一种离子交换器树脂高度的测量装置及方法
【专利摘要】本发明公开了一种离子交换器树脂高度的测量装置及方法，包括离子交换器罐体、第一测量装置、第二测量装置、DCS系统及第三测量装置，第一测量装置包括第一弹性元件以及第一压力变送器，第二测量装置包括第二弹性元件以及第二压力变送器，第三测量装置包括球形滤网以及第三压力变送器，球形滤网、第一弹性元件及第二弹性元件固定于离子交换器罐体的内部，其中，第一弹性元件位于第二弹性元件的下方，第三压力变送器的输出端、第一压力变送器的输出端及第二压力变送器的输出端与DCS系统的输入端相连接，第二弹性元件与球形滤网的高度相同。本发明能够快速、自动完成对离子交换器中树脂高度的测量。
【专利说明】
一种离子交换器树脂高度的测量装置及方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种高度测量装置及方法，具体涉及一种离子交换器树脂高度的测量装置及方法。【背景技术】
[0002] 化学水处理工艺中，应用离子交换树脂使水软化和脱盐，制取软化水，纯水和超出水.在水处理生产过程中对离子交换器内树脂高度有一定要求，在容器中树脂是侵泡在水中.形成固体液体混合物，上部水面高于树脂是纯水。一般装在上部返回式探测型仪表不容易将颗粒物的树脂和水的界面分开，不容易有效地测量。另一种使用单纯的重量法测量不容易在生产过程中实现，目前离子交换器内树脂高度测量多采用人工手动测量完成，工作量大。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种离子交换器树脂高度的测量装置及方法，该装置及方法能够快速、自动完成对离子交换器中树脂高度的测量。
[0004]为达到上述目的，本发明所述的离子交换器树脂高度的测量系统包括离子交换器罐体、第一测量装置、第二测量装置、DCS系统及第三测量装置，第一测量装置包括第一弹性元件以及用于检测第一弹性元件受到的压力信息的第一压力变送器，第二测量装置包括第二弹性元件以及用于检测第二弹性元件受到的压力信息的第二压力变送器，第三测量装置包括球形滤网以及用于检测球形滤网受到水的压力信息的第三压力变送器，球形滤网、第一弹性元件及第二弹性元件固定于离子交换器罐体的内部，其中，第一弹性元件位于第二弹性元件的下方，第三压力变送器的输出端、第一压力变送器的输出端及第二压力变送器的输出端与DCS系统的输入端相连接，第二弹性元件与球形滤网的高度相同。
[0005]球形滤网的孔径小于2倍的树脂孔径。
[0006]第一弹性元件与第二弹性元件之间的间距为1米。
[0007]第一弹性元件通过第一支架固定于离子交换器罐体的内壁上。
[0008]第二弹性元件通过第二支架固定于离子交换器罐体的内壁上。
[0009]第一弹性元件及第二弹性元件均由圆形弹性橡胶制作而成。
[0010]本发明所述的离子交换器树脂高度的测量方法包括以下步骤:[〇〇11]第一压力变送器检测第一弹性元件受到的压力信息P1，然后将第一弹性元件受到的压力信息P1发送至DCS系统中；第二压力变送器检测第二弹性元件受到的压力信息P2,然后将第二弹性元件受到的压力信息P2发送至DCS系统中；第三压力变送器检测球形滤网受到的压力信息P3,然后将球形滤网受到的压力信息P3发送至DCS系统中，DCS系统根据第一弹性元件受到的压力信息P1、第二弹性元件受到的压力信息P2及球形滤网受到水的压力信息P3得离子交换器中树脂的高度H，然后显示所述离子交换器中树脂的高度H，其中，
[0012]H=(P2-P3)/(Pl-P2_g)+l+a
[0013]其中，a为第一弹性元件到离子交换器罐体底部的距离，g为重力加速度。[〇〇14]第一弹性元件受到的压力信息P1及第二弹性元件受到的压力信息P2分别为:
[0015]Pl=KlXplXgXhl+p3XgX(h3-h2)(1)
[0016]P2=K2Xp2XgXh2+p3XgX(h3_h2)(2)
[0017]其中，K1及K2为压力传递系数，Pi为第一弹性元件所在位置处树脂与水的混合物的浓度，P2为第二弹性元件所在位置处树脂与水的混合物的浓度，P3为水的密度，hi为第一弹性元件到树脂与水的混合物顶部的距离，h2为第二弹性元件到树脂与水的混合物顶部的距离，h3为球形滤网到离子交换器罐体内水的高度，则有
[0018]P1-P2=K1 Xpi X g Xhl+p3 X g X (h3-h2)_(K2 Xp2 X g Xh2+p3 X g X (h3_h2))
[0019]设 K1 等于 K2，p1=p2,则有
[0020]Pl-P2=KlXplXg
[0021]KlXpl = (Pl-P2)/g(3)。[〇〇22]球形滤网受到水的压力信息P3为:
