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1、重锤物位计测量固体物位冶金与化学工程学院热工仪表及控制重锤物位计测量固体物位学 院： 冶金与化学工程学院专 业： 冶金工程（有色）班 级： 冶金*班姓 名： *学 号： *号指导老师： *摘 要本文是检测固体物位的设计说明书。 我们都知道备料是冶金行业不可或缺的一个重要工段，备料车间就是为其他的生产车间准备相关生产材料的空间。本文以铜矿料仓为例，用重锤料位计来检测铜矿料仓中的物料的物位。这种方法运用了逻辑电路和数字技术，可连续测量物位值并输出数字量，但其测量过程是周期性的，不适于要求连续测量的场合。文章共分为五个部分，第一部分简要介绍重锤料位计的产品结构（第一章）。第二部分介绍了用重锤料位计测
2、量固体物位的原理（第二章）。第三部分是介绍重锤料位计的测量特点及其主要功能（第三章）。第四部分是介绍重锤料位计的安装和接线及量程的确定（第四章）。第五部分是介绍重锤料位计的技术优势及其与其他料位计测量装置的差异（第五章）。第六部分是介绍重锤料位计的运行和维护及其技术指标（第六、七章）关键词：铜矿料仓；重锤料位计；逻辑电路；ABSTRACTThis paper is to detect solid design specifications.We all know that the material is indispensable to metallurgical industry, an i
3、mportant section in preparation workshop, is for other production workshop for relevant production materials of space. Based on the copper ore bin, for example, with a heavy hammer material level meter to test the material level in copper ore bin. This method USES the logic circuit and digital techn
4、ology, continuous measurement of material level value and digital output, but the measurement process is cyclical, not suitable for continuous measurement required.The article is divided into five parts, the first part briefly introduces the weight of the indicator product structure (chapter one). T
5、he second part introduces the heavy hammer material level meter was used to measure the principle of solid material level (chapter 2). The third part is to introduce a heavy hammer material characteristics and the main function of measurement of the indicator (chapter 3). The fourth part is to intro
6、duce a heavy hammer of installation and connection of the meter and the determination of range (chapter 4). The fifth part is a technological advantage of heavy hammer material level meter and its differences with other material level meter measuring devices (chapter 5). The sixth part is to introdu
