[發(fā)明專利]一種基于溫度檢測的間歇攪拌加熱裝置的料位在線識別系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110161047.2
• 申請日: 2011-06-15
• 公開（公告）號: CN102829840A
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發(fā)明（設計）人: 趙眾;胡川;劉志立
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: G01F23/22
• 分類號: G01F23/22
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明涉及工業(yè)過程控制領域，是一種基于溫度檢測的間歇攪拌加熱裝置的料位在線識別系統(tǒng)及方法。

背景技術

間歇攪拌加熱裝置在工業(yè)中常用于物料的氣液相分離，在過程控制領域有著廣泛的應用。間歇攪拌裝置由于其效率高、產量大、能耗低、可靠性高等優(yōu)點而得到了廣泛的應用，常被應用于催化劑生產、水泥制造與瀝青制造等方面。

料位識別對于間歇攪拌加熱裝置有著重要的意義，正確地識別裝置料位，可以防止在進料工況下，料位過高而溢出。防止在加熱工況下，料位過低而蒸干的事故發(fā)生。由于現(xiàn)場情況與裝置的不同需求，開發(fā)適合于生產裝置與現(xiàn)場環(huán)境的料位檢測方法非常重要。

對于料位檢測，常規(guī)的方法主要有以壓力傳感器等為代表的接觸式識別方法與以超聲波，激光，電容式傳感器為代表的非接觸式識別方法。基于壓力傳感器的料位識別方法是利用某些可以將壓力信號轉化為電流/電壓信號的器件，來對裝置中壓力信號進行監(jiān)控，而對于裝置內部料位來講，越向下壓力越大，通過得到的壓力信號來識別裝置內部的料位信息。這種方法的優(yōu)點是占地小，信號明確，精度較高。但是由于是接觸式識別方法，對裝置內物料要求較高，檢測用毛細管易堵塞?；诔暡ǖ牧衔蛔R別技術(閆軍.超聲波傳感器在固體料位檢測中的應用.傳感器世界，2002，2：16-19)利用了超聲波方向性好，穿透能力強，易于獲得較集中的聲能，在水中傳播距離遠等特點而設計開發(fā)的。音波發(fā)射頭能發(fā)射一束強烈音波脈沖，當此音波到達物料表面時會有反射波傳回發(fā)射頭，此反射波經(jīng)由發(fā)射頭轉換成電氣信號，然后被送到超音波檢測器，由檢測器計算音波反射傳送時間，再轉換成料位或距離。它具有易安裝維護、成本效率高，并且能通過模擬或數(shù)字接口提供快速便捷的料位測量。但是占地較大，成本較高?；诩す鉁y距的物料識別技術(常鳳筠，崔旭東.非接觸式激光料位檢測系統(tǒng)的設計.計量技術，2008，3：13-15)：是利用測量激光往返目標所需時間來確定目標距離，使它成為距離檢測的主要手段。它可用于危險場所非接觸物位測量，測量所有液體和固體的物位，測量精度高，傳感器與物料不直接，激光不受光線、物料的影響。但是與超聲波料位識別方法相似，需要較大的場地安裝激光發(fā)送與接收裝置，成本也較高?；陔娙菔絺鞲衅鞯牧衔蛔R別技術(曲春英，陳穎.實用型料位檢測電容傳感器的設計.電子元器件應用，2010，12：36-38)：一般采用圓筒式電容傳感器，常用于松散型顆粒狀物料和粉料狀物料的檢測，利用固體與氣體具有不同的介電常數(shù)，因此可以通過測量外電極與內電極的電容信號來識別料位高度。具有分辨率高、體積小、抗干擾能力強，動態(tài)響應快等優(yōu)點。但是由于需要在裝置內部加內電極，對于有攪拌裝置的情況就不太適合，并且通常僅適用于對固體的料位檢測。

發(fā)明內容

在實際生產操作現(xiàn)場，由于非接觸式料位識別方法常占地較大且成本較高。而對于基于壓力傳感器的料位識別方法，有時由于裝置內部需要壓力保持恒定狀態(tài)，而且壓力傳感器需要與物料相接觸，當物料具有強腐蝕性時，會大大縮短壓力傳感器使用壽命。

本發(fā)明提出了一種基于溫度檢測的間歇攪拌加熱裝置的料位在線識別系統(tǒng)及方法，可以實時地識別出料位的變化。

對于穩(wěn)定的熱傳導，有如下公式：

Q=kAΔTd---(1)]]>

其中Q為單位時間內傳導的熱量，k為導熱系數(shù)，A為傳熱面積，ΔT為溫度差，d為熱流的距離。熱傳導率k是單一材料的固有特性，描述材料的導熱能力。這一特性與材料的大小、形狀或者方位無關。對非單一材料像那些帶玻璃絲網(wǎng)或聚合物膜加固物材料，可用相對熱傳導率進行描述，因為這些材料的熱傳導率取決于不同材料層的相對厚度和它們相對于熱流的方位。另一個材料固有的熱特性是材料的熱阻R，由式(2)來表示：