一种料位测量传感器及料位测量方法与流程

    技术2024-11-08  57


    本发明涉及了料位测量,具体是一种基于双测量电极电容传感器的料位测量方法。


    背景技术:

    1、料位测量指的是对静电除尘料仓内煤灰的堆积高度和表面位置采取的技术措施。

    2、目前,料位测量方法可分为非接触式与接触式两类。非接触式测量是指测量设备不直接与被测物料接触,如雷达、超声波等测量方式。非接触式测量维护成本低、应用范围广;但易受环境影响、测量技术要求且设备成本较高。接触式测量指的是测量设备与被测物料直接接触的测量方式。接触式包括电容式、重锤式等;此类测量具有准确性高、适用性广、稳定性好的优点;但维护成本较高且应用范围受限。

    3、电容测量是一种利用电容变化来检测或测量物理量的技术。在料位测量中,电容料位计通过检测电极之间的电容值来确定料位高度。目前,电容料位计的探杆多为单电极,使用时容器壁充当另一电极,电极间的料位高度变化引起检测装置的输出电容变化,进而达到测量料位高度的目的。然而,电容式料位计测量过程中,需要已知两个测量高度下的电容值进行标定,这导致被测物料成分发生变化后测量误差大,通常需要重新标定以减小测量误差。另一方面,在工程实际中,料仓壁通常是不透明的,这给标定带来了很大的难度,在很多场合甚至难以完成传感器的标定,大大限制了电容式料位测量方法的工程应用。


    技术实现思路

    1、本发明的目的在于提供一种基于双测量电极电容传感器的料位测量方法,通过设置两个电容传感器测量电极,利用各电极与料仓金属壁面之间的电容测量值对传感器的满管状态进行在线修正,以解决现有技术中存在的测量误差大和标定困难的问题。

    2、为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:

    3、一种料位测量传感器,包括电容检测电极及与电容检测电极连接的电容检测电路,其特征在于,所述电容检测电极包括第一测量电极和第二测量电极,所述第一测量电极和第二测量电极为平行于竖直方向的两段电容电极,两段电容电极绝缘间隔;第一测量电极和第二测量电极具有完全相同的结构尺寸。

    4、所述第一测量电极和第二测量电极为圆环电极,圆环电极的结构尺寸包括长度、内径和外径。

    5、所述第一测量电极和第二测量电极固定在一支承杆上;在所述支承杆上设置有上绝缘块、极间绝缘块和下绝缘块;第一测量电极固定在上绝缘块和极间绝缘块之间,第二测量电极固定在下绝缘块和极间绝缘块之间。

    6、一种料位测量方法,包括:

    7、步骤一、在测量前,预设空满管系数k,k取值1.2-1.5;并通过电容检测电路获得第一测量电极与金属料仓壁之间的电容值c1e、第二测量电极与金属料仓壁之间的电容值c2e,得到满管电容值预估为:

    8、c1f0=k*c1e (1)

    9、c2f0=k*c2e  (2)

    10、其中,c1f0为第一测量电极的预设满管电容值;c2f0为第二测量电极的预设满管电容值;

    11、步骤二、根据测量前的两测量电极的预设满管电容值,得到两测量电极与金属料仓壁之间满料电容:

    12、c1f=c1f0                             (3)

    13、c2f=c2f0                             (4)

    14、其中,c1f、c2f分别为第一测量电极与金属料仓壁之间满料电容和第二测量电极与金属料仓壁之间满料电容;

    15、步骤三、实时测得第一测量电极的电容c1和第一测量电极的电容c2,并根据第二测量电极的电容c2与满管电容值预估的关系,计算料位实际高度h:

    16、当c2<c2f0时,各测量电极对应的料位高度分别为:

    17、

    18、其中,h1是第一测量电极对应的料位高度;h2是第一测量电极对应的料位高度;h0是第一测量电极的长度;则物料的实际高度h为:

    19、h=h1+h2                           (7)

    20、当c2≥c2f0时,首先对第一测量电极对应的满管电容和第二测量电极对应的满料电容值进行在线修正,修正后的第一测量电极对应的满料电容值c1fr和第二测量电极对应的满料电容值c2fr分别为:

    21、c1fr=c1                              (8)

    22、c2fr=c2e+c1-c1e                             (9)

    23、完成两检测电极对应的满料电容值修正后,获得料位实际高度h:

    24、

    25、与现有技术相比,本发明的有益效果是:

    26、(1)所提出的料位测量传感器及测量方法采用两个电极进行电容值测量的形式,能够做到在线修正各电极的满管电容,实现了对因被测物料介电常数变化或环境因素引起的满管电容值测量变化的修正,从而提高了料位测量的准确性。

    27、(2)相比于现有的的料位测量技术,此方法在现场使用时无需进行标定,具有较强的工程实用性。



    技术特征:

    1.一种料位测量传感器,包括电容检测电极及与电容检测电极连接的电容检测电路,其特征在于,所述电容检测电极包括第一测量电极和第二测量电极,所述第一测量电极和第二测量电极为平行于竖直方向的两段电容电极,两段电容电极绝缘间隔;第一测量电极和第二测量电极具有完全相同的结构尺寸。

    2.根据权利要求1所述的料位测量传感器,其特征在于,所述第一测量电极和第二测量电极为圆环电极,圆环电极的结构尺寸包括长度、内径和外径。

    3.根据权利要求1所述的料位测量传感器,其特征在于,所述第一测量电极和第二测量电极固定在一支承杆上。

    4.根据权利要求3所述的料位测量传感器,其特征在于,在所述支承杆上设置有上绝缘块、极间绝缘块和下绝缘块;第一测量电极固定在上绝缘块和极间绝缘块之间,第二测量电极固定在下绝缘块和极间绝缘块之间。

    5.根据权利要求1所述的料位测量传感器,其特征在于,在所述支承杆末端设置有固定端,下绝缘块通过所述固定端固定在支承杆上。

    6.基于权利要求1-5任一所述料位测量传感器的料位测量方法,特征在于,包括:

    7.根据权利要求6所述的料位测量方法,特征在于,步骤一中,根据第一测量电极与金属料仓壁之间的电容值c1e、第二测量电极与金属料仓壁之间的电容值c2e得到测量前的两测量电极的预设满管电容值为:

    8.根据权利要求7所述的料位测量方法,特征在于,步骤三包括:

    9.根据权利要求8所述的料位测量方法,特征在于,步骤三还包括:

    10.根据权利要求7所述的料位测量方法,特征在于,空满管系数k取值1.2-1.5。


    技术总结
    本发明公开了一种料位测量传感器及料位测量方法,料位测量传感器包括电容检测电极及与电容检测电极连接的电容检测电路,其特征在于,所述电容检测电极包括第一测量电极和第二测量电极,所述第一测量电极和第二测量电极为平行于竖直方向的两段电容电极,两段电容电极绝缘间隔;第一测量电极和第二测量电极具有完全相同的结构尺寸。本发明所提出的料位测量传感器及测量方法采用两个电极进行电容值测量的形式,能够做到在线修正各电极的满管电容,实现了对因被测物料介电常数变化或环境因素引起的满管电容值测量变化的修正,从而提高了料位测量的准确性。

    技术研发人员:张秀峰,牛志岗,徐侠,肖继清
    受保护的技术使用者:国家能源集团江苏电力有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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