状态感应式智能料位计的制作方法
【专利摘要】本发明涉及物料料位测量领域，公开了一种状态感应式智能料位计，包含摆动部件、连接部件、采集器和数据处理器；摆动部件通过连接部件自然悬挂在盛放物料的容器内，摆动部件的状态随容器内物料的料位变化而变化；采集器设置在摆动部件上，用于持续采集摆动部件的状态信息，并将该状态信息发送给与其相连的数据处理器；数据处理器用于将接收到的状态信息处理成物料的料位信息。与现有技术相比，本发明可持续测量物料料位，响应迅速，分辨率高，测量可靠，结构简单，维护简便，寿命长，适用于各种物料及工况条件。
【专利说明】状态感应式智能料位计
【技术领域】
[0001]本发明涉及物料料位测量领域，特别涉及一种状态感应式智能料位计。
【背景技术】
[0002]在电力、冶金、化工、矿业、农业等领域，由于自动化控制与安全监测的需要，需要对容器内、设备中的物料高度、位置进行检测与监控。通过与物料接触时摆动部件角度变化触发信号的倾斜式料位开关被广泛运用于各种工业料位测量场合。其形式主要包括:挡板开关，水银式倾斜开关，滚珠式倾斜开关，光电滚珠式倾斜开关，还有一些新原理开关出现，如落料度高度测量装置。
[0003]挡板开关主要构成部件包括挡板与接近开关或者光电开关，其原理是当物料接触物料后，推动挡板摆动，接近开关或者光电开关测量到挡板位置变化，给出料位变化的信号。挡板开关环境适应差，光电开关与接近开关在恶劣环境下，工作可靠性差，安装要求多，适应性差，实用的工业场合少。
[0004]倾斜料位开关，目前被广泛应用于各种工业场合，无论是水银式倾斜开关，滚珠式倾斜开关，光电滚珠式倾斜开关其原理基本都是类似，都是通过摆锤倾斜时，开关内部滚动或者流动的器件的运动，触发电路的开与合，给出料位信号。倾斜料位开关存在着如下缺点:1、只能给出简单的开关信息，无法提供物料持续变化的信息；2、倾斜触发信号的角度固定，如15度，20度，45度等，报警角度固定死板，当物料构成发生变化时，报警响应度差异大，甚至无法报警，特别是测量密度小的粉料时，很难到达触发信号的角度，无法进行可靠报警；3、触发报警的倾斜角角度大，一般都是15度角以上，应用于很多密度低粉料时，测量可靠性差；4、摆锤受猛烈撞击时，易损坏；5、很多倾斜开关内置在摆锤中，电缆一直要连接到摆锤中，由于物料的摩擦与拖拉，特别是大块固定装物料时，电缆与传感器易磨损，寿命短，长期使用可靠性差；6、倾斜开关自身损坏时无法主动提供故障信息，倾斜式开关料位计由于只是简单提供开关信息，因此，自身是否发生故障，外在很难知晓，存在一定的安全隐患；7、水银等有害液态金属，也会对操作人员身体健康有害。
[0005]除倾斜开关外，现在也出现了一些新原理的倾斜式开关，如国内公开(公告)号为101451871的专利所公开的落料度高度的测量装置。如其专利公开描述，该种测量装置是通过测量摆动部分轴上端某个部件的位移，实现对物料的持续监测的，由于实际结构复杂，部件加工精度要求高，限制条件多，实际整体重量大，该专利很难真正产品化，实用化。落料度高度的测量装置主要存在如下的缺点:1、结构复杂，联动耦合部件多，加工精度要求高；2、由于测量的是摆动部分旋转轴以上部分某块器件位移和运动，所以测量部分空间限制大和要求多；3、安装时有严格的方向性要求，摆动部分摆动方向最好与物料移动方向一致，不然测量效果差，甚至无法测量。同时摆动部件更容易损坏；4、当旋转轴与物料接触点远时，摆动部分长度大，摆动部分整体重量大，对物料冲击的响应度低，甚至无法测量；5、摆杆易被冲击变形，测量效果差，甚至无法进行测量；6、在恶劣环境下，旋转部分会被物料卡塞，影响测量效果；7、由于有多个旋转与联动结构件，长期使用，机械磨损大，易损坏；8、当旋转轴与物料接触点远时，摆杆长度大，携带，安装，调试、维护困难；9、由于结构重量大，对密度小的粉料测量效果差；10、提供的状态信息类型少，使用工况范围小。
【发明内容】
[0006]发明目的:针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种状态感应式智能料位计，可持续测量物料料位，响应迅速，状态信息类型丰富，测量可靠，结构简单，应用范围广，维护简便，寿命长，适用于各种物料及工况条件。
[0007]技术方案:本发明提供了一种状态感应式智能料位计，包含:摆动部件、连接部件、采集器、数据处理器；所述摆动部件通过所述连接部件自然悬挂在盛放物料的容器内，所述摆动部件的状态随容器内物料的料位变化而变化；所述采集器设置在所述摆动部件上，用于持续采集所述摆动部件的状态信息，并将该状态信息发送给与其相连的数据处理器；所述数据处理器用于将接收到的状态信息处理成物料的料位信息。
