随动式智能料位计制造技术

本发明专利技术公布了一种随动式智能料位计，属于自动测量设备技术领域。该随动式智能料位计包括料面探测器、耐高温抗拉电缆、自对中电缆卷筒、自动标定机构、伺服驱动器和控制器等。料面探测器带有空心浮力体和耐热微动开关，接触料面时产生电信号；耐高温抗拉电缆作为料面探测器的牵引载体和信号传递载体；自对中电缆卷筒单层缠绕电缆，由伺服驱动器调速旋转并且按定速比轴向滑动；基于控制器数据分析和控制，料面控制器在与料面实时随动运行，并定期自动标定零点；控制器输出模拟信号、报警和通讯。本装置测量准确、可靠，智能化程度高，适用于仓（罐）中粉状料、粒状料、块状料及液体的料位测量。

Follow up intelligent level meter

【技术实现步骤摘要】
随动式智能料位计
本专利技术涉及料位检测设备，具体是一种随动式智能料位计，属于自动测量设备

技术介绍
料位是工业生产过程自动化控制的重要参数；对料位进行连续、可靠、精准的测量对设备的运行、生产作业顺利进行及物料的精准管理具有重要意义。目前，料位检测技术可分为两类；第一类是非接触式，如超声波料位计、雷达料位计、激光测距料位计；第二类是接触式，如重锤式料位计、导波雷达料位计、压力式料位计等。粉体物料、粒状物料、液体物料的料位检测难度较高，尤其是在有粉尘或高浓度蒸汽环境下的料位检测，尚没有一种通用的、高精度的理想测量装置；非接触式料位计料对料仓（罐）内的环境条件要求苛刻，仓（罐）断面尺寸、粉尘浓度、蒸汽浓度、液体泡沫等均对检测有显著影响，产生较大误差甚至根本无法使用；接触式料位计中，导波雷达料位计检测精度较高，但其适用条件较严格，如一般要求物料的介电常数≥1.4，粘度≤500cst,故矿粉、炭黑等反射信号弱或容易粘附的物料不适用；压力式料位计仅适用于密度单一的液体；重锤式料位计种类繁多，应用较广泛，但也存在一定的局限性。重锤式料位计通过检测重锤牵引绳张力的变化或牵引绳滚筒扭矩的变化感知重锤触及物料，在此时刻牵引绳下降长度即代表料位；存在以下不足：（1）牵引绳的张力或牵引绳滚筒扭矩的变化是通过牵引绳传递的，具有缓慢、延迟和惯性的特点，测量的精确度差；（2）随着牵引绳下降，其下垂段自身重力不断增大，对牵引绳张力或牵引绳滚筒扭矩的影响不断增加，测量的线性度差；（3）重锤是周期性升降，不能与料面实现随动，测量的连续性差；（4）重锤易陷落料面以下导致断绳或失效，装置的可靠性差；（5）一般不能检测液体；（6）智能化程度低。
技术实现思路
本专利技术旨在解决上述问题，从而提供一种对物料进行连续、可靠、精准、智能化的随动式智能料位计，尤其适用于目前难以进行料位检测的粉体物料、粒状物料、高粉尘块状料和高蒸汽浓度物料。本专利技术解决所述问题，采用的技术方案是：一种随动式智能料位计，包括料面探测器、耐高温抗拉电缆、自对中电缆卷筒、卷筒传动轴、耐热微动开关、导电滑环、料位计壳体、料位计支座、伺服驱动器、控制器；自对中电缆卷筒、伺服驱动器、控制器均置于料位计壳体内，料面探测器底部的由空心浮力体连接伸缩滑杆，伸缩滑杆经直线轴承可上下滑动，伸缩滑杆上部连接簧片顶杆，簧片顶杆可触动耐热微动开关，产生开关接点信号；料面探测器由耐高温抗拉电缆悬挂，耐高温抗拉电缆上段缠绕在自对中电缆卷筒上，自对中电缆卷筒由伺服驱动器驱动，通过其内部中心丝杠进行旋转，同时沿轴向移动，丝杠螺距等于耐高温抗拉电缆直径以实现耐高温抗拉电缆始终与电缆出线孔对齐；耐热微动开关的信号通过耐高温抗拉电缆经导电滑环传输至控制器，控制器根据耐热微动开关的信号和伺服驱动器中编码器的信号计算料位，并分析料位的变化趋势，控制伺服驱动器运动且实现料面探测器与料面实时随动；控制器将料位数据以标准电气信号和通讯的形式输出到外部。采用上述技术方案的本专利技术，与现有技术相比，其突出的特点是：①本专利技术通过空心浮力体产生浮力触发微动开关产生的电信号检测料面，产生该信号所需要的触发力仅为0.4N，触发行程仅为2mm，触发信号时料面探测器位移仅为5mm（粉体物料）～20mm（液体物料）；与现有通过检测张力或扭矩的技术相比，本专利技术中料位检测信号的产生，与控制器重量、电缆重量随升降的变化、电缆张力随升降的变化等因素基本无关；因此，本专利技术对料位检测准确度高，全量程测量精度达到毫米级。