7、ce a heavy hammer of operation and maintenance of the meter and its technical indicators (chapter 6 and 7)Key words: copper ore bin; Heavy hammer material level meter; Logic circuit;第一章 重锤物位计的产品结构1.1主体结构图1 主体结构及其对应名称1.2传感器外形及内部结构示意图 图2 传感器外形 图3 内部结构示意图1.3内部结构立体示意图图4 内部结构立面示意图1.4 工控机系统图5 工控机系统第二章 重锤料
8、位计测量固体物位的原理测量原理安装在料仓顶部的料位计传感器的探测过程由控制显示仪表发出的信号来控制。传感器由可逆电机、蜗轮、蜗杆、丝杠、齿轮轴、绕线筒、灵敏杠杆等组成。（见图3）当传感器接到探测命令时：电机正转，经蜗轮、蜗杆减速后带动齿轮轴和绕线筒转动，使钢丝绳下放，带动重锤由仓顶下降。当重锤降至料面时被料面托起而失重，钢丝绳松驰，灵敏杠杆动作使微动开关接触，控制显示器得到该信号立即发出电机反转命令，重锤上升返回，直到绕线筒碰上到顶开关，电机停转，重锤回到仓顶原始位置，完成一次探测过程。在此过程中，控制显示仪表通过检测绕线筒的转数计算出重锤从仓底到料面间的距离，在面板进行数字显示，并在后面板端
9、子上输出420mA 电流信号。重锤料位计的先进电子器件采用智能电机控制。每个测量周期均以测锤/钢缆组件降至容器内部的方式启动。钢缆下降/提升的量等于在W55安装点下方自测量起始点至物料表面之间的无料空间距离。 该距离使用霍尔效应探测技术和微控制器计时器电路进行测量，测量分辨率在0.045之内。在探测与物料表面接触时还采用了磁技术。测量数据刷新后，电机反向运行，测锤/钢缆返回至初始位置。达到介质可视化，过程自动化的目的。在上升过程中对距离进行测量和校验。根据测得的距离和在配置过程中由操作员或安装员设定的有效测量范围确定料位。料位报警(高位和低位)与测得的料位进行比对，如必要，高位和低位报警继电器
10、输出将改变状态。重锤式料位计的智能电机传动系统控制着系在不锈钢钢缆上的重锤向下降，重锤接触介质表面的瞬间停止下降，而后重锤式料位计改变电机的转动方向将重锤收回。测量过程中，重锤式料位计通过专利的双光学传感器的精确计量，获取料位信号，并将料位信号变送为420mA模拟量信号、RS485信号或脉冲信号输出。多台集中CRT显示的方案是选用STD总线作控制器，在14寸单色显示器上用棒图方式显示各料仓的料位，用键盘对测量进行操作。另外，选用CRT集中显示的方案，本料位计还具有通讯功能。即：STD总线控制器通过232串口与本地个人计算机通讯，本地机与远程服务器联网，通过拨号网络或局域网，远程服务器可对料位计
11、发出测试命令并读取料位数据。第三章 重锤料位计的特点及其主要功能3.1 重锤料位计的特点 一、重锤式物位计位计是采用最新技术和传统测量方式相结合研制的智能化产品。本料位计由重锤探测器和仪表两部分组成，探测器置于仓顶，壁挂式仪表可根据需要安装再附近位置。探测器采用先进的传动技术和传感器技术，运行稳定可靠；仪表采用单片计算机、数字显示，具有多项测量、计算、控制、报警功能。二、主要功能和特点直接数字显示料位或料重，清晰直观。上限、上上限、下限、下下限或报警输出。故障检测分类显示和报警输出。自动定时测量功能。定时间隔可调，用于自控系统。远方手动检测控制。现场手动升降锤，便于检修。带有RS485串行通讯
12、接口，多台料位计可共享一条总线与上位机通讯，实现料位数据的集中显示、贮存、打印功能。三、主要技术参数环境温度：仪表050，探测器：2070相对湿度：仪表 85%，探测器： 90%料位检测范围：0.0050.00m料重显示范围：09999T测量误差：5cm传感器至仪表传输距离： 100m电源：AC220V10%； 50Hz2.5Hz变送输出：（420）mA，负载250750报警或检测输出：1A/24VDC 或 1A/240VAC探测器外观尺寸：长250*宽160*高80开孔尺寸： 宽152*高76ZCHJ型重锤式料位计可用来测量粉状、颗粒状及块状固体物料料仓的料位，使用户可靠地掌握料仓中的料位。
13、料位计由传感器及控制显示仪表构成。传感器的设计吸收了国内外同类产品的优点，其独特的结构与传动方式使以往许多其他形式的重锤式料位计经常出现的毛病都得以料克服，做到运行可靠、维护量小、应用面广。（见图2）控制显示器采用51系列单片机，由程序来控制传感器的整个探测过程的动作并检测其信号，进行计算，在面板上的显示窗口显示料位数字，并有相应的420mA模拟电流信号输出。测量可定时自动进行，也可手动测量或由上位计算机控制。如采用台数较多时可选用集中控制，CRT显示的方案。本料位计现场表（一次表）可分为四种规格：09米、018米、024米、030米。显示控制器（二次表）（见上图）的程序芯片根据不同的应用场合