[0023]P3 = p3XgXh3，
[0024]则有
[0025]h3 = P3/(p3Xg)(4)
[0026]将式(3)及(4)代入式(2)中，得
[0027]h2 = (P2-P3)/(Pl-P2-g)[〇〇28]则离子交换器内树脂高度H为:
[0029]H=(P2-P3)/(Pl-P2_g)+l+a。[〇〇3〇]本发明具有以下有益效果:
[0031]本发明离子交换器树脂高度的测量装置及方法在具体操作时，通过第一压力变送器、第二压力变送器、第三压力变送器分别检测第一弹性元件受到的压力信息、第二弹性元件受到的压力信息及第三弹性元件受到的压力信息，然后根据第一弹性元件受到的压力信息、第二弹性元件受到的压力信息及球形滤网受到的压力信息得到离子交换器中树脂高度，操作方便、快捷，测量精度较高，并且避免人为测定带来的误差，减轻工作人员的劳动轻度。另外，本发明通过压力测量的方法来实现对树脂高度的测量，避免传统通过返回式探测型仪表测量过程中测量精度较大的问题。【附图说明】[〇〇32]图1为本发明的原理图。
[0033]其中，1为离子交换器罐体、2为第二弹性元件、3为第一弹性元件、4为第一支架、5 为第二支架、6为第一压力变送器、7为第二压力变送器、8为球形滤网、9为第三压力变送器。【具体实施方式】[〇〇34]下面结合附图对本发明做进一步详细描述:
[0035]参考图1，本发明所述的离子交换器树脂高度的测量系统包括离子交换器罐体1、 第一测量装置、第二测量装置、DCS系统及第三测量装置，第一测量装置包括第一弹性元件3 以及用于检测第一弹性元件3受到的压力信息的第一压力变送器6,第二测量装置包括第二弹性元件2以及用于检测第二弹性元件2受到的压力信息的第二压力变送器7,第三测量装置包括球形滤网8以及用于检测球形滤网8受到水的压力信息的第三压力变送器9,球形滤网8、第一弹性元件3及第二弹性元件2固定于离子交换器罐体1的内部，其中，第一弹性元件 3位于第二弹性元件2的下方，第三压力变送器9的输出端、第一压力变送器6的输出端及第二压力变送器7的输出端与DCS系统的输入端相连接，第二弹性元件2与球形滤网8的高度相同。
[0036]需要说明的是，球形滤网8的孔径小于2倍的树脂孔径，从而使水可以穿过球形滤网8,然而树脂不能穿过球形滤网8,从而通过第三压力变送器9检测球形滤网8受到水的压力信息;第一弹性元件3与第二弹性元件2之间的间距为1米;第一弹性元件3通过第一支架4 固定于离子交换器罐体1的内壁上;第二弹性元件2通过第二支架5固定于离子交换器罐体1 的内壁上;第一弹性元件3及第二弹性元件2均由圆形弹性橡胶制作而成，利于将测得树脂压力有效的传递给第一压力变送器6及第二压力变送器7,第一压力变送器6及第二压力变送器7为两台精度为0.5级以上的压力变送器。
[0037]本发明所述的离子交换器树脂高度的测量方法包括以下步骤:[〇〇38]第一压力变送器6检测第一弹性元件3受到的压力信息P1，然后将第一弹性元件3 受到的压力信息P1发送至DCS系统中；第二压力变送器7检测第二弹性元件2受到的压力信息P2,然后将第二弹性元件2受到的压力信息P2发送至DCS系统中；第三压力变送器9检测球形滤网8受到的压力信息P3,然后将球形滤网8受到的压力信息P3发送至DCS系统中，DCS系统根据第一弹性元件3受到的压力信息P1、第二弹性元件2受到的压力信息P2及球形滤网8 受到水的压力信息P3得离子交换器中树脂的高度H，然后显示所述离子交换器中树脂的高度H，其中，
[0039]H=(P2-P3)/(Pl-P2_g)+l+a
[0040]其中，a为第一弹性元件3到离子交换器罐体1底部的距离，g为重力加速度。[〇〇41]具体的，第一弹性元件3受到的压力信息P1及第二弹性元件2受到的压力信息P2分别为:
[0042]Pl=KlXplXgXhl+p3XgX(h3-h2)(1)
[0043]P2=K2Xp2XgXh2+p3XgX(h3_h2)(2)
[0044]其中，K1及K2为压力传递系数，Pi为第一弹性元件3所在位置处树脂与水的混合物的浓度，P2为第二弹性元件2所在位置处树脂与水的混合物的浓度，P3为水的密度，h 1为第一弹性元件3到树脂与水的混合物顶部的距离，h2为第二弹性元件2到树脂与水的混合物顶部的距离，h3为球形滤网8到容器内水的高度，则有
[0045]P1-P2=K1 Xpi X g Xhl+p3 X g X (h3-h2)_(K2 Xp2 X g Xh2+p3 X g X (h3_h2))
[0046]设 K1 等于 K2，p1=p2,则有
[0047]Pl-P2=KlXplXg
[0048]KlXpl = (Pl-P2)/g(3)。[〇〇49]球形滤网8受到水的压力信息P3为:
