CN102944499B - 一种用于浓缩池的悬浮物浓度实时检测*** - Google Patents
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Abstract
本发明属于浓度探测技术领域,具体涉及一种用于浓缩池的悬浮物浓度实时检测***。本发明包括固定架、重物探测机构、对重物进行清洁的自清理机构、位移探测器、拉力探测器和控制器,所述重物探测机构至少包括驱动单元、探测绳、重物和第一卷筒,驱动单元包括与控制器相连的驱动电机,驱动电机的输出轴与第一卷筒相连,所述探测绳的一端与第一卷筒固接,且探测绳卷绕在第一卷筒上,所述探测绳的另一端自由下垂并与重物固接;所述探测绳的长度使得重物处于能够自由进入或脱离浓缩池中悬浮液的状态;本发明能够实现对浓缩池内悬浮物浓度变化的自动、连续、及时地测量,测量数据准确,且整个检测***自成体系,并实现实时监测和反馈。
Description
技术领域
本发明属于浓度探测技术领域,具体涉及一种用于浓缩池的悬浮物浓度实时检测***。
背景技术
对于选煤厂中的浓缩池,由于浓缩池入料密度等性质的不稳定,故浓缩池内的悬浮物浓度一直处于变化状态,因此浓缩池内的悬浮物浓度不存在一个固定值,也无法人为控制在某一个值。
在实际应用中,选煤厂浓缩池中的悬浮物浓度只能依靠经验估计,不能够准确把握浓缩池悬浮物浓度的变化状况,因此容易出错而造成损失。如果要得到某时刻的浓缩池悬浮物浓度值,则需要对浓缩池中的悬浮物采样,同时需要根据对照表换算,这不但存在着采样困难的问题,而且还存在着测量不准确和采样滞后的问题;由于用于换算的对照表也是根据选煤厂以往测算的测验值汇总得来,因此还不可避免地存在着由于浓缩池入料变化而导致的换算误差。现有技术中的其他浓度检测方法,如根据耙架扭矩变化进行模糊检测控制等方法则只能起到在某一区段浓度内进行控制的指导作用,不能连续、准确、直观的反应浓度值,容易在过渡区段点产生误差,影响检测。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于浓缩池的悬浮物浓度实时检测***,本检测***可以实现对浓缩池悬浮物浓度的连续检测,检测结果准确且便于实时读取。
为实现上述目的,本发明采用了以下技术方案:一种用于浓缩池的悬浮物浓度实时检测***,其包括如下组成部分:
固定架,所述固定架架设在浓缩池的上侧;
重物探测机构,所述重物探测机构至少包括驱动单元、探测绳、重物和第一卷筒,所述驱动单元包括与控制器相连的驱动电机,驱动电机的输出轴与第一卷筒相连,所述探测绳的一端与第一卷筒固接,且探测绳卷绕在第一卷筒上,所述探测绳的另一端自由下垂并与重物固接;所述探测绳的长度使得重物处于能够自由进入或脱离浓缩池中悬浮液的状态;所述驱动电机设置在固定架上;
自清理机构,所述自清理机构至少包括对重物进行清洗的冲水单元;
位移探测器,用于测量探测绳的位移量以确保所述重物下垂到设定检测区域,所述位移探测器的信号输出端与控制器的信号输入端相连;
拉力探测器,用于测量探测绳在检测过程中的拉力值,所述拉力探测器的信号输出端与控制器的信号输入端相连;
控制器,用于控制所述驱动电机动作以下放或提升重物,接收位移探测器和拉力探测器发送来的探测信号,并计算浓缩池内的悬浮物浓度。
同时本发明还可以通过以下方式得以进一步实现:
优选的,所述重物探测机构还包括与驱动电机输出轴相连的转轴,所述转轴可转动地设置在固定架上,且转轴沿浓缩池的半径方向敷设;所述转轴沿其长度方向套设有多个与转轴同轴转动的第一卷筒,每一个第一卷筒上都设置有与其对应的探测绳和重物,且每一个探测绳都设置有对此探测绳对应测量的位移探测器和拉力探测器。
进一步的,所述重物探测机构还包括围绕在探测绳的下垂端以及重物周侧的避风单元。