[0008]优选地，所述摆动部件为柔性摆动部件和/或硬质摆动部件；所述柔性摆动部件为以下任意一种或其组合:绳、铰链、软杆；所述硬质摆动部件为以下任意一种或其组合:杆、挡片、挡锤、挡体。
[0009]优选地，所述采集器在摆动部件上的安装位置可以根据现场工况以及测量效果灵活选择。
[0010]优选地，所述摆动部件的状态包含以下任意一种或其组合:摆动部件的角度、摆动部件的速度、摆动部件的加速度、摆动部件水平移动的距离、摆动部件竖直移动的距离、摆动部件的水平维度上的方向。
[0011]优选地，所述连接部件为以下任意一种或其组合:弹簧、绳、杆、螺栓、螺杆、法兰、轴承、铰链、环、卡件。
[0012]优选地，所述采集器为以下任意一种或其组合:倾角测量元件，加速度计，陀螺仪、磁力计。
[0013]优选地，所述数据处理器为采集器或远端计算机中的数据处理单元；或者，所述数据处理器集成在所述采集器或远端计算机内部。
[0014]优选地，所述采集器内置在所述摆动部件内部。
[0015]优选地，所述采集器与所述数据处理器之间通过有线或无线的方式连接。
[0016]工作原理及有益效果:本发明中，状态感应式智能料位计中摆动部件的状态能够随物料料位的变化而变化，该状态变化的信息能够被采集器采集到，然后数据处理器对采集到的状态信息进行处理得到物料的料位信息；本发明中的采集器是固定在摆动部件上的，这样设计的目的在于即使摆动部件的状态仅仅是发生了细微的变化，采集器的状态也会跟着变化，采集器响应灵敏度高，另外采集器的位置也可以根据需要，灵活选择在摆动部件上的安装位置，以增加测量的响应度与分辨率，也可以尽量避免物料对采集器与数据处理器之间的连接电缆造成损坏；此外，本发明中的摆动部件优选使用柔性摆动部件与硬质摆动部件的组合，且摆动部件的尺寸还能够根据被测容器内的工况灵活改变，使得本发明能够适用于各种物料及工况环境，摆动部件摆动范围大，且不易被物料撞击与挤压损坏，测量可靠度高，结构简单，维护简便，寿命长。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为实施方式I中状态感应式智能料位计工作时的状态示意图；
[0018]图2为实施方式2中状态感应式智能料位计工作时的状态示意图；
[0019]图3为实施方式3中状态感应式智能料位计工作时的状态示意图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图对本发明进行详细的介绍。
[0021]实施方式1:
[0022]本实施方式提供了一种状态感应式智能料位计，该料位计由一个由柔性摆动部件11和硬质摆动部件12组成的摆动部件1、一个连接部件2、一个采集器3和一个数据处理器4组成，如图1所示，初始状态时，摆动部件I是通过连接部件自然悬挂在盛放物料(图中编号6)的容器(图中编号7)内的；上述柔性摆动部件11优选使用结构简单、维护简便、寿命长、可方便改变尺寸和组合的绳或铰连或软杆，上述硬质摆动部件12可以选用不易被物料6损坏的杆、挡片、挡锤或挡体等；连接部件2可以使弹簧、绳、杆、螺栓、螺杆、法兰、轴承、铰链、环、连接卡件或其它连接结构件中的一种或几种的组合；当容器7内的物料6的料位发生变化时，物料6就会与摆动部件I接触，随着物料6的料位变化，摆动部件I的角度、速度、加速度、水平位移、竖直位移或水平维度上的方向等状态信息也会随着发生改变，采集器3能够采集到上述各种状态信息并将其发送给与采集器3通过有线或无线方式连接的数据处理器4，数据处理器4随之根据预先设定好的处理模型将接收到的状态信息处理成物料6的料位信息。上述采集器3可以为倾角测量元件、加速度计、陀螺仪或磁力计等对物体的状态变化比较敏感的设备，可以根据工况环境合理选择，可以单独使用也可以配合使用，最好配合使用，以能够精确的采集到摆动部件I的各种状态信息；本实施方式中的采集器3可以根据需要灵活地安装在能够快速响应、数据变化差异大、测量效果显著、又能尽量保证采集器与其他器件连接的电缆不容易被物料6接触的位置；为了增加测量的可靠性与准确性，可以在摆动部件I上安装多个相同或不同型号的采集器3，可以同时采集到多个状态信息，会更加精确；另外，本采集器3也可以内置在摆动部件I内部，已能够更加灵敏地采集到摆动部件I的各种状态信息。
[0023]值得一提的是，上述的数据处理器4可以为单独的设备，也可以集成在采集器3或远端计算机内部，也可以用采集器3或远端计算机中的数据处理单元来充当，只要有本实施方式中所述的将状态信息处理成物料的料位信息的功能即可。
[0024]实施方式2:
[0025]本实施方式与第一实施方式大致相同，主要区别在于本实施方式中的状态感应式智能料位计中包含两个均由柔性摆动部件11和硬质摆动部件12组成摆动部件I和Γ，这两个摆动部件I和P通过同一个连接部件2—上一下自然悬挂在容器内，两个摆动部件I和I'上各连接了一个采集器3和3'，两个采集器3和3'均与同一个数据处理器4相连，如图2所示。
[0026]本实施方式中的状态感应式智能料位计主要是为了适应容器7较高、物料6的料位范围较大的情况，如果还使用一个摆动部件1，摆动部件I安装位置较低时，只能测量到物料6料位较低的数据，当物料6的料位上升很多时，可能会淹没该摆动部件I，此时就达不到测量的目的了 ；摆动部件I安装位置较高时，物料6料位较低时的数据测量不到；如果摆动部件I长度过长，当物料6料位较高时，摆动部件I状态信息不明显，不容易被采集器3采集到，会导致测量不准确。所以本实施方式中，可以通过连接部件2在容器7内上下位置各安装一个摆动部件I和P ，两个摆动部件I和P在初始状态时均处于自然悬挂状态且互相不接触；由于这两个摆动部件I和P分别用于不同得时段，下方的摆动部件I工作(或不工作)时，上方的摆动部件P不工作(或工作)，所以需要给这两个摆动部件I和P分别连接一个采集器3和3'，用于在不同时段对两个摆动部件I和I'的状态信息进行采集，由于是不同时段测得的状态信息，所以两个采集器3和3'采集到的状态信息可以发送给同一个数据处理器4，此时数据处理器4只需要根据接收到状态信息的时间先后顺序就可以判断是哪个采集器采集到的，之后经过数据处理器4的处理，状态信息转化为物料6的料位信息。除上述所述之外，本实施方式中的其它技术特征均与实施方式I相同，此处不再赘述。
[0027]实施方式3:
[0028]本实施方式与第二实施方式大致相同，不同之处仅在于本实施方式中的连接部件为两个2和2'，如图3所示，两个摆动部件I和I'分别通过两个连接部件2和2'自然悬挂在容器7内，效果与实施方式2中完全相同，此处不做赘述。
[0029]上述各实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种状态感应式智能料位计，其特征在于，包含:摆动部件(I)、连接部件(2)、采集器⑶和数据处理器⑷； 所述摆动部件(I)通过所述连接部件(2)自然悬挂在盛放物料的容器内，所述摆动部件(I)的状态随容器内物料的料位变化而变化； 所述采集器(3)设置在所述摆动部件(I)上，用于持续采集所述摆动部件(I)的状态信息，并将该状态信息发送给与其相连的数据处理器(4)； 所述数据处理器(4)用于将接收到的状态信息处理成物料的料位信息。
2.根据权利要求1所述的状态感应式智能料位计，其特征在于，所述摆动部件(I)为柔性摆动部件(11)和/或硬质摆动部件(12)。
3.根据权利要求2所述的状态感应式智能料位计，其特征在于，所述柔性摆动部件(11)为以下任意一种或其组合:绳、铰链、软杆； 所述硬质摆动部件(12)为以下任意一种或其组合:杆、挡片、挡锤、挡体。
4.根据权利要求1所述的状态感应式智能料位计，其特征在于，所述采集器(3)在摆动部件(I)上的安装位置根据现场工况以及测量效果确定。
5.根据权利要求1?4中任意一项所述的状态感应式智能料位计，其特征在于，所述摆动部件(I)的状态包含以下任意一种或其组合: 摆动部件(I)的角度、摆动部件(I)的速度、摆动部件(I)的加速度、摆动部件(I)水平移动的距离、摆动部件(I)竖直移动的距离、摆动部件(I)的水平维度上的方向。
6.根据权利要求1?4中任意一项所述的状态感应式智能料位计,其特征在于,所述连接部件(2)为以下任意一种或其组合: 弹簧、绳、杆、螺栓、螺杆、法兰、轴承、铰链、环、卡件。
7.根据权利要求1?4中任意一项所述的状态感应式智能料位计，其特征在于，所述采集器(3)为以下任意一种或其组合: 倾角测量元件、加速度计、陀螺仪、磁力计。
8.根据权利要求1?4中任意一项所述的状态感应式智能料位计,其特征在于,所述数据处理器(4)为采集器(3)或远端计算机中的数据处理单元；或者，所述数据处理器(4)集成在所述采集器(3)或远端计算机内部。
9.根据权利要求1?4中任意一项所述的状态感应式智能料位计，其特征在于，所述采集器(3)内置在所述摆动部件(I)内部。
10.根据权利要求1?4中任意一项所述的状态感应式智能料位计,其特征在于,所述采集器(3)通过有线或无线的方式与所述数据处理器(4)相连。
【文档编号】G01F23/22GK104359526SQ201410650284
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年11月8日 优先权日:2014年11月8日
【发明者】胡桂标 申请人:胡桂标