CN105091978A - 一种探料式料位探测方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种探料式料位探测方法和系统。该方法包括：驱使重锤下降，并检测钢索的张力；在所述张力大于第一预设值的情况下，继续伸出钢索；在所述张力小于或等于所述第一预设值的情况下，停止伸出钢索并根据所述钢索伸出的长度和物料底面的高度计算料面高度；驱使重锤上升预定高度后驱使所述重锤下降；或者驱使重锤上升，并检测钢索的张力，其中：在所述张力大于所述第一预设值且小于第二预设值的情况下，驱使所述重锤继续上升；在所述张力大于或等于所述第二预设值的情况下，驱使所述重锤下降。本发明控制重锤不断地提升和下降，能够实时地跟踪物料料面的变化，从而大大减少了探测物料的时间间隔。

Description

一种探料式料位探测方法和系统

技术领域

本发明涉及控制领域，具体地，涉及一种探料式料位探测方法和系统。

背景技术

在工业生产过程中，对物料高度的探测非常重要，因为物料高度是判断工况的重要参数之一。探料式料位探测技术方案是在工业生产过程中广泛应用的技术方案。对于探料式料位探测技术方案可以分为手动式测探和自动式探测。由于在作业过程中，由于工作环境比较恶劣，手动式探测已经基本上不在工业生产中使用。在自动式探测实现方案中，探测料面高度按照回合进行，例如3-4分钟进行一次，在重锤接触到料面以后，将重锤提升至上止点，然后等待进行下一次的探测。该探料式料位探测技术方案周期比较长，不能够实时地掌握料面高度，影响作业人员对工况的监控。

发明内容

本发明的目的是提供一种物料探测控制方法和系统，用于实时探测物料高度，从而有利于监测工业生产的工况。

为了实现上述目的，本发明提供了一种探料式料位探测方法，该方法包括：驱使重锤下降，并检测钢索的张力；在所述张力大于第一预设值的情况下，继续伸出钢索；在所述张力小于或等于所述第一预设值的情况下，停止伸出钢索并根据所述钢索伸出的长度和物料底面的高度计算料面高度；驱使重锤上升预定高度后驱使所述重锤下降；或者驱使重锤上升，并检测钢索的张力，其中：在所述张力大于所述第一预设值且小于第二预设值的情况下，驱使所述重锤继续上升；在所述张力大于或等于所述第二预设值的情况下，驱使所述重锤下降。

优选地，所述第一预设值为钢索重量、重锤重量和干扰系数之和与重锤所受承托力的差值；和/或所述第二预设值为钢索重量、重锤重量和干扰系数之和。

优选地，钢索的张力通过力、力矩、转矩或电流来表征。

优选地，电机正转驱使重锤下降，在所述张力小于或等于第一预设值的情况下，电机由正转改为反转以驱使重锤上升；在所述张力大于或等于第二预设值的情况下，所述电机由反转改为正转以驱使重锤下降。

优选地，利用计量盘得到所述钢索伸出的长度；其中，所述计量盘上设置有计量点，电机反转驱使所述重锤上升至所述计量点后，电机正转驱使所述重锤下降。

优选地，该方法还包括：在所述电机运行预定时间、所述重锤上升和下降的次数达到预设值、或者料面高度大于预设高度时，电机反转驱使所述重锤上升至容器顶部，并将计量盘的计数清零。

优选地，该方法还包括：所述重锤在容器顶部停留预设的时间段后，电机正转再驱使所述重锤下降。

优选地，所述预定高度为0.01-5米。

本发明提供了一种探料式料位探测系统，该系统包括：检测装置，用于检测钢索的张力；探测装置，用于驱使重锤下降；在重锤下降的过程中，在所述张力大于第一预设值的情况下，继续伸出钢索；在重锤下降的过程中，在所述张力小于或等于所述第一预设值的情况下，停止伸出钢索并根据所述钢索伸出的长度和物料底面的高度计算料面高度；所述探测装置，还用于驱使重锤上升预定高度后驱使所述重锤下降；或者用于驱使重锤上升，其中：在重锤上升的过程中，在所述张力大于所述第一预设值且小于第二预设值的情况下，驱使所述重锤继续上升；在重锤上升的过程中，在所述张力大于或等于所述第二预设值的情况下，驱使所述重锤下降。

优选地，所述第一预设值钢索重量、重锤重量和干扰系数之和与重锤所受承托力的差值；和/或所述第二预设值为钢索重量、重锤重量和干扰系数之和。

优选地，钢索的张力通过力、力矩、转矩或电流来表征。

优选地，所述探测装置，还用于驱动电机正转以驱使重锤下降，在所述张力小于或等于第一预设值的情况下，驱动电机由正转改为反转以驱使重锤上升；在所述张力或等于第二预设值的情况下，驱动所述电机由反转改为正转以驱使重锤下降。