优选的,所述避风单元包括固定板、活动板、第二卷筒和升降绳;所述固定板与固定架固接,且固定板分设在探测绳下垂端的两侧;所述第二卷筒套设固定在所述转轴上,且第二卷筒分设在第一卷筒的两侧;所述任一第二卷筒上均设置有升降绳,所述升降绳的一端与第二卷筒固接,且升降绳卷绕在第二卷筒上,所述升降绳的另一端自由下垂并与活动板固接,所述活动板之间彼此相对设置,且活动板分设在重物的两侧;所述升降绳的长度使得活动板处于向上收起以便于显示重物的状况和向下垂落以便于使重物免受风力的干扰两种状态;所述第二卷筒的筒径小于第一卷筒的筒径。
进一步的,所述固定板设置为四块,活动板设置为两块;所述固定板以两块为一组分设在探测绳下垂端的两侧;所述处于探测绳下垂端同一侧的两块固定板之间设置有供处于同一侧的活动板穿过的间隙,所述固定板和活动板的板面彼此平行。
优选的,所述自清理机构还包括两个支撑板以及与支撑板对应连接的清洁部件,所述支撑板的一端与一个活动板铰接,支撑板的另一端即悬伸端朝向另一活动板一侧延伸,两支撑板的悬伸端之间设置有供探测绳通过而阻止重物上升的间隙;所述支撑板的悬伸端与相应清洁部件的上端铰接,两清洁部件呈下垂状并彼此相对,且两清洁部件之间构成便于将重物包裹在其中的空腔状,所述两清洁部件的相对一侧的侧面上设置有便于刷洗重物的刷片;所述活动板与和此活动板相铰接的支撑板之间设置有用于承托支撑板的弹簧;所述冲水单元中冲水管的管口穿过两支撑板悬伸端之间的间隙并设置为朝向两清洁部件围成的空腔内部。
优选的,所述拉力探测器为S型拉力探测器,拉力探测器设置在两分设在探测绳下垂端两侧的固定板之间,所述探测绳自上而下穿过拉力探测器的探测孔位并与重物相连
进一步的,所述重物呈梭子状或纺锤状。
优选的,所述控制器的信号输出端与冲水单元的控制端相连。
进一步的,所述控制器还与远程监控端相连。
本发明的实现方式与有益效果:
1)、本高效实时探测***采用了以下浓度测试理论依据:
γm=ρ*g (2)
其中:ρ—悬浮液的密度
G—重物的重量
F—探测绳所受的拉力
Cω—悬浮液的浓度
g—重力加速度
V—重物的体积
γs—密实煤泥的重度
γm—悬浮液的重度
γ—水的重度;
由于浓缩池竖直方向悬浮物浓度、密度的不同,引起重物所受浮力发生变化,重物匀速下降过程中受力平衡,从而导致所受拉力发生改变,则根据公式(1)可测得悬浮液的平均密度ρ,通过公式(2)换算成悬浮液的重度γm,由于水和密实煤泥的密度已知,则水的重度γ和密实煤泥的重度γs都可通过公式(2)换算得到,则由公式(3)悬浮液重度和浓度的关系式则可得到重物所探测区域的悬浮液的浓度。
2)、本发明中的重物优选为梭子状或纺锤状,重物的这种形状不但可以保证当重物进入液面后,无论上升或下降过程中重物所受阻力将尽可能小,同时也大大减少了重物与悬浮液中固体颗粒的粘附状况,还便于重物的清洁,以保持重物重量的恒定,而避免影响下一周期的探测。
3)、本发明中的重物探测机构包括同轴设置的第一卷筒和第二卷筒,由于第一卷筒的直径大于第二卷筒的直径,则当转轴转动并带动第一卷筒和第二卷筒同时转动时,通过探测绳与第一卷筒相连的重物的升降速度将大于通过升降绳与第二卷筒相连的活动板的升降速度,也即由于同轴转动时第一卷筒和第二卷筒周缘的线速度不同,因此活动板及其上自清理机构的上下速度滞后于重物的上下速度,由此当重物沉入到液面以下时,活动板能够下降到液面处,以起到避风作用,即避免绳子被风吹斜,从而减少测量误差,保证测量的准确性和稳定性;而当重物上升时,由于重物的上升速度大于自清理机构的上升速度,则重物能够及时进入到自清理机构中而被清洁洗刷,从而保证了探测活动能够顺利稳定地持续进行。当然第一卷筒的直径和第二卷筒的直径还可以按照设定比例设置。
