CN106442216A - 一种在线管式密度测量装置及液体密度测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在线管式密度测量装置及液体密度测量方法，线管式密度测量装置，包括底架，还包括：输送待测浆液的进出口浆液管；测量管，通过轴承支座水平安装在所述底架顶面，且与所述进出口浆液管连通；称重传感器，连接测量管远离轴承支座的一端；控制器，与所述称重传感器通信连接，用于接收来自所述称重传感器的信号并将接收的信号转换成密度数据进行显示。本发明在线连续测得溶液密度，结构简单，维护方便，有效的提高了测量***的长期稳定运行，且降低工业装置的设备成本。

Description

一种在线管式密度测量装置及液体密度测量方法

技术领域

本发明涉及测量技术与液体领域，具体涉及一种在线管式密度测量装置及其液体密度测量方法。

背景技术

随着国家对烟气排放监测力度的不断加强，脱硫***必须连续稳定运行，脱硫浆液密度值是脱硫***连续稳定运行的关键过程控制参数。然而，脱硫***内影响脱硫浆液密度值的因素较多，诸多类型的密度计都无法在脱硫***中长期稳定地运行。

目前国内所采用的液体密度测量设备主要有质量流量计、压差式密度计、音叉式密度计这3类，由于各种测量局限性，已不能满足工业测量的需求。例如：质量流量计价格昂贵，容易磨损，维护成本高。压差式密度计在复杂的环境中测量误差大、精度低的缺点。音叉式密度计由于音叉谐振受液体气泡、油污结垢和流速影响，所以在液体密度的测量中存在测量不稳定、波动大的缺点。

发明内容

本发明提供了一种在线管式密度测量装置，采取物体重力和杠杆原理，在线连续测得溶液密度，结构简单，维护方便，有效的提高了测量***的长期稳定运行，且降低工业装置的设备成本。

一种在线管式密度测量装置，包括底架，还包括：

输送待测浆液的进出口浆液管；

测量管，通过轴承支座水平安装在所述底架顶面，且与所述进出口浆液管连通；

称重传感器，连接测量管远离轴承支座的一端；

控制器，与所述称重传感器通信连接，用于接收来自所述称重传感器的信号并将接收的信号转换成密度数据进行显示。

通过测量流过测量管中固定容积的被测液体的重量来确定液体的密度，密度公式ρ＝m/v。在一个固定的管式容积内，当充满清水后，其体积V_水＝M_水/ρ_水，如果换成其它密度的液体，则ρ_被测＝M_被测/V_被测＝M_被测×ρ_水/M_水，所以只需测得固定容积内清水的重量作为基准值，再测得被测液体的重量，二者相除即得出被测液体的密度值。管式密度测量装置的测量结果不受压力和流速等影响。被测液体在密封管道中流动，不会污染外部，也不会使液体流失。

优选地，所述测量管与进出口浆液管之间由一段透明软管连接。

透明软管将测量管和进出口浆液管隔离开，利用软管的弹性，使测量管可绕轴承支座作微小上下转动，同时因为是透明管，方便观测管内浆液是否满管、流态、气泡等状况，便于调试和检修；进出口浆液管可消除垂直方向冲击力，阻挡垂直冲击力转移到测量管上，对提高测量精度起重要作用，

所述进出口管，有消除垂直方向冲击外力及外力作用，阻挡垂直冲击力及外力转移到测量管上，对提高测量精度起重要作用。

优选地，所述测量管为直管或弯管。

进一步优选地，所述测量管为弯管，更进一步地，所述测量管为U形管，所述U形管的弧形部连接所述称重传感器、两个端口分别为进液口和出液口，进液口和出液口分别通过一段透明软管连接对应的进出口浆液管。

当测量管为U形管时，所述轴承支座位于靠近U形管的两个端口处。

进出口浆液管包括进口浆液管和出口浆液管，进口浆液管通过透明软管与U形管的进液口连接，出口浆液管通过透明软管与U形管的出液口连接，进口浆液管的轴线与测量管轴向位于同一水平面上，出口浆液管的轴线高出测量管轴线60～80mm，便于测量时使测量管充满浆液。

被测液体连续地流入测量管，测量管可绕轴承支座作微小上下摆动，当被测液体密度变比时，测量管在重力作用下通过轴承形成垂直力变化，通过称重传感器获得相应的信号，此信号经送至控制器进行显示记录并输出控制。优选地，所述轴承支座位于靠近测量管开口端处。轴承支座固定测量管进出口前端，起杠杆原理作用，可以上下转动，称重传感器设置在测量管尾端，浆液流经整个测量管，重力向下，即可测量出浆液重量。