14、大致分为：l 量程015.5米可调，数字显示料空或料高高度。（每档0.5米）l 量程520米可调，数字显示料空或料高高度。（每档0.5米）l 量程08米可调，数字显示为料高高度。一般用于电厂锅炉煤粉仓及粉煤灰仓，3米起每档0.2米。l 量程14.530米，数字显示料空或料高高度。（每档0.5米）在每种规格中具体量程的设定由DIP开关进行选择。3.2 重锤料位计的主要功能 重锤料位计的主要功能包括：1、 每套设备均配有多种测量输出标准，其中包括MODBUS串行通讯、0/4-20mA 模拟信号、直流晶体管脉冲信号和交流继电器脉冲输出信号。2、 辅助容器料位控制物料的高位低位报警输出。3、 采用智能
15、的自校验技术，在测量周期内出现包括断缆、埋锤以及探头闭锁问题时，通过故障信号发出报警。4、 采用第三代智能重锤料位计技术，其中包括AutoReturn和SmartStart测量周期性启动技术。5、 自动模式、手动模式和SmartStart模式，三种启动模式可选。6、 智能测量控制系统始终以有序编程方式将重锤/钢缆牵引返回原始位置，为提高测量可靠性，返回过程甚至可以延缓。7、 最大测量距离为30米（超过30米定制）。8、 采用通用100-240VAC电源。9、 AutoReturn功能可让测锤/钢缆根据操作员设定的距离返回。10、 采用磁霍尔效应技术和微控制器实现测量数据的高分辨率和可靠性。11
16、、 内置LCD显示屏和按键，简易的参数设置。12、 可更换的擦块和清洁刷令钢缆保持清洁状态。13、 选配Model RCU远程控制装置实现重锤料位计的远程访问和显示，每两个MODBUS网络可连接多达128个料位计。第四章 重锤料位计的安装和接线及量程的确定4.1一次表的安装（1）在仓顶选择安装料位计的合适位置：测量点的选择应避开进料口及下料口，并尽可能选择在装料卸料过程中均近似于等高测量的位置。在圆顶的水泥、粉煤灰仓上，应选择远离吹灰管、与吹灰管不在一条支线上、距仓顶圆心距离为半径的2/3处作为安装位置。在电厂锅炉煤粉仓上，为了与原来手摇飘子的数据更好的对照，应选择与原来手摇探锤距离较近的位置
17、。（2）法兰接口（见下图）铁皮仓接口焊接（见上图）注意焊接时法兰一定要找水平。法兰和铁管由厂家提供。如果仓顶是露天的，要选用防雨罩，铁管高度不得超过120mm。如仓顶为倾斜的应准备较长的铁管，但必须保证露出仓顶的铁管平均高度不得超过120mm。因为铁管太高会顶起防雨罩使其不能很好地落地，盖不严会进水使钢丝绳铸住，影响测量。如果仓顶安装料位计的地方有房屋，就可不用防雨罩，铁管可以高一些（200400mm）。（3）一次表安装（见下图）将铸铁支架安装在法兰上（塑料漏斗应在上方）。将仪表底端封口打开，解开捆绑预留钢丝绳的结，顺势放出钢丝绳。注意不要让绳松动，不要使其受伤。将钢丝绳从铸铁支架的漏斗穿下，
18、将料位计固定在铸铁支架上。将铸铁支架下方的铝片取下，穿在钢丝绳上。将小铜管穿在钢丝绳上，将钢丝绳的头再穿出，环套在重锤的孔中，将穿出的钢丝绳从环中穿过小铜管。铜管打扁使钢丝绳被压紧，注意不要伤绳。将锤放进仓内，盖上铝盖。（见下图）钢丝绳预留长度一般都长于实际应留长度，所以在安装重锤时要正确留好长度，要保证锤在仓顶下方200mm处。首先要量好仓顶厚度，加200mm，才是应留得钢丝绳长度。多余的绳要切断，且不要再缠到滚筒上。（4）一次表的检查为了避免运输碰撞引起的损伤，通电投运前必须对一次表进行仔细检查。首先将绿色的密封铝盖打开。钢丝绳应绕在滚筒上，整齐排列，放出的绳应在导轮中正确穿过。一次表下方
19、有7点端子排，分别为1、2、3、4和7、8、9号，其中14号为开关接点，1号为公共点。79号为电机连线。1、2号之间为干簧管接点。用手在电机接手处手动盘转电机，齿轮轴每转一周干簧管应接触两次。1、3号之间为到底开关。钢丝绳松时接通，拉紧时应断开。1、4号之间为到顶开关。筒在左边时，碰到到顶开关，为接通。7、9号之间为电机的一个绕组，为90100。8、9号之间为电机的另一个绕组，为7080。4.2二次表的安装（1）安装二次表分为竖式盘装表、横式盘装表、壁挂式表、STD总线工控机系统。竖式及横式盘装表用于安装在仪表盘上，其开孔尺寸见下图。 壁挂式可直接固定在墙上，适用于没有仪表盘等场合，比较灵活。
20、（2）敷设电缆连接电缆可选用RVV7*1电缆，即7芯，每芯1平方毫米以上。如果现场周围有较强的电磁场干扰源，请选用屏蔽电缆。每个料仓一根电缆，从仓顶统一敷设到仪表控制室。电缆要预留足够的长度，避免中间接头。尽量避免与动力电缆走同一个线槽，避免干扰的产生。（3）接线首先要认真校线，按下图接线。为了慎重起见，通电前应作进一步的检查。可在二次表后端子处测量14各接点的状态。1、3号之间应是断开的。7、8、9号之间的电阻值也应测量检查。4.3量程及定时时间设定 在主机板上有一个8位的DIP开关，其中左边5位为量程设定，右边3位为自动定时测量的时间设定。（见下图）量程设定见表（一）序号开关位置量程 （米