优选地，该系统还包括计量盘，所述计量盘用于得到所述钢索伸出的长度；所述计量盘上设置有计量点；所述探测装置还用于驱动电机反转以驱使所述重锤上升至所述计量点后，驱动电机正转以驱使所述重锤下降。

优选地，所述探测装置还用于在所述电机运行预定时间、所述重锤上升和下降的次数达到预设值、或者料面高度大于预设高度时，驱动电机反转以驱使所述重锤上升至容器顶部，并将计量盘的计数清零。

优选地，所述探测装置还用于在所述重锤在容器顶部停留预设的时间段后，再驱动电机正转以驱使所述重锤下降。

优选地，所述预定高度为0.01-5米。

本发明利用伺服电动机带动卷盘来提升和下降重锤，根据钢索在接触物料时张力的变化判定重锤是否已经接触物料，并进而得到钢索伸出的长度和物料高度。本发明控制重锤不断地小幅度提升和下降，能够实时地跟踪物料料面的变化，从而大大减少了探测物料的时间间隔。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明提供的探料式料位探测方法示意图

图2是本发明提供的探料式料位探测系统结构图。

附图标记说明

1电机2变速箱

3卷盘4钢索

5重锤

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

为了实时地探测物料高度，本发明提供了如图1所示的物料探测控制方法，其中可以看出，在重锤下降过程中探测物料高度/料位，在探测到物料高度以后提升重锤，在重锤提升过程中判断钢索的受力是否符合预设条件，在符合条件的情况下，下降重锤。通过该流程，可以使得重锤往复运动，实时地探测物料高度。具体而言，在重锤下降的过程中，检测钢索的张力大于第一预设值，则继续伸出钢索；检测钢索的张力小于或等于第一预设值，则停止伸出钢索并根据所述钢索伸出的长度和物料底面的高度计算料面高度。关于第一预设值的确定，可以考虑到料面对重锤的承托力，其小于或等于重锤重量，例如可以为重锤重量的3/4。根据本发明的一个实施例，第一预设值＝钢索重量+重锤重量+干扰系数-重锤所受承托力。干扰系数可为一个设定的经验值，其取决于钢索在上升或下降过程中所受到的摩擦力、冲击力、煤粉粘在钢索或重锤上增加的重量、气流干扰等环境或操作本身所带来的外力，可根据经验进行设定。钢索伸出长度的计算可以考虑卷盘转动的圈数，根据卷盘转动的圈数和卷盘的周长可以计算出钢索伸出的长度。考虑到钢索相对于卷盘初始的位置和最终的位置可能不在同一点，可以根据初始位置和最终位置之间角度的差异得到非整数的卷盘转动的圈数。钢索伸出的长度还可以通过计量盘得到。在重锤提升的过程中如果所述张力大于第一预设值且小于第二预设值，则驱使所述重锤继续上升；如果所述张力大于或等于第二预设值，则驱使所述重锤下降。对于第二预设值的确定，由于在上升过程中已经离开料面，因此无需考虑料面对重锤的承托力。根据本发明的一个实施例，第二预设值＝钢索重量+重锤重量+干扰系数。优选地，在重锤接触到料面以后，在张力小于或等于第一预设值的情况下，就可以驱使重锤上升。在探料过程中，重锤从上到下运行时依次经过净空区(在此区域物料不冲击钢索和重锤)，落料冲击区(在此区域物料冲击钢索和重锤)，不稳定料面区(重锤因料面收到重锤自身重力以及物料的冲击力的影响而下沉)，完全承托区(在此区域重锤位置不再发生变化)。钢索在净空区的张力等于重锤加钢索重量，在落料冲击区的张力等于重锤加钢索重量再加上干扰系数，不稳定料面区张力等于钢索重量、重锤重量与干扰系数之和减去重锤所受承托力，完全承托区的张力可以等于钢索重量加上干扰系数(在认为承托力与重锤重量相同的情况下)。由于安装位置的关系，落料冲击区的范围和冲击力的大小不同，也可能没有落料冲击区。在本发明中，钢索的张力通过力、力矩、转矩或电流来表征。如本领域技术人员所理解的，力矩、转矩或电流可以通过换算得到相应的张力。

电机通过正转来驱使重锤下降，在重锤下降过程中，当钢索受到的张力小于或等于第一预设值时，电机反转来驱使重锤上升；在重锤上升过程中，当钢索受到的力大于第一预设值且小于第二预设值时，电机反转驱使重锤继续上升，在钢索受到的力大于或等于第二预设值的情况下，电机由反转改为正转以驱使所述重锤下降。通过不断地驱使重锤上升和下降，从而可以实时地获取料面高度。

作为可替换的实施方式，在重锤上升的过程中，也可以是重锤上升预定高度后开始下降，该预定高度可以根据实验得到，也可以根据进料量和操作人员的经验来进行设定，例如该预定高度可以为0.01-5米。相较于第一种实施方式，重锤探到料位之后提升预定高度的设置使得探料系统的设计和操作均得以简化，但第一种实施方式更为灵活，有利于实时的反映出料位的变化。

