一种适合在恶劣环境工作的智能型料位测量装置的制作方法

本实用新型涉及非标料位测量领域，尤其涉及一种适合在恶劣环境工作的智能型料位测量装置。

背景技术：

在大量工业生产工艺中，被加工的物料通常储存在特定容器中，而料位是生产工艺中极为关键的被测、被控参数，物料是否能够被正确、及时的测量对生产工艺的安全正常运行非常重要。目前料位测量方式及相对应的测量仪器比较多，这些测量仪器一般是安装在容器顶部或投放在容器内部使用，测量仪器容易受到被测对象的环境及介质的影响。如接触式的压力变送器，其取样管路容易发生堵塞，导致无法及时准确的反映料位变化，并且极大增加日常维护工作量；如非接触式的超声波雷达等，容易因水雾、扬尘等环境因素导致测量不准确。在恶劣环境下，不仅是测量仪器本身的测量性能会受到影响，而且仪器内部的电子元件也可能受到影响或损坏，导致故障非常高、平均无故障时间短。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本实用新型的目的在于一种适合在恶劣环境工作的智能型料位测量装置，能够有效克服环境干扰，实现相对准确的料位测量，并且能够有效降低故障率，提高平均无故障时间，减少日常维护工作量。

本实用新型的目的采用如下技术方案实现：

一种适合在恶劣环境工作的智能型料位测量装置，包括控制单元、动力单元及机械式探测单元，所述控制单元与所述动力单元通信连接，所述控制单元及所述动力单元设置在物料容器的外部，所述机械式探测单元包括安装在物料容器顶部的转向滑轮组、从所述动力单元引出的钢丝绳以及用于投放在物料容器内部的重锤，所述钢丝绳穿过所述转向滑轮组后与所述重锤连接，所述动力单元包括电动卷扬机、行程传感器及拉力传感器，所述电动卷扬机用于收放所述钢丝绳，所述行程传感器用于测量所述钢丝绳的位移，所述拉力传感器用于测量所述钢丝绳的拉力。

进一步地，所述动力单元还包括防护外壳以及位于防护外壳外部的壳外定滑轮，所述电动卷扬机、所述行程传感器及所述拉力传感器均设置在所述防护外壳内部，所述钢丝绳从所述防护外壳引出后穿过所述壳外定滑轮。

进一步地，所述动力单元还包括位于所述防护外壳内部的定滑轮组，所述定滑轮组包括第一定滑轮、第二定滑轮、第三定滑轮及第四定滑轮，所述电动卷扬机包括伺服电机以及与伺服电机传动连接的卷筒，所述钢丝绳连接在所述卷筒上，所述钢丝绳在依次穿过所述第一定滑轮、所述第二定滑轮、所述行程传感器、所述第三定滑轮、所述拉力传感器及所述第四定滑轮后引出至所述防护外壳的外部。

进一步地，所述行程传感器为磁感应数字编码式行程传感器或光电数字编码式行程传感器，并设置有变送器，所述变送器带有就地显示功能以及标准4-20ma、485输出口。

进一步地，所述动力单元还包括位于所述防护外壳外部的零位检测开关，其用于检测钢丝绳行程是否回到零位。

进一步地，所述动力单元设置在地面上。

进一步地，所述转向滑轮组包括依次被所述钢丝绳穿过的第一转向定滑轮和第二转向定滑轮，所述第一转向定滑轮和所述第二转向定滑轮处于同一水平高度。

进一步地，所述控制单元包括就地操作单元和远程控制单元。

进一步地，所述就地操作单元设置有切换开关、测量按钮、返回按钮、复位按钮及显示屏。

进一步地，所述重锤为倒锥形或分段圆柱形。

相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：

本实用新型所提供的适合在恶劣环境工作的智能型料位测量装置，能够有效克服环境干扰，实现相对准确的料位测量，并且能够有效降低故障率，提高平均无故障时间，减少日常维护工作量。

附图说明

图1为本实用新型实施例的适合在恶劣环境工作的智能型料位测量装置的结构示意图；

图2为图1所示智能型料位测量装置的动力单元的结构示意图。

图中：11、就地操作单元；12、远程控制单元；2、动力单元；20、防护外壳；21、电动卷扬机；22、第一定滑轮；23、第二定滑轮；24、行程传感器；25、第三定滑轮；26、拉力传感器；27、第四定滑轮；28、壳外定滑轮；29、零位检测开关；31、钢丝绳；32、第一转向定滑轮；33、第二转向定滑轮；34、重锤；4、物料容器。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

参考图1和图2。本实用新型实施例提供了一种适合在恶劣环境工作的智能型料位测量装置，包括控制单元、动力单元2及机械式探测单元，控制单元与动力单元2通信连接，控制单元及动力单元2设置在物料容器的外部，机械式探测单元包括安装在物料容器4顶部的转向滑轮组、从动力单元2引出的钢丝绳31以及用于投放在物料容器内部的重锤34，钢丝绳31穿过转向滑轮组后与重锤34连接，动力单元2包括电动卷扬机21、行程传感器24及拉力传感器26，电动卷扬机21用于收放钢丝绳31，行程传感器24用于测量钢丝绳31的位移，拉力传感器26用于测量钢丝绳31的拉力。