所述轴承支座为滚动轴承或滑动轴承。

进一步优选，所述称重传感器为拉式称重传感器或压式称重传感器。可以前后左右调整，以确保称重传感器正常工作，提高测量精度。

更进一步优选地，所述称重传感器为拉式称重传感器，所述拉式称重传感器通过支架设置在测量管上方，所述拉式称重传感器与测量管及支架之间均采用钢丝或链环连接。

更进一步优选地，还设有固定在所述支架上的仪表箱，所述控制器安装于该仪表箱内，所述仪表箱上设有与控制器显示模块对应的显示窗口。

进一步优选地，所述仪表箱上设有配置暗锁的单开门。

优选地，所述底架上且位于测量管与称重传感器连接端的下方设有护梁。运输或维护时固定U型管用，同时对U型管和传感器起保护作用。

所述控制器为本领域常规控制器，例如PLC等常见控制器，优选采用智能显示控制仪表，智能显示控制仪表集显示、调校、报警、控制等一体化功能，可以执行信号处理和算术运算等操作，并能实时显示测量和报警值，通过数字式或模拟式的输出，控制各种类型的机械或生产过程。

被测液体连续地流入测量管，此测量管进出口前端可绕轴承支座作微小上下转动。进出口管通过透明软管与测量管相通。当被测液体密度变比时，测量管在重力作用下通过轴承形成垂直力变化，它通过钢丝或链环使称重传感器获得相应的信号，此信号经送至智能显示控制仪表进行显示记录并输出控制。钢丝或链环连接称重传感器可前后左右移动，以调整测量管平衡和受力点位置。

本发明还提供一种在线管式液体密度测量方法，包括如下步骤：

(1)使测量管处于空管且水平状态，读取测量管为空管时称重传感器转换到控制器的输出重量值M_管；

(2)向测量管中通入清水，使透明软管完全充满清水，读取此时测量管为清水时称重传感器转换到控制器的输出重量值M_水；

(3)排净测量管内清水，使测量管重新处于空管状态，然后想测量管中通入待测液体，观察两端透明软管中被测液体的流态，使透明软管完全充满液体，读取此时测量管为被测液体时称重传感器转换到控制器的输出重量值M_被测；

通过如下公式计算测量管内流动液体的密度：

ρ_被测＝ρ_水(M_被测-M_管)/(M_水-M_管)。

本发明具有以下显著技术效果：

1、本发明是密闭管式容器，不会污染外部，也不会使液体流失。

2、本发明耐受高压、高温、高流速，并且耐受腐蚀、磨损。

3、本发明结构简单，造价低，易维护。

4、本发明原理简单，精度高，方便使用。

附图说明

图1是本发明的正视图。

图2是本发明俯视图。

图3是本发明左视图。

图中所示附图标记如下：

1-测量管 2-轴承支座 3-透明软管

4-仪表箱 5-控制器 6-支架

7-钢丝或链环 8-称重传感器 9-排水孔

10-底架 11-进口浆液管 12-出口浆液管

41-单开门 61-挂梁 101-护梁

具体实施方式

如图1～图3所示，一种在线管式密度测量装置，包括底架10、测量管1、称重传感器8和控制器5，底架10为普通底架，本实施方式中，测量管为U形管，U形管的开口端通过轴承支座2水平安装在底架10顶面，U形管的弧形部连接称重传感器8，两个端口分别为进液口和出液口，进液口和出液口分别连接一段透明软管3，进液口通过透明软管连接进口浆液管11，出液口通过透明软管连接出口浆液管12，进口浆液管11中心与测量管中心水平，出口浆液管12中心高于测量管中心70mm左右，便于使U形管充满液体，始终保持满管状态，进口浆液管和出口浆液管由对应的支座支撑在底架上。

轴承支座位于U形管进出口前端，即靠近进出口端口处，测量管可绕轴承支座上下摆动，进口浆液管和测量管弧形部底部设有排水孔9，测量过程中该排水孔通过M10螺栓封堵。

本发明的轴承支座可选择滚动轴承或滑动轴承，当采用滚动轴承时包括两个轴承座、两个对应的滚动轴承和一根与两个滚动轴承配合的轴，U形管与轴接触配合。

当采用滑动轴承时，包括两个滑动轴承和一根与两个滑动轴承配合的轴，U形管与轴接触配合。

本实施方式中称重传感器8采用拉式称重传感器，拉式传感器通过支架6安装在底架1上方。

支架6上固定一根用于悬挂称重传感器8的挂梁61，挂梁在支架上的位置可移动，移动到位后再进行紧固。称重传感器与挂梁之间及与测量管1之间均通过钢丝或链环7连接，钢丝或链环连接可以使传感器前后左右移动，提高测量精度。

支架上还固定一个仪表箱4，控制器5安装于该仪表箱内，称重传感器与控制器之间通信连接，控制器为本领域常规控制器即可，可直接购买市售成品，本实施方式中，控制器采用智能显示控制仪表(密度显示控制器，型号“ST550F”)，通过向厂家定制，仪表箱上开设与智能显示控制仪表对应的显示窗口，仪表箱还设置一个配置暗锁的单开门41，方便对称重传感器的检修。