图2示出了探料式料位探测系统的结构。图2中，重锤5悬挂在钢索4的一端，钢索4卷于绞盘3上，电机1可以带动绞盘3转动，变速箱2可以用来调整绞盘3转动的速度，通过电机正转或反转来驱使重锤下降或上升。此外，还可以将计量盘与变速箱2同轴安装，从而可以用计量盘来计算伸出的钢索长度，并可以为绞盘提供的校准点。计量盘上设置有校准点，为了简单起见，也可以在重锤上升到计量点后开始下降。通过计量点作为参考，可以更准确地得到钢索伸出的长度。优选地，在电机运行了预定时间、重锤上升和下降的次数达到预设值、或者料面高度大于预设高度时，电机反转驱使所述重锤上升至容器顶部，并将计量盘的计数清零。可替换地，重锤在容器顶部停留预设的时间段后，电机正转再驱使所述重锤下降，从而避免电机过于频繁地正转和翻转，利于延长电机的寿命。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (16)

1.一种探料式料位探测方法，其特征在于，该方法包括：

驱使重锤下降，并检测钢索的张力；在所述张力大于第一预设值的情况下，继续伸出钢索；在所述张力小于或等于所述第一预设值的情况下，停止伸出钢索并根据所述钢索伸出的长度和物料底面的高度计算料面高度；

驱使重锤上升预定高度后驱使所述重锤下降；或者驱使重锤上升，并检测钢索的张力，其中：在所述张力大于所述第一预设值且小于第二预设值的情况下，驱使所述重锤继续上升；在所述张力大于或等于所述第二预设值的情况下，驱使所述重锤下降。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一预设值为钢索重量、重锤重量和干扰系数之和与重锤所受承托力的差值；和/或所述第二预设值为钢索重量、重锤重量和干扰系数之和。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，钢索的张力通过力、力矩、转矩或电流来表征。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，电机正转驱使重锤下降，在所述张力小于或等于第一预设值的情况下，电机由正转改为反转以驱使重锤上升；在所述张力大于或等于第二预设值的情况下，所述电机由反转改为正转以驱使重锤下降。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用计量盘得到所述钢索伸出的长度；其中，所述计量盘上设置有计量点，电机反转驱使所述重锤上升至所述计量点后，电机正转驱使所述重锤下降。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，该方法还包括：在所述电机运行预定时间、所述重锤上升和下降的次数达到预设值、或者料面高度大于预设高度时，电机反转驱使所述重锤上升至容器顶部，并将计量盘的计数清零。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，该方法还包括：所述重锤在容器顶部停留预设的时间段后，电机正转再驱使所述重锤下降。

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的方法，其特征在于，所述预定高度为0.01-5米。

9.一种探料式料位探测系统，其特征在于，该系统包括：

检测装置，用于检测钢索的张力；

探测装置，用于驱使重锤下降；在重锤下降的过程中，在所述张力大于第一预设值的情况下，继续伸出钢索；在重锤下降的过程中，在所述张力小于或等于所述第一预设值的情况下，停止伸出钢索并根据所述钢索伸出的长度和物料底面的高度计算料面高度；

所述探测装置，还用于驱使重锤上升预定高度后驱使所述重锤下降；或者用于驱使重锤上升，其中：在重锤上升的过程中，在所述张力大于所述第一预设值且小于第二预设值的情况下，驱使所述重锤继续上升；在重锤上升的过程中，在所述张力大于或等于所述第二预设值的情况下，驱使所述重锤下降。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述第一预设值钢索重量、重锤重量和干扰系数之和与重锤所受承托力的差值；和/或所述第二预设值为钢索重量、重锤重量和干扰系数之和。

11.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，钢索的张力通过力、力矩、转矩或电流来表征。

12.根据权利要9所述的系统，其特征在于，所述探测装置，还用于驱动电机正转以驱使重锤下降，在所述张力小于或等于第一预设值的情况下，驱动电机由正转改为反转以驱使重锤上升；在所述张力或等于第二预设值的情况下，驱动所述电机由反转改为正转以驱使重锤下降。

13.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，该系统还包括计量盘，所述计量盘用于得到所述钢索伸出的长度；所述计量盘上设置有计量点；所述探测装置还用于驱动电机反转以驱使所述重锤上升至所述计量点后，驱动电机正转以驱使所述重锤下降。

14.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述探测装置还用于在所述电机运行预定时间、所述重锤上升和下降的次数达到预设值、或者料面高度大于预设高度时，驱动电机反转以驱使所述重锤上升至容器顶部，并将计量盘的计数清零。

15.根据权利要求14所述的系统，其特征在于，所述探测装置还用于在所述重锤在容器顶部停留预设的时间段后，再驱动电机正转以驱使所述重锤下降。

16.根据权利要求9-15中任意一项所述的系统，其特征在于，所述预定高度为0.01-5米。