具体来说，动力单元2还包括防护外壳20以及位于防护外壳20外部的壳外定滑轮28，电动卷扬机21、行程传感器24及拉力传感器26均设置在防护外壳20内部，钢丝绳31从防护外壳20引出后穿过壳外定滑轮28。

具体来说，动力单元2还包括位于防护外壳20内部的定滑轮组，定滑轮组包括第一定滑轮22、第二定滑轮23、第三定滑轮25及第四定滑轮27，电动卷扬机21包括伺服电机以及与伺服电机传动连接的卷筒，钢丝绳31连接在卷筒上，钢丝绳31在依次穿过第一定滑轮22、第二定滑轮23、行程传感器24、第三定滑轮25、拉力传感器26及第四定滑轮27后引出至防护外壳20的外部。

具体来说，第二定滑轮23、第三定滑轮25、第四定滑轮27及壳外定滑轮28呈沿水平方向排列设置。

具体来说，行程传感器24为磁感应数字编码式行程传感器或光电数字编码式行程传感器，并设置有变送器，该变送器带有就地显示功能以及标准4-20ma、485输出口。

具体来说，动力单元2还包括位于防护外壳20外部的零位检测开关29，其用于检测钢丝绳31行程是否回到零位。

具体来说，转向滑轮组包括依次被钢丝绳穿过的第一转向定滑轮32和第二转向定滑轮33，第一转向定滑轮32和第二转向定滑轮33处于同一水平高度。

具体来说，控制单元包括就地操作单元11和远程控制单元12。

具体来说，就地操作单元11设置有切换开关、测量按钮、返回按钮、复位按钮及显示屏。

具体来说，重锤34为倒锥形或分段圆柱形。

具体来说，由于重锤34和钢丝绳31是通过转向滑轮组投放至物料容器4内部的，因此无需将动力单元2和控制单元等安装物料容器的顶部或内部，例如可以将动力单元2和控制单元安装在地面或者集控室等，具体可以将动力单元2和就地操作单元11安装在物料容器4外部的地面或者其他较低位置上，远程控制单元12置于集控室。

本实施例的智能型料位测量装置具有间歇性测量和连续性测量两种测量模式，间歇性测量主要用到倒锥形的重锤，连续性测量需要用到分段式圆柱形的重锤，本实施例主要介绍间歇性测量(如下所述的就地操作模式)。

本实用新型实施例的智能型料位测量装置的就地操作单元设置有切换开关、测量按钮、返回按钮、复位按钮及显示屏；切换开关主要用于使得动力单元在就地操作模式和远程控制模式之间切换：

1)就地操作模式：按住测量按钮，重锤下降，当重锤碰到物料，拉力传感器感应到钢丝绳拉力变化(变松)，此时停止钢丝绳，显示屏上显示出来的是容器顶部到物料界面的高度(整个物料容器的高度减去显示屏显示的高度即为物料的实际料位)，记录本次数据后，按住返回按钮，使钢丝绳回到初始位置(零位行程开关动作位置)，然后手动按一下复位按钮，为下一次料位测量做好零位准备(复位目的是消除累加误差)。

2)远程控制模式：指的是动力单元接收远程控制模块(或者其他上位机)的控制指令，进行料位测量动作，在此不再赘述。

本实用新型实施例的智能型料位测量装置具有如下优点：

1)由于安装在物料容器顶部的转向滑轮组和投放在物料容器内的钢丝绳、重锤都是纯机械结构，没有任何电子、电气部件，而相对较为脆弱的动力单元及控制单元等位于物料容器外的地面或集控室，因此能够克服物料容器顶部及内部高温、潮湿、粉尘、腐蚀性等恶劣环境对电子、电气部件的影响，也不会发生取样堵塞等现象，大大提高了工作的稳定性，实现相对准确的料位测量，并且能够有效降低控制单元、动力单元的故障率，提高平均无故障时间，减少日常维护工作量。

2)由于动力单元和控制单元等可以安装在地面等较低位置或者是集控室里面，能够免除检修人员攀高爬低，方便检修人员的日常巡检工作，杜绝了在容器顶部开展工作的高空作业不安全隐患。

3)由于本装置只是将简单的重锤投入被测环境、接触被测介质，不带任何电子部件，重锤的材质可以根据被测对象的介质特性进行相应改变，例如腐蚀性的介质或环境，可以采用由耐腐蚀材料制成的重锤，如是高温环境则可以采用耐高温材料制成的重锤，这样可以进一步减少恶劣环境对使用寿命的影响，进一步减少维护检修工作量。

4)智能化特点，该装置除了具有一键(自动)测量、定时测量及灵敏度触发启动测量外，还具有钢丝断丝检测、重锤超范围检测，行程传感器及拉力传感器故障检测功能，并具有保护钢丝被拉断功能，上述保护能给出代码，让检修人员快速定位，查找及排除故障点。

5)该装置具有多种接口功能，能接受上一级计算机控制，能提供工业标准的4-20ma测量行程数据及拉力测量数据，上述信号能提供485通信接口，简化系统连接。

6)该装置的行程传感器采用磁感应数字编码式行程传感器或光电数字编码式行程传感器，能够解决接触式行程传感器带来的摩擦噪声以及使用寿命较短的问题。

上述实施方式仅为本实用新型的优选实施方式，不能以此来限定本实用新型保护的范围，本领域的技术人员在本实用新型的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本实用新型所要求保护的范围。