本发明的工作方式如下：

被测液体连续地通入测量管1，此测量管进出口前端可绕轴承支座2作微小上下转动。进出口浆液管通过透明软管与测量管相通。当被测液体密度变比时，测量管在重力作用下绕轴承支座转动一个小角度，它通过钢丝或链环使称重传感器获得相应的信号，此信号经送至智能显示控制仪表进行显示记录并输出控制。钢丝或链环连接称重传感器可前后左右移动，以调整测量管平衡和受力点位置。

采用本发明装置进行测量的步骤为：

(A)拧开进口浆液管和测量管尾端排水口螺栓，排干净测量管内液体，使测量管处于空管状态，再拧回两个排水口螺栓。在测量管上放置水平仪(尺)，通过调节连接测量管的钢丝(链环)，使测量管成水平状态。拿开水平仪(尺)，读取测量管为空管时称重传感器转换到控制器的输出重量值M_管。

(B)在线管式密度测量装置和清水管道连接，设置清水阀门。开启清水阀门，在测量管中通入清水，观察两端透明软管中清水的流态，调节清水阀门，使透明软管完全充满清水，没有气隙即可，读取此时测量管为清水时称重传感器转换到控制器的输出重量值M_水。如果测量管需要充满液体，一般要求液体流速为≥1m/s。

(C)关闭清水阀门，断开清水管道连接，拧开进口管和测量管尾端排水口螺栓，排干净测量管内清水，使测量管处于空管状态，再拧回两个排水口螺栓。

(D)在线管式密度测量装置和被测液体管道连接，设置液体阀门。开启液体阀门，在测量管中通入被测液体，观察两端透明软管中被测液体的流态，调节液体阀门，使透明软管完全充满液体，没有气隙即可，读取此时测量管为被测液体时称重传感器转换到控制器的输出重量值M_被测。控制器计算测量管内流动液体的密度ρ_被测＝ρ_水(M_被测-M_管)/(M_水-M_管)，当测量管内液体密度发生变比时，M_被测也会发生相应的变化，即可在线测量被测液体的密度值。

实施例

某工程锅炉蒸发量1180t/h、燃煤含硫量1.0％，锅炉负荷95％，烟气温度为130℃，要求排放SO₂浓度100mg/Nm³。

要求的脱硫浆液浓度为12％，脱硫浆液罐直径7m高度7m。

脱硫***投运后，脱硫浆液浓度稳定，脱硫液密度值手工化验值为1.105g/cm³，管式称重密度计测量值为1.112g/cm³，偏差0.007g/cm³，精度0.6％。

以上所述仅为本发明专利的具体实施案例，但本发明专利的技术特征并不局限于此，任何相关领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。

Claims (10)

1.一种在线管式密度测量装置，包括底架，其特征在于，还包括：

输送待测浆液的进出口浆液管；

测量管，通过轴承支座水平安装在所述底架顶面，且与所述进出口浆液管连通；

称重传感器，连接测量管远离轴承支座的一端；

控制器，与所述称重传感器通信连接，用于接收来自所述称重传感器的信号并将接收的信号转换成密度数据进行显示。

2.根据权利要求1所述在线管式密度测量装置，其特征在于，所述测量管与进出口浆液管之间由一段透明软管连接。

3.根据权利要求1所述在线管式密度测量装置，其特征在于，所述测量管为直管或弯管。

4.根据权利要求3所述在线管式密度测量装置，其特征在于，所述测量管为U形管，所述U形管的弧形部连接所述称重传感器、两个端口分别为进液口和出液口，进液口和出液口分别通过一段透明软管连接对应的进出口浆液管。

5.根据权利要求4所述在线管式密度测量装置，其特征在于，所述轴承支座位于靠近U形管的两个端口处。

6.根据权利要求1所述在线管式密度测量装置，其特征在于，所述称重传感器为拉式称重传感器或压式称重传感器。

7.根据权利要求6所述在线管式密度测量装置，其特征在于，所述称重传感器为拉式称重传感器，所述拉式称重传感器通过支架设置在测量管上方，所述拉式称重传感器与测量管及支架之间均采用钢丝或链环连接。

8.根据权利要求7所述在线管式密度测量装置，其特征在于，还设有固定在所述支架上的仪表箱，所述控制器安装于该仪表箱内，所述仪表箱上设有与控制器显示模块对应的显示窗口。

9.根据权利要求1所述在线管式密度测量装置，其特征在于，所述底架上且位于测量管与称重传感器连接端的下方设有护梁。

10.一种利用权利要求1所述在线管式密度测量装置进行在线管式液体密度测量的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)使测量管处于空管且水平状态，读取测量管为空管时称重传感器转换到控制器的输出重量值M_管；

(2)向测量管中通入清水，使透明软管完全充满清水，读取此时测量管为清水时称重传感器转换到控制器的输出重量值M_水；

(3)排净测量管内清水，使测量管重新处于空管状态，然后向测量管中通入待测液体，观察两端透明软管中被测液体的流态，使透明软管完全充满液体，读取此时测量管为被测液体时称重传感器转换到控制器的输出重量值M_被测；

通过如下公式计算测量管内流动液体的密度：

ρ_被测＝ρ_水(M_被测-M_管)/(M_水-M_管)。