4)、本发明中的自清理机构中设有两个彼此相对并围合成空腔以便于将重物包裹在空腔中的清洁部件,所述清洁部件相对一侧的侧面上均设置有刷片。所述清洁部件的上端与相应支撑板的悬伸端铰接,由于两支撑板的悬伸端之间设置有供探测绳通过而阻止重物上升的间隙,则当重物上升时,重物首先进入两个清洁部件围成的空腔中,当重物继续上升至与支撑板的悬伸端处时,由于重物无法通过两支撑板悬伸端之间的间隙,则重物将向上推动支撑板,从而使得两个清洁部件彼此靠近并将重物包裹在空腔中,且此时两清洁部件上的刷片与重物表面紧密接触,同时冲水管供水清洗以保证对重物表面的清刷效果。当重物清洁完毕后,驱动电机动作,探测绳下降,重物在重力的作用下冲开两清洁部件的包裹而进行下次探测。
所述支撑板与活动板之间设置有承托支撑板的弹簧,当重物上升而被包裹在两清洁部件之间时,此弹簧将被拉长;而当重物下降时,此弹簧将收缩恢复原始状态而促使重物更快地从两清洁部件之间冲出。
5)、所述第一卷筒和第二卷筒的数量可根据需要添加,处于固定架同一侧的第一卷筒同轴转动,使得重物同步升降,从而进行同一径向液面上的多点测试,反馈的数据送入控制器中进行分析处理以剔除不合理数据和取平均值,从而使得测量数据更加可靠。
6)、本发明中的控制器控制所述驱动电机动作以下放或提升重物,也即控制器可以控制重物的升降周期以避免重物与耙式浓缩机相碰撞,从而保证了准确、连续、及时地测量;所述控制器还与冲水单元的控制端相连以控制冲水管的冲水状态,确保重物能够得到及时清洁以保证测量的准确性;所述控制器还与远程控制端相连以使得操作人员能够对测量过程中出现的问题进行及时地解决和控制。
由上述可知,本发明能够实现对浓缩池内悬浮物浓度变化的自动、连续、及时地测量,测量数据准确,且整个检测***自成体系,并实现实时监测和反馈,操作人员可根据反馈信息及时调节下一步加药、排料、耙子转速调节等步骤。本检测***所用装置结构简单紧凑且造价低廉。本发明避免了以往的根据经验进行调节或模糊控制所带来的误差,同时自动化程度高,节省人力,适合现场实际应用,具有很好的推广应用前景。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为重物探测机构在固定架上的布设结构示意图。
图3为自清理机构的结构示意图。
图4为重物的清洁状态示意图。
图5为固定板与活动板的布设状态示意图。
图中标注符号的含义如下:
10—浓缩池 20—耙式浓缩机 30—固定架 40—重物探测机构
41—驱动电机 42—转轴 43—第一卷筒 44—第二卷筒
45—探测绳 46—重物 47—固定板 48—活动板
49—升降绳 50—自清理机构 51—冲水管 52—支撑板
53—弹簧 54—清洁部件 55—刷片 60—位移探测器
70—拉力探测器 80—控制器 90—远程控制端
具体实施方式
如图1、2所示,一种用于浓缩池的悬浮物浓度实时检测***,其包括如下组成部分:
固定架30,所述固定架30架设在浓缩池10的上侧;
重物探测机构40,所述重物探测机构40至少包括驱动单元、探测绳45、重物46和第一卷筒43,所述驱动单元包括与控制器80相连的驱动电机41,驱动电机41的输出轴与第一卷筒43相连,所述探测绳45的一端与第一卷筒43固接,且探测绳45卷绕在第一卷筒43上,所述探测绳45的另一端自由下垂并与重物46固接;所述探测绳45的长度使得重物46处于能够自由进入或脱离浓缩池中悬浮液的状态;所述驱动电机41设置在固定架30上;
自清理机构50,所述自清理机构50至少包括对重物46进行清洗的冲水单元;
位移探测器60,用于测量探测绳45的位移量以确保所述重物46下垂到设定检测区域,所述位移探测器60的信号输出端与控制器80的信号输入端相连;
拉力探测器70,用于测量探测绳45在检测过程中的拉力值,所述拉力探测器70的信号输出端与控制器80的信号输入端相连;
