信号线3送到声频信号接收处理电路6。该信号处理电路根据阻尼影响接收信号减小的阈值以确定各个振片位置处会有粉料还是没有粉料。最后通过粉位显示电路7进行显示。该仪器的好处还在于能对粉料在仓内由于湿度太大而搭桥进行监测。