[0050]P3 = p3XgXh3，[0051 ] 则有
[0052]h3 = P3/(p3Xg)(4)
[0053]将式(3)及(4)代入式(2)中，得
[0054]h2 = (P2-P3)/(Pl-P2-g)[〇〇55]则离子交换器内树脂高度H为:
[0056]H=(P2-P3)/(Pl_P2-g)+l+a。
【主权项】
1.一种离子交换器树脂高度的测量系统，其特征在于，包括离子交换器罐体(1)、第一 测量装置、第二测量装置、DCS系统及第三测量装置，第一测量装置包括第一弹性元件(3)以 及用于检测第一弹性元件(3)受到的压力信息的第一压力变送器(6)，第二测量装置包括第 二弹性元件(2)以及用于检测第二弹性元件(2)受到的压力信息的第二压力变送器(7)，第 三测量装置包括球形滤网(8)以及用于检测球形滤网(8)受到水的压力信息的第三压力变 送器(9)，球形滤网(8)、第一弹性元件(3)及第二弹性元件(2)固定于离子交换器罐体(1)的 内部，其中，第一弹性元件(3)位于第二弹性元件(2)的下方，第三压力变送器(9)的输出端、 第一压力变送器(6)的输出端及第二压力变送器(7)的输出端与DCS系统的输入端相连接， 第二弹性元件(2)与球形滤网(8)的高度相同。2.根据权利要求1所述的离子交换器树脂高度的测量系统，其特征在于，球形滤网(8) 的孔径小于2倍的树脂孔径。3.根据权利要求2所述的离子交换器树脂高度的测量系统，其特征在于，第一弹性元件 (3)与第二弹性元件(2)之间的间距为1米。4.根据权利要求1所述的离子交换器树脂高度的测量系统，其特征在于，第一弹性元件 (3)通过第一支架(4)固定于离子交换器罐体(1)的内壁上。5.根据权利要求4所述的离子交换器树脂高度的测量系统，其特征在于，第二弹性元件(2)通过第二支架(5)固定于离子交换器罐体(1)的内壁上。6.根据权利要求1所述的离子交换器树脂高度的测量系统，其特征在于，第一弹性元件(3)及第二弹性元件(2)均由圆形弹性橡胶制作而成。7.—种离子交换器树脂高度的测量方法，其特征在于，基于权利要求3所述的离子交换 器树脂高度的测量系统，包括以下步骤:第一压力变送器(6)检测第一弹性元件(3)受到的压力信息P1，然后将第一弹性元件 (3)受到的压力信息P1发送至DCS系统中；第二压力变送器(7)检测第二弹性元件(2)受到的 压力信息P2,然后将第二弹性元件(2)受到的压力信息P2发送至DCS系统中；第三压力变送 器(9)检测球形滤网(8)受到的压力信息P3,然后将球形滤网(8)受到的压力信息P3发送至 DCS系统中，DCS系统根据第一弹性元件(3)受到的压力信息P1、第二弹性元件(2)受到的压 力信息P2及球形滤网(8)受到水的压力信息P3得离子交换器中树脂的高度H，然后显示所述 离子交换器中树脂的高度H，其中，H= (P2-P3)/(Pl-P2-g)+l+a其中，a为第一弹性元件(3)到离子交换器罐体(1)底部的距离，g为重力加速度。8.根据权利要求7所述的离子交换器树脂高度的测量方法，其特征在于，第一弹性元件 (3)受到的压力信息P1及第二弹性元件(2)受到的压力信息P2分别为:Pl=KlXplXgXhl+p3XgX(h3-h2) (1)P2 = K2Xp2XgXh2+p3XgX(h3-h2)(2)其中，K1及K2为压力传递系数，Pi为第一弹性元件(3)所在位置处树脂与水的混合物的 浓度，P2为第二弹性元件(2)所在位置处树脂与水的混合物的浓度，P3为水的密度，hi为第 一弹性元件(3)到树脂与水的混合物顶部的距离，h2为第二弹性元件(2)到树脂与水的混合 物顶部的距离，h3为球形滤网(8)到离子交换器罐体(1)内水的高度，则有P1-P2 = K1 Xpl X g Xhl+p3 X g X (h3-h2)-(K2 X p2 X g X h2+p3 X g X (h3-h2))设K1等于K2，p1=p2,则有 Pl-P2 = KlXplXg KlXpl = (Pl-P2)/g(3)。9.根据权利要求8所述的离子交换器树脂高度的测量方法，其特征在于，球形滤网(8) 受到水的压力信息P3为:P3 = p3 X g Xh3，则有h3 = P3/(p3Xg)(4)将式(3)及(4)代入式(2)中，得 h2=(P2-P3)/(Pl-P2-g)则离子交换器内树脂高度H为:H= (P2-P3)/(Pl-P2-g)+l+a〇
【文档编号】G01B21/08GK106017382SQ201610316735
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月12日
【发明人】郭文林
【申请人】西安热工研究院有限公司