控制器80,用于控制所述驱动电机41动作以下放或提升重物46,接收位移探测器60和拉力探测器70发送来的探测信号,并计算浓缩池10内的悬浮物浓度。
所述位移探测器60优先选用绳式位移探测器,以确保对探测绳45位移测量的准确性。
优选的,如图2所示,所述重物探测机构40还包括与驱动电机41输出轴相连的转轴42,所述转轴42可转动地设置在固定架30上,且转轴42沿浓缩池10的半径方向敷设;所述转轴42沿其长度方向套设有多个与转轴42同轴转动的第一卷筒43,每一个第一卷筒43上都设置有与其对应的探测绳45和重物46,且每一个探测绳45都设置有对此探测绳45对应测量的位移探测器60和拉力探测器70。
沿浓缩池10径向布置的多个重物可以实现同一径向液面上的多点测试,反馈的数据送入控制器80中进行分析处理以剔除不合理数据和取平均值,从而使得测量数据更加可靠。
进一步的,所述重物探测机构40还包括围绕在探测绳45的下垂端以及重物46周侧的避风单元。
优选的,如图2、3所示,所述避风单元包括固定板47、活动板48、第二卷筒44和升降绳49;所述固定板47与固定架30固接,且固定板47分设在探测绳45下垂端的两侧;所述第二卷筒44套设固定在所述转轴42上,且第二卷筒44分设在第一卷筒43的两侧;所述任一第二卷筒44上均设置有升降绳49,所述升降绳49的一端与第二卷筒44固接,且升降绳49卷绕在第二卷筒44上,所述升降绳49的另一端自由下垂并与活动板48固接,所述活动板48之间彼此相对设置,且活动板48分设在重物46的两侧;所述升降绳49的长度使得活动板48处于向上收起以便于显示重物46的状况和向下垂落以便于使重物46免受风力的干扰两种状态;所述第二卷筒44的筒径小于第一卷筒43的筒径。
进一步的,如图3、5所示,所述固定板47设置为四块,活动板48设置为两块;所述固定板47以两块为一组分设在探测绳45下垂端的两侧;所述处于探测绳45下垂端同一侧的两块固定板47之间设置有供处于同一侧的活动板48穿过的间隙,所述固定板47和活动板48的板面彼此平行。
优选的,如图3所示,所述自清理机构50还包括两个支撑板52以及与支撑板52对应连接的清洁部件54,所述支撑板52的一端与一个活动板48铰接,支撑板52的另一端即悬伸端朝向另一活动板48一侧延伸,两支撑板52的悬伸端之间设置有供探测绳45通过而阻止重物46上升的间隙;所述支撑板52的悬伸端与相应清洁部件54的上端铰接,两清洁部件54呈下垂状并彼此相对,且两清洁部件54之间构成便于将重物46包裹在其中的空腔状,所述两清洁部件54的相对一侧的侧面上设置有便于刷洗重物46的刷片55;所述活动板48与和此活动板48相铰接的支撑板52之间设置有用于承托支撑板52的弹簧53;所述冲水单元中冲水管51的管口穿过两支撑板52悬伸端之间的间隙并设置为朝向两清洁部件54围成的空腔内部。
优选的,如图3所示,所述拉力探测器70为S型拉力探测器,拉力探测器70设置在两分设在探测绳45下垂端两侧的固定板47之间,所述探测绳45自上而下穿过拉力探测器70的探测孔位并与重物46相连
进一步的,所述重物46呈梭子状或纺锤状。
优选的,所述控制器80的信号输出端与冲水单元的控制端相连。
进一步的,所述控制器80还与远程监控端90相连。
下面结合图1~5对本发明的工作过程做进一步说明。
如图1所示,耙式浓缩机20在驱动装置的带动下运转,并带动浓缩池10中煤泥水的搅动。
控制器80控制驱动电机41动作,驱动电机41带动转轴42转动,转轴42带动第一卷筒43和第二卷筒44同轴转动。第一卷筒43通过与其固接的探测绳45牵引梭子状的重物46由悬浮液上侧沉入悬浮液中以进入检测区域,此时位于第一卷筒43上的位移探测器60即绳式位移探测器和位于固定板47上的拉力探测器70即S型拉力探测器分别同步开始记录探测绳45的位移和拉力。
