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1 煤粉仓和灰仓等物位测量对象的特点

1）可靠性：希望测量设备简单可靠，测量准确，维护量小，长期在线无故障。

2）物料堆放的锥体不规则：因为物料堆放的形体不规则，无法界定准确的界面，所以测量物位时，不能准确测

量真实的料位，取样口的位置选择相对而言尤为重要。

3）环境工况恶劣：料仓料位测量区域粉尘较大，环境

恶劣，给安装、维护带来了不便。

4）无法校准和开孔：运行过程中无法对真实的料位进行校对维修，不便于维护和故障维修诊断。

 

2 采用称重传感器测量物位的方法

鉴于以上所述，根据被测对象的特点，由此构想出一种衡器称重的方式，其原理简单，维护方便，可靠性好，对于规则容器可以通过重量测量，来反映料仓内的真实料位和物质量的多少。因为测量物位也是为了知道料斗内部物质的多少，也许这样更直接方便。对于采用称重原理这一方式，在设计的时候，打破专业界限，土建、工艺设备、控制专业互相配合，做到优化设计，安全可靠，确保可靠稳定运行。为方便运行维护，只需要在大修周期更换或校核称重元件即可。具体设计如图 1 所示，以称重传感器为核心的一种料位测量结构图。

1）如图 1 所示，这是一种按照模拟量或者开关量设计的测量简图。假定被测对象是一个灰斗，灰的介质的密度相对稳定。“灰斗高料位”和“灰斗低料位”是两个称重传感器。这里采用一种压电方式的称重传感器，如图 2 所示。

当有一定重量的物料落到托盘，直到把托盘埋入的时候，称重传感器会有一个电压输出，把这个电压信号送到DCS 系统转化，可以做出料位的画面状态，也可以做出高低料位状态的报警状态指示。当物位达到一定高度，也就是托盘的压力达到一定的重力，可以设定发出料位报警信号而触发报警，报警的不灵敏区间范围根据介质特点和现场设定，在现场通过 DCS 系统或用继电器等方式转化所需要的信号状态。对于高、低料位处设置应变感式传感器，测量输出可以是开关量信号，也可以输出模拟量信号，根据工艺流程需要可以任意选择。这种方式的安装位置，根据容器材质和实际需求位置开孔安装。

 

托盘的形状和尺寸不需要太大，为了防止物料堆积，在设计制作的时候，最好做一个半球形状，或者是伞形，如图 2 所示，这样可以防止物料堆积引起信号误触发。

 

2）如图 3 所示，有一些地方作为报警和保护信号，为了可靠，可以安装两个状态监测信号，保证了信号的准确性。按这种方式，高料位处设置应变感式传感器，测量输出可以是开关量信号，也可以输出模拟量信号。开孔位置，根据容器材质和特点选择，为了测量可靠，用两个应变称重测力传感器，采用二选一的方式，保证了测量的可靠性。在介质密度稳定的情况下，规则形状的料位和重量是一个固定比例的函数关系，所以通过应变感应的称重传感器在测得重量的时候，也就可以换算出相应的料位。反之亦然，然而，有一些被测对象更重视容器内部的物料多少，比如粮库。这种方式，更适应于密度稳定的介质，安装前期，把应变测量重力的位置选择好，设计的时候在容器的底部安装一个或者是多个称重传感器，测量整个容器的重量，去掉空仓时候的毛重，这就是物料的重量，如图 4 所示，给出了一种参考的示意图。压电传感器的安装位置，根据被测对象，像静态轨道衡器一样安装测量，这是一个比较可靠和成熟的技术。在衡器检测方面，已经获得了广泛的应用。为了可靠，实际现场一般是多安装几个传感器，在控制系统内部（比如DCS 系统）进行传感器故障在线诊断和计算信号平均值，或者三取二的逻辑方式，能够使信号准确可靠，有一个故障的情况下，也能保障测量正常使用。称重压电传感器安装的具体位置，根据不同对象，设计时选择维护方便和便于更换的地方，这样压电传感器输出与重量对应的物位电压信号。传感器的数量和位置选择，可以是测量整个仓或库的重量，也可以通过测量一个分力，反之计算总重量，根据工艺系统因地制宜。总之，只要简单可靠，便于维修使用。使人（安装维护人员）、机（机器）、环（环境）的界面达到最佳，不需要太多的运行维护工作。

3 推广的可行性和意义

通过应变感应传感器组成的称重传感器用于测量物位，是一种新型的应用技术，为一些环境恶劣，测量介质特殊的粉、煤、灰和矿石，以及污水或者粮食等介质的测量，提供了一种可行的方法。本文作者曾于 1992 年，用来测量地下水位[3] 。如今测量一些固体颗粒也有广阔的前景，指导同行推广使用。希望今后的工程设计中，机、电、仪专业紧密配合，把煤仓和灰仓等这些比较复杂的介质的测量简单化，让复杂被测对象的物位测量能够更简便、更可靠，更经济地满足工艺系统的稳定运行。