②本专利技术通过料面探测器接触料面时仅需要很小的浮力（0.4N）即可产生电信号，只有料面探测器的重量（约30N）的1.5%,并且电信号的传输和软软运算时间极短、伺服驱动器响应快，料面探测器从触发料面到停止下降的时间很短；因此，本专利技术测量的可靠性高，不会出现料面探测器及其空心浮力体陷落料面的情况。③本专利技术中料面探测器实现与料面随动运行，当检测到料面探测器与料面接触时，控制器控制驱动器立即反向启动使料面探测器脱离料面，控制器对料位进行分析预测，根据预测结果实时、动态地设定料面探测器启动频度、方向和幅度；因此，本专利技术可实现连续测量。④本专利技术具有自动标定功能，每过一定的时间（标定周期可任意设定），料面探测器自动上升到料位计支座内，通过自动标定机构进行料位零点标定，可有效地消除温度波动、电缆形变、物料属性改变等对测量影响，进一步提高测量准确度和稳定性。⑤本专利技术中自对中电缆卷筒匀速转动，耐高温抗拉电缆在电缆卷筒上单层缠绕，每圈周长相等；当电缆卷筒旋转时，同时沿轴向移动，并且旋转速度和轴向移动速度符合固定的比例；这种设计可以确保料面探测器升降时速度恒定（且速度值可设定），并且电缆在电缆卷筒上缠绕时始终与电缆出线孔对齐而不发生缠绕重叠和电缆损伤，进一步提高测量的准确度和可靠性。⑥本专利技术控制器具有自动检测、记录、分析、预测、随动控制、零点标定等功能，通过通讯网络，所有信息均可输出、预置参数均可整定和调整，因此，本专利技术的智能化程度高。⑦本专利技术本专利技术属于接触式料位计，是通过检测料面探测器触料时牵引绳长度来确定料位高度的，粉尘浓度、蒸汽浓度、液体泡沫等环境因素对测量基本没有影响，可用于各种固体物料和液体物料；因此，本专利技术的适用性强。作为优选，本专利技术更进一步的技术方案是：料面探测器由空心浮力体、伸缩滑杆、硅胶密封鼓、直线轴承、可调直线轴承座、簧片顶杆、耐热微动开关、料面探测器壳体、上密封盖、下密封盖、出线嘴、电缆防脱卡板构成；耐高温抗拉电缆通过出线嘴穿入上密封盖并由电缆防脱卡板紧固，其导线与耐热微动开关相接；直线轴承安装在料面探测器壳体中部的可调直线轴承座上，可调直线轴承座上下可调；伸缩滑杆上部安装簧片顶杆，与耐热微动开关触发钮接触，伸缩滑杆穿过直线轴承，再经过硅胶密封鼓与空心浮力体通过螺纹结构连接；硅胶密封鼓安装在料面探测器壳体与下密封盖之间，并通过下密封盖紧固；伸缩滑杆与硅胶密封鼓紧密过盈配合，空心浮力体为下球上锥形空心密封体,上部通过螺纹结构与伸缩滑杆连接；当空心浮力体触及物料面时，产生向上浮力，当浮力超过空心浮力体及伸缩滑杆重力、硅胶密封鼓及簧片顶杆的变形力、直线轴承阻力之和时，伸缩滑杆向上滑动并触发耐热微动开关，产生一个开关接点信号并通过耐高温抗拉电缆传递到控制器。自对中电缆卷筒的筒体中心是一个花键套筒与卷筒传动轴配合，花键套筒外部一端是一个丝母与固定于料位计壳体上的丝杠配合，丝杠螺距等于耐高温抗拉电缆直径；筒体表面以单层排列的形式缠绕耐高温抗拉电缆；筒体内部安装一个导电滑环，其外环固定在花键套筒的外表面，内环自由旋转；当自对中电缆卷筒旋转时，同时沿轴向移动，并且旋转速度和轴向移动速度符合固定的比例，以使耐高温抗拉电缆在自对中电缆卷筒上缠绕时始终与电缆出线孔对齐而不发生缠绕重叠和电缆损伤。耐高温抗拉电缆经导电滑环与控制器联接，将料位控制器的信号传输至控制器。卷筒传动轴由胀套联轴器和空芯花键轴构成；胀套联轴器与伺服驱动器输出轴相连，将伺服驱动器的动力本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种随动式智能料位计，包括料面探测器、耐高温抗拉电缆、自对中电缆卷筒、卷筒传动轴、耐热微动开关、导电滑环、料位计壳体、料位计支座、伺服驱动器、控制器；其特征在于：自对中电缆卷筒、伺服驱动器、控制器均置于料位计壳体内，料面探测器底部的由空心浮力体连接伸缩滑杆，伸缩滑杆经直线轴承可上下滑动，伸缩滑杆上部连接簧片顶杆，簧片顶杆可触动耐热微动开关，产生开关接点信号；料面探测器由耐高温抗拉电缆悬挂，耐高温抗拉电缆上段缠绕在自对中电缆卷筒上，自对中电缆卷筒由伺服驱动器驱动，通过其内部中心丝杠进行旋转，同时沿轴向移动，丝杠螺距等于耐高温抗拉电缆直径以实现耐高温抗拉电缆始终与电缆出线孔对齐；耐热微动开关的信号通过耐高温抗拉电缆经导电滑环传输至控制器，控制器根据耐热微动开关的信号和伺服驱动器中编码器的信号计算料位，并分析料位的变化趋势，控制伺服驱动器运动且实现料面探测器与料面实时随动；控制器将料位数据以标准电气信号和通讯的形式输出到外部。/n