在梭子状的重物46进入检测区域的时间段内,活动板48在第二卷筒44的转动下由升降绳49牵引下降到悬浮液面附近,以使探测绳45避免被风吹偏而影响测量的准确性。
当梭子状的重物46离开检测区域时,绳式位移探测器和S型拉力探测器同步停止记录。梭子状的重物46在探测绳45的牵引下持续上升,由于梭子状的重物46的上升速度比活动板48的上升速度快,梭子状的重物46进入到两清洁部件54围成的空腔中,且重物46与毛绒状的刷片55逐渐接触,当重物46上升至与清洁部件54的顶端相接时,弹簧53被拉长,此时两清洁部件54也完全包围住重物46,如图4所示,此时冲洗管51由上向下对重物46进行冲洗,从而实现充分地清洗,以避免下一个探测过程对拉力产生影响。清洗过后,驱动电机41反向旋转,重物46在弹簧53弹力和自身重力的作用下与自清理机构50自动进行分离,同时活动板48也开始下降至浓缩池液面,当重物46准备再次进入到浓缩池的检测区域时,至此完成一个检测周期。
在重物46进入探测区域过程中,探测绳45的位移和拉力值将不断变化,并且被绳式位移探测器和S型拉力探测器实时记录下来传输到控制器80即PLC控制柜,控制器80进行分析处理转化为浓度并通过远程控制端90处的显示器显示出来,然后判断是否对浓缩池进行入料、加药、排料或转速调整等操作。
在上述的整个过程中,控制器80的工作是最为关键的,首先控制器80控制所述驱动电机41动作以下放或提升重物46,也即控制器80按照设定程序控制重物46的升降周期以实现设定的探测周期,在此过程中,控制器80中的设定程序还将避免重物46与耙式浓缩机20相碰撞,也即使得悬浮物浓度的实时探测与耙式浓缩机20的转动搅拌互不干涉,从而保证了准确、连续、及时地测量;其次,所述控制器80还与冲水单元的控制端相连以控制冲水管51的启闭,以确保当重物46被清洁部件54夹持包围时能够得到及时地清洁,从而保证测量的准确性;再者,控制器80同时与多个绳式位移探测器和S型拉力探测器进行通信,从而能够实现对浓缩池10内悬浮物浓度变化的自动、连续、及时地测量,同时也保证了测量数据的准确性;最后所述控制器80还与远程控制端90相连,以使得操作人员能够对测量过程中出现的问题进行及时地解决和控制。
由上述可知,本高效实时检测***自成体系,并实现了实时监测和反馈,操作人员可根据反馈信息及时调节下一步加药、排料、耙子转速调节等步骤。
Claims (7)
1.一种用于浓缩池的悬浮物浓度实时检测***,其特征在于包括如下组成部分:
固定架(30),所述固定架(30)架设在浓缩池(10)的上侧;
重物探测机构(40),所述重物探测机构(40)至少包括驱动单元、探测绳(45)、重物(46)和第一卷筒(43),所述驱动单元包括与控制器(80)相连的驱动电机(41),驱动电机(41)的输出轴与第一卷筒(43)相连,所述探测绳(45)的一端与第一卷筒(43)固接,且探测绳(45)卷绕在第一卷筒(43)上,所述探测绳(45)的另一端自由下垂并与重物(46)固接;所述探测绳(45)的长度使得重物(46)处于能够自由进入或脱离浓缩池中悬浮液的状态;所述驱动电机(41)设置在固定架(30)上;
自清理机构(50),所述自清理机构(50)至少包括对重物(46)进行清洗的冲水单元;
位移探测器(60),用于测量探测绳(45)的位移量以确保所述重物(46)下垂到设定检测区域,所述位移探测器(60)的信号输出端与控制器(80)的信号输入端相连;
拉力探测器(70),用于测量探测绳(45)在检测过程中的拉力值,所述拉力探测器(70)的信号输出端与控制器(80)的信号输入端相连;
控制器(80),用于控制所述驱动电机(41)动作以下放或提升重物(46),接收位移探测器(60)和拉力探测器(70)发送来的探测信号,并计算浓缩池(10)内的悬浮物浓度;