21、）123453.28.0 芯片015.5 芯片520.5 芯片14.530 芯片100000005.014.52100000.50.55.515.03010001.01.06.015.54110001.51.56.516.05001002.02.07.016.56101002.52.57.517.07011003.03.08.017.58111003.23.58.518.09000103.44.09.018.510100103.64.59.519.011010103.85.010.019.512110104.05.510.520.013001104.26.011.020.514101104.4
22、6.511.521.015011104.67.012.021.516111104.87.512.522.017000015.08.013.022.518100015.28.513.523.019010015.49.014.023.520110015.69.514.524.021001015.810.015.024.522101016.010.515.525.023011016.211.016.025.524111016.411.516.526.025000116.612.017.026.526100116.812.517.527.0注：表中“1”为开关位置ON（朝上），“0”为开关位置OFF（
23、朝下）。自动时间设定见表（二）序开关位置设定时间号678（分）11001520103031104540016051019060111307111换钢丝绳8000手动注：表中“1”为开关位置ON（朝上），“0”为开关位置OFF（朝下）。第五章 重锤料位计的技术优势及与其他料位装置的差异5.1 重锤料位计的技术优势重锤式料位计电子仓耐低温能力可达-40，光学传感器隔离密封从根本上避免了粉尘等的污染，重锤式料位计专利的光学测量系统精确，优异的驱动电机及重载钢缆可以提供强大的抗拉伸能力。重锤式料位计的双光学传感器设计可以正确地判断钢缆状态，无需采用可能造成卡涩的机械刹车装置，专利的绕线装置确保不会出现
24、乱线、跳线问题。5.2 重锤料位计与其他料位装置的差异重锤式料位计尤其适合于重粉尘环境下的料位测量，可以避免超声波料位计无法穿透重粉尘，避免雷达料位计天线根部积灰的重要缺陷，是重粉尘测量环境下的最佳选择。重锤式料位计广泛应用于PVC粉仓、水泥料仓、电厂灰仓等恶劣环境，并取得成功，获得用户好评。重锤料位计与其他物位计不同，重锤料位计的测量数据不会受到声、粉尘、光、颜色、介电常数、湿度和温度变化的影响。第六章 重锤料位计的运行和维护首先确认仪表安装及接线正确，然后接通电源，盘装表的电源开关在仪表抽屉里面，将抽屉拉出打开电源再合上。壁挂表电源开关在盒盖里，要打开盒盖接通电源。正常情况下，面板指示灯亮
25、，数字显示为“0.00”，电流表指示为4mA,这时已具备探测条件。（1）手动探测按手动探测按钮，进行一次探测。其过程如下：（以显示料空为例）电机带动重锤下降数字显示从0.00起逐渐增加，直至重锤碰到料面，数字不再增长，这时的数字就是料仓中料面到仓顶的空仓部分的高度。重锤自动返回仓顶，返回过程中，数字闪烁，当重锤返回到仓顶的原始位置，数字停止闪烁。若显示料高，则数字从满量程开始减，直至料面高度。电流输出值反映了相应的料位高度，与料高成正比。（2）自动探测根据DIP开关设定的不同的定时时间，以表将按一定的时间间隔自动探测。在这种状态下，也可进行手动探测。当DIP开关第6、7、8位为000时，为手动
26、状态，自动探测无效。为111时，进入换钢丝绳程序，即维护程序，此时无探测功能，维修人员可上仓顶操作。是否选择自动，要根据不同的工艺要求而定，建议尽量选用手动方式，减少探测次数，延长运行寿命。（3）计算机遥控探测遥控探测信号为干接点，请接仪表后面板端子1、2号。若信号为有源脉冲，请接2、3号。（4）注意探测过程中，由于重锤在料仓中运动，注意不要断电，否则重锤停留在料仓中容易产生埋锤，出现故障。如重锤停在断电时的位置，当恢复供电时，电机将自动首先将重锤提升到仓顶位置，然后再进行探测动作。（5）清灰方法本料位计有许多防止灰尘进入传感器的方法，根据不同的应用场合采用不同的安装结构。如有特殊要求，订货时
