固液不相容流体中固体成分质量连续累积测量装置及方法

摘要

本发明属于冶金、选矿行业矿浆检测技术领域，主要涉及固液不相容流体中固体成分质量连续累积测量装置及方法，本发明公开的测量装置主要是由称重传感器（1）、超声波液位计（2）、超声波反射板（3）、悬挂钢丝绳（4）、浮球（5）、浮杆（6）、进料管道（7）、锥形容器（8）、排空阀（9）构成。超声波液位计（2）、超声波反射板（3）、浮球（5）、浮杆（6）组成液位测量系统；称重传感器（1）是锥形容器（8）初始重量和流体进入容器后总重量的称重器。通过简单的测量液位值和称重值根据选矿学计算公式在DCS、PLC、单片机等现场控制系统便可计算固体成分的质量。本发明解决并克服了现有测量技术中对测量设备的安装要求，管道内矿浆饱满状态的要求，消除了流体中泡沫等因素对测量的干扰，经济实用，数据可靠。

说明书

技术领域

本发明属于冶金、选矿行业矿浆检测技术领域，主要涉及固液不相容流体中固体成分质量连续累积测量装置及方法。

背景技术

众所周知，冶金、选矿行业中经常会涉及到对固液不相容流体矿浆中固体成分质量的累积测量，传统的测量方法是在同一工艺管道上利用流量检测设备和浓度检测设备配合使用，运用常规计算方式进行累加的计算公式如下：

式中，M_固——为流体中固体的累积重量

V——为流体流量

D——管道直径

ρ_混——流体的密度

C_固——流体的质量浓度

这种方法对管道内流体的要求比较苛刻，测量时测量设备必须安放在规定的固定位置上，并且要求管道内矿浆保持饱满状态，否则由于受流体内泡沫等不确定因素的影响，流量及浓度均不能保证其准确性，固体的质量累积误差难以确定。

另一种测量方法，利用质量流量计进行测量，但是，这种流量计管径越大、价格越高，而且精度参差不齐、不利于控制成本。

发明内容

针对现有固液不相容流体中固体成分质量连续累积测量技术所存在的不足，本发明受到选矿学经典公式——矿浆浓度、密度换算公式的启发，提出并公开了一种实现累积测量流体中固体成分质量的测量装置及方法，以解决和克服现有技术中测量时测量设备必须限制安装在管道上规定位置上和矿浆在管道内必须是饱满状态的要求，消除流体中泡沫等因素对液位测量的干扰，找出准确的固体成分质量累积误差，为测量提供准确的液位值。

本发明实现上述目的采取的技术方案是：一种固液不相容流体中固体成分质量连续累积测量装置主要是由称重传感器、超声波液位计、超声波反射板、悬挂钢丝绳、浮球、浮杆、进料管道、锥形容器、排空阀组成；超声波液位计、超声波反射板、浮球、浮杆组成液位测量系统；称重传感器是测量锥形容器初始重量和流体流入锥形容器后达到一定液位的重量的称重器。

所述的一种固液不相容流体中固体成分质量累积测量方法是，在正常累积状态下锥形容器上的排空阀处于关闭状态便于蓄积流体，流体通过锥形容器上端左侧的进料管道流入锥形容器，当流体积累到一定量后，流体将锥形容器内的浮球托起，通过浮杆带动超声波反射板上升将声波反射给安装在超声波反射板上方的超声波液位计，超声波液体计便可测出液位值；同时悬挂在称重传感器下挂钩上用来悬挂锥形容器的悬挂钢丝绳张力增大，称重传感器测出流体重量；按照选矿学计算公式运用现场可控的DCS、PLC、单片机系统便可测出固体成分质量，当液位达到设定值S（排空阀开启的控制量，不参加运算）时，排空阀开启流体排出，完成一次累积。

所述的一种固液不相容流体中固体成分质量连续累积测量装置，其中锥形容器悬挂在悬挂钢丝绳上，锥形容器用来积累一定量的流体，锥形容器的下部装有排空阀，排空阀在关闭状态下与锥形容器构成一体，盛装流体，开启时排空锥形容器内的流体。

