重锤式智能料位仪的设计

　　在电力、冶金、化工等行业都有大量用罐、仓来储存液体、固体或粉状物料的情况。储存的料的多少直接影响到生产进度和安全生产。物料太少不能满足生产进度的需要甚至造成停产的状况。物料太多,占用体积大,易造成资金积压和满仓现象。故一般都是规定储存一个适当量的物料,以保证连续生产的需要。由于生产是连续的,故需随时监测料仓储料的多少。那就需要一种性能好、质量可靠,经久耐用的仪器来监测料仓的料位。许多单位都采用了一些先进的电子仪器如电感式、电容式、超声波式等仪器设备来监测。但由于使用环境恶劣、温度较高、粉尘大、测距大、电磁干扰强,效果都不好,容易损坏监测仪器。因此,我们受四川省电力局委托,开发了一种较适用的重锤式智能料位仪,能有效地解决电厂料仓煤粉料位的测量。

　　1　重锤式智能料位仪的原理

　　重锤式智能料位仪主要由执行机构和智能控制两部分组成。系统采用了软件状态下自动复位;非接触电磁式转换与检测;重锤在顶位停留时能自锁;重锤触料时能快速采集信息;料位超过安全极限时能自动报警等技术。

　　重锤式智能料位仪的工作原理如图1所示。料位仪开始工作时,电机正转,重锤靠自身重力由顶位匀速下行,其钢丝绳带动码盘转动。码盘转动时引起传感器中的开关转换,从而使输出电压发生变化,形成脉冲信息。码盘转一周,产生12个脉冲信输出。当重锤接触被测物料时,钢丝绳张力突然减小,码盘停止转动,记数结束。微处理器向电机发出停止转动信号。停留2秒钟后,微处理器向电机发出开始反转信号,钢丝带动重锤上行。码盘反向转动,反转时不进行脉冲记数。当重锤到达顶位时,传感器7将感受到的信号传送到微处理器,由微处理器指令电机停止运转。测得的料位高度为:

式中,H为物料的高度,L为料仓的高度,L′为重锤下行的高度,d为码盘上钢丝绳与码盘接触直径,H、L、L′、d的单位为mm,N为脉冲个数,微处理器将测得的物料高度H送LED显示器显示。

　　如果检测出的料位高度高于控制极限高度时,进行上限报警,上限报警指示灯亮。如果检测出的料位低于下限控制极限高度时,进行下限报警,下限报警指示灯亮。

　　2　料位仪机械部分设计

　　2.1　减速器

　　在机械部分选择蜗杆蜗轮传动机构作为减速器。蜗杆蜗轮传动机构的第一个特点是传动比大,其传动比i12选为20。即

式中,ω1、Z1为蜗杆的转速与齿数,ω2、Z2为蜗轮的转速与齿数。蜗杆蜗轮传动机构的第二个特点是具有自锁性。利用此特点,避免了重锤到达顶位时在自身重力作用下自动下滑。同时也使重锤智能料位仪结构更简单、紧凑,传动平稳。