【技术特征摘要】
1.一种随动式智能料位计，包括料面探测器、耐高温抗拉电缆、自对中电缆卷筒、卷筒传动轴、耐热微动开关、导电滑环、料位计壳体、料位计支座、伺服驱动器、控制器；其特征在于：自对中电缆卷筒、伺服驱动器、控制器均置于料位计壳体内，料面探测器底部的由空心浮力体连接伸缩滑杆，伸缩滑杆经直线轴承可上下滑动，伸缩滑杆上部连接簧片顶杆，簧片顶杆可触动耐热微动开关，产生开关接点信号；料面探测器由耐高温抗拉电缆悬挂，耐高温抗拉电缆上段缠绕在自对中电缆卷筒上，自对中电缆卷筒由伺服驱动器驱动，通过其内部中心丝杠进行旋转，同时沿轴向移动，丝杠螺距等于耐高温抗拉电缆直径以实现耐高温抗拉电缆始终与电缆出线孔对齐；耐热微动开关的信号通过耐高温抗拉电缆经导电滑环传输至控制器，控制器根据耐热微动开关的信号和伺服驱动器中编码器的信号计算料位，并分析料位的变化趋势，控制伺服驱动器运动且实现料面探测器与料面实时随动；控制器将料位数据以标准电气信号和通讯的形式输出到外部。


2.根据权利要求1所述的随动式智能料位计，其特征在于：料面探测器由空心浮力体、伸缩滑杆、硅胶密封鼓、直线轴承、可调直线轴承座、簧片顶杆、耐热微动开关、料面探测器壳体、上密封盖、下密封盖、出线嘴、电缆防脱卡板构成；耐高温抗拉电缆通过出线嘴穿入上密封盖并由电缆防脱卡板紧固，其导线与耐热微动开关相接；直线轴承安装在料面探测器壳体中部的可调直线轴承座上，可调直线轴承座上下可调；伸缩滑杆上部安装簧片顶杆，与耐热微动开关触发钮接触，伸缩滑杆穿过直线轴承，再经过硅胶密封鼓与空心浮力体通过螺纹结构连接；硅胶密封鼓安装在料面探测器壳体与下密封盖之间，并通过下密封盖紧固；伸缩滑杆与硅胶密封鼓紧密过盈配合，空心浮力体为下球上锥形空心密封体,上部通过螺纹结构与伸缩滑杆连接；当空心浮力体触及物料面时，产生向上浮力，当浮力超过空心浮力体及伸缩滑杆重力、硅胶密封鼓及簧片顶杆的变形力、直线轴承阻力之和时，伸缩滑杆向上滑动并触发耐热微动开关，产生一个开关接点信号并通过耐高温抗拉电缆传递到控制器。


3.根据权利要求1所述的随动式智能料位计，其特征在于：自对中电缆卷筒的筒体中心是一个花键套筒与卷筒传动轴配合，花键套筒外部一端是一个丝母与固定于料位计壳体上的丝杠配合，丝杠螺距等于耐高温抗拉电缆直径；筒体表面以单层排列的形式缠绕耐高温抗拉电缆；筒体内部安装一个导电滑环，其外环固定在花键套筒的外表面，内环自由旋转；当自对中电缆卷筒旋转时，同时沿轴向移动，并且旋转速度和轴向移动速度符合固定的比例，以使耐高温抗拉电缆在自对中电缆卷筒上缠绕时始终与电缆出线孔对齐而不发生缠绕重叠和电缆损伤，耐高温抗拉电缆经导电滑环与控制器联接，将料位控制器的信号传输至控制器。


4.根据权利要求1所述的随动式智能料位计，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜学强，张旭，宋占贤，安江伟，
申请(专利权)人：唐山阿诺达自动化有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13