所述重物探测机构(40)还包括与驱动电机(41)输出轴相连的转轴(42),所述转轴(42)可转动地设置在固定架(30)上,且转轴(42)沿浓缩池(10)的半径方向敷设;所述转轴(42)沿其长度方向套设有多个与转轴(42)同轴转动的第一卷筒(43),每一个第一卷筒(43)上都设置有与其对应的探测绳(45)和重物(46),且每一个探测绳(45)都设置有对此探测绳(45)对应测量的位移探测器(60)和拉力探测器(70);
所述重物探测机构(40)还包括围绕在探测绳(45)的下垂端以及重物(46)周侧的避风单元;
所述避风单元包括固定板(47)、活动板(48)、第二卷筒(44)和升降绳(49);所述固定板(47)与固定架(30)固接,且固定板(47)分设在探测绳(45)下垂端的两侧;所述第二卷筒(44)套设固定在所述转轴(42)上,且第二卷筒(44)分设在第一卷筒(43)的两侧;任一第二卷筒(44)上均设置有升降绳(49),所述升降绳(49)的一端与第二卷筒(44)固接,且升降绳(49)卷绕在第二卷筒(44)上,所述升降绳(49)的另一端自由下垂并与活动板(48)固接,所述活动板(48)之间彼此相对设置,且活动板(48)分设在重物(46)的两侧;所述升降绳(49)的长度使得活动板(48)处于向上收起以便于显示重物(46)的状况和向下垂落以便于使重物(46)免受风力的干扰两种状态;所述第二卷筒(44)的筒径小于第一卷筒(43)的筒径。
2.根据权利要求1所述的用于浓缩池的悬浮物浓度实时检测***,其特征在于:所述固定板(47)设置为四块,活动板(48)设置为两块;所述固定板(47)以两块为一组分设在探测绳(45)下垂端的两侧;所述处于探测绳(45)下垂端同一侧的两块固定板(47)之间设置有供处于同一侧的活动板(48)穿过的间隙,所述固定板(47)和活动板(48)的板面彼此平行。
3.根据权利要求2所述的用于浓缩池的悬浮物浓度实时检测***,其特征在于:所述自清理机构(50)还包括两个支撑板(52)以及与支撑板(52)对应连接的清洁部件(54),所述支撑板(52)的一端与一个活动板(48)铰接,支撑板(52)的另一端即悬伸端朝向另一活动板(48)一侧延伸,两支撑板(52)的悬伸端之间设置有供探测绳(45)通过而阻止重物(46)上升的间隙;所述支撑板(52)的悬伸端与相应清洁部件(54)的上端铰接,两清洁部件(54)呈下垂状并彼此相对,且两清洁部件(54)之间构成便于将重物(46)包裹在其中的空腔状,所述两清洁部件(54)的相对一侧的侧面上设置有便于刷洗重物(46)的刷片(55);所述活动板(48)与和此活动板(48)相铰接的支撑板(52)之间设置有用于承托支撑板(52)的弹簧(53);所述冲水单元中冲水管(51)的管口穿过两支撑板(52)悬伸端之间的间隙并设置为朝向两清洁部件(54)围成的空腔内部。
4.根据权利要求2所述的用于浓缩池的悬浮物浓度实时检测***,其特征在于:所述拉力探测器(70)为S型拉力探测器,拉力探测器(70)设置在两分设在探测绳(45)下垂端两侧的固定板(47)之间,所述探测绳(45)自上而下穿过拉力探测器(70)的探测孔位并与重物(46)相连。
5.根据权利要求1~4任一项所述的用于浓缩池的悬浮物浓度实时检测***,其特征在于:所述重物(46)呈纺锤状。
6.根据权利要求5所述的用于浓缩池的悬浮物浓度实时检测***,其特征在于:所述控制器(80)的信号输出端与冲水单元的控制端相连。
7.根据权利要求6所述的用于浓缩池的悬浮物浓度实时检测***,其特征在于:所述控制器(80)还与远程监控端(90)相连。
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