27、应具体说明。如物料类型、是否有压力、是否有水汽等。当应用于灰尘大的场合时，根据情况应定期清扫。（6）更换钢丝绳的方法钢丝绳使用寿命为一万次，因此传感器的使用寿命与每天探测的次数有关。半年至一年后应检查钢丝绳是否有局部受伤、出毛刺等现象，如出现损坏现象情及时更换以防止钢丝绳断裂使重锤掉入仓中。更换方法：将二次表停电，DIP开关第6、7、8位全部泊为111，然后给上电源，显示OFF，进入换钢丝绳程序。若为CRT集中显示方式，则按H，回车，显示器上显示“换钢丝绳，请勿停电”。操作原理是：用手动按小开关的方法人为地控制电机的正反转，从而达到方便地更换钢丝绳的目的。操作规则是：开始状态（OFF 上电开关
28、状态）不变，电机不动。这时，一般到顶开关（大开关）接通，到底开关（小开关）断开。让到底开关接通一下再断开。状态变化后，当只有一个开关接通时电机就转动。大开关接通，电机往放钢丝绳的方向转动，小开关接通电机往缠钢丝绳的方向转动。当两个开关同时接触或断开时，电机不动。操作方法是：手拉旧钢丝绳下头，手动按到顶开关（大），滚筒转，将旧钢丝绳拆下。在绕新钢丝绳之前应使滚筒移到右边合适的位置，如要绕满，滚筒应到最右边，如遇小仓只需短些的绳，可使筒按估计位置作为起始位置。将新钢丝绳的绳头结好用螺丝压到滚筒上。在绕新钢丝绳之前必须将其缠绕的劲充分放开，使之平滑舒展不致受伤。拉紧钢丝绳，对准小滑轮，手动按到底开关
29、（小），滚筒转，钢丝绳绕在滚筒上，当到顶开关被滚筒碰上时，电机自动停转。将钢丝绳按需要的长度剪断，手压住滚筒上的绳防止松动，将绳头穿过两套导轮及穿孔、塑料漏斗，然后按本论文“4.1安装一次表”中的方法结束换绳工作。（7）故障报警说明如果出现故障，在二次表显示窗口就会出现单独的一位数字，1、2、3或4 。具体说明如下：报警1：重锤不到顶一般为测量口下方有铁梁铁管等异物将重锤挂住或卡住，应上去检查处理。或是因为曾经发生过料面过高将重锤埋住，而且在埋住后还进行探测，使钢丝绳偏离原位而造成的。这时应停电，确认故障消除后在通电，到顶开关自动接上，恢复正常状态。报警2：上升无脉冲原因参考报警3。报警3：下
30、放无脉冲可能干簧管坏了，应更换。或是电机转不动。应到仓顶检查处理。报警4：到底开关总接通正常情况下，到底开关只有在测量时重锤接触料面的瞬间失重而接通一下，除此之外都应为断开状态。报警4 可能是锤掉了或是锤被过高的料托起来了，可上仓顶用手提提钢丝绳看锤是否还在，然后进行相应的处理。如果是CRT集中显示方式，某一台出现“报警重”字样，请按键盘上的A，回车，出现报警画面，显示报警内容。第七章 主要技术指标1. 传感器：测量范围： 08m；020m；030m；040m；050m（特殊规格可订做）测量精度： 3cm重复性： 1分辨率： 3cm探测速度： 0.15m/s测量带： 2 不锈钢钢丝绳重锤重量：
31、 1Kg(根据量程设定)电机停转力矩 5N.m功耗 静止时 0W 运行时 40W环境温度 -20C+60C重量 30kg2控制显示仪表（横式和竖式）电源电压： 220VAC10 50Hz1Hz功耗： 静止时5W 运动时55W环境温度： -30+60数字显示： 0.0060.00（m）电流输出： 420mA输出信号精度： 0.1定时时间： 16999 分钟（或按用户要求定）与传感器最大距离： 0.5km重量： 5kg外形尺寸： 宽155高80长125开孔尺寸： 宽（74+1）高（148+1）环境温度：仪表050，探测器：2070相对湿度：仪表 85%，探测器： 90%料位检测范围：0.0050.
32、00m料重显示范围：09999T测量误差：5cm传感器至仪表传输距离： 100m电源：AC220V10%； 50Hz2.5Hz变送输出：（420）mA，负载250750报警或检测输出：1A/24VDC 或 1A/240VAC在设计选型或用户订货时要做如下选择：1 要求显示料高还是料空。料高为料仓底到料面的距离，料空为料面到料仓顶的距离。2 根据最大量程选择料位计。3 选择显示仪表的形式。选择竖型盘装表、横型盘装表、壁挂表或多台选用工控机。4 是否要用防雨罩。一次表安装在室外就要用防雨罩。参照价格参考文献1王银玲孙涛基于ATmega8的料位计的设计仪表技术与传感器，2009(02)：22-242焦亚伟 智能型重锤式料位检测装置中国计量，2007(05)：69-70，733 朱树明 用雷达料位测量粉仓粉位J。广乐科技，2007年10月（总第173期）：179-180。4杨庆柏，温希东，王刚。料位计及其在火电厂中的应用J。沈阳电力高等专科学校学报，2001年7月第3期：4-5。5廖志强，凌玲，吴百海，王小集 重锤式料位计图像识别系统的应用和研究流体传动和控制。2009 23志存高远 责任为先