所述的一种固液不相容流体中固体成分质量连续累积测量装置，其中超声波液位计安装固定在锥形容器上端外部支点上，超声波液位计垂直于锥形容器底部的中心点，安装高度在锥形容器上端和悬挂钢丝绳的悬挂支点之间，超声波液位计测出的液位值是流体体积、密度运算的依据。

所述的一种固液不相容流体中固体成分质量连续累积测量装置，其中超声波反射板安装在浮杆上端，通过浮球、浮杆的传动，超声波反射板将声波传给超声波液位计。

所述的一种固液不相容流体中固体成分质量连续累积测量装置，其中浮球固定在浮杆下端，由锥形容器上焊接的带导向环的悬臂杆定位。浮球能排除流体中泡沫等因素对液位测量的干扰。

所述的一种固液不相容流体中固体成分质量连续累积测量装置，其中称重传感器在超声波液位计的上部，固定在外界支点上。

所述的一种固液不相容流体中固体成分质量连续累积测量装置，其中悬挂钢丝绳的一端悬挂在与称重传感器相连接的挂钩上，另一瑞分别固定在锥形容器的四个角上。

本发明公开的一种固液不相容流体中固体成分质量连续累积测量装置及方法，为冶金、选矿等行业提供了一种廉价、可靠的固液不相容流体中固体成分质量的测量和计算，操作简单、运用方便、数据准确，计算功能可通过现有的DCS、PLC、单片机等现场控制系统完成，接入简单，兼容性强。

附图说明

图1是本发明测量装置结构示意图。

图中：1、称重传感器；2、超声波液位计；3、超声波反射板；4、悬挂钢丝绳；5、浮球；6、浮杆；7、进料管道；8、锥形容器；9、排空阀。

具体实现方式

    结合附图，给出本发明的具体实施方式如下：

如图所示：一种固液不相容流体中固体成分质量连续累积测量装置及方法，其测量装置主要是由称重传感器1、超声波液位计2、超声波反射板3、悬挂钢丝绳4、浮球5、浮杆6、进料管道7、锥形容器8、排空阀9构成。超声波液位计2、超声波反射板3、浮球5、浮杆6在测量装置中组成液位测量系统，称重传感器1是测量锥形容器8初始重量和流体进入锥形容器8后达到一定液位时重量的称重器；锥形容器8悬挂在悬挂钢丝绳4上，底部安装有排空阀9；超声波液位计2固定在锥形容器8上端外部支点上，垂直于锥形容器8底面的中心点位置，为防止流体喷溅探头和满足测量所需要的量程，超声波液位计2的安装高度是在锥形容器8上端和悬挂钢丝绳4之间的悬挂支点之间。超声波反射板3安装在浮杆6上端，浮球5固定在浮杆6的下端，由锥形容器上焊接的带导向环的悬臂杆定位。称重传感器1在超声波液位计2的上部固定在外界支点上；悬挂钢丝绳4一端悬挂在与称重传感器1相连接的挂钩上，另一端分别固定在锥形容器8的四个角上。

在正常累计状态下锥形容器8上的排空阀9处于关闭状态，便于蓄积流体，流体由左侧进料管道7流入锥形容器8，积累到一定量后，流体将浮球5托起，通过浮杆6带动超声波反射板3上升将声波传给超声波液位计2，超声波液位计2便测出液位值，同时，悬挂钢丝绳4张力增大，秤重传感器1检测到流体整体重量，对所测得的液位值和重值数据，现场通过DCS系统、PLC系统、单片机控制系统进行综合运算，当液位达到设定值S（S不参与运算，仅作为阀门动作的控制量）时，排空阀9开启，流体排出，完成一次积累。

具体运算公式：

                  式（1）

                    式（2）

                     式（3）

                     式（4）

其中：式（1）——流体中固体成分重量的计算公式

M_固——流体中固体成分的重量

M_流——流体的重量

C_固——流体中固体成分的质量浓度

式（2）——流体重量的计算公式

G_初始——锥形容器初始重量

G_L——液位累计至L时锥形容器的重量

式（3）——固体成分质量浓度的计算公式

ρ_固——固体成分密度（已知）

ρ_测——测得的流体密度

式（4）——流体混合密度的计算公式

V_容器——锥形容器总体积（已知）

H——容器高度（已知）

L——超声波液位计测得

S——设定液位