專利名稱：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
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及エ業(yè)過程控制領(lǐng)域，是ー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(shù)：
間歇攪拌加熱裝置在エ業(yè)中常用干物料的氣液相分離，在過程控制領(lǐng)域有著廣泛的應用。間歇攪拌裝置由于其效率高、產(chǎn)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(chǎn)、水泥制造與浙青制造等方面。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，可以防止在進料エ況下，料位過高而溢出。防止在加熱エ況下，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(chǎn)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)的方法主要有以壓カ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?；趬亥珎鞲衅鞯牧衔蛔R別方法是利用某些可以將壓カ信號轉(zhuǎn)化為電流/電壓信號的器件，來對裝置中壓カ信號進行監(jiān)控，而對于裝置內(nèi)部料位來講，越向下壓カ越大，通過得到的壓カ信號來識別裝置內(nèi)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(nèi)物料要求較高，檢測用毛細管易堵塞。基于超聲波的料位識別技術(shù)(_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(zhuǎn)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(zhuǎn)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)字接ロ提供快速便捷的料位測量。但是占地較大，成本較高。基于激光測距的物料識別技術(shù)(常鳳筠，崔旭東.非接觸式激光料位檢測系統(tǒng)的設計.計量技木，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(shù)(曲春英，陳穎.實用型料位檢測電容傳感器的設計.電子兀器件應用，2010,12 :36-38):—般米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(nèi)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(nèi)部加內(nèi)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(nèi)容
在實際生產(chǎn)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。而對于基于壓カ傳感器的料位識別方法，有時由于裝置內(nèi)部需要壓カ保持恒定狀態(tài)，而且壓カ傳感器需要與物料相接觸，當物料具有強腐蝕性時，會大大縮短壓カ傳感器使用壽命。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
ATQ = kA—(I)
d
其中Q為單位時間內(nèi)傳導的熱量，k為導熱系數(shù)，A為傳熱面積，AT為溫度差，d為熱流的距離。熱傳導率k是單ー材料的固有特性，描述材料的導熱能力。這ー特性與材料的大小、形狀或者方位無關(guān)。對非単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。另ー個材料固有的熱特性是材料的熱阻R，由式(2)來表示R =(2)這ー特性是對單位厚度材料阻止熱量流動的度量。由式(I)、(2)，整理可得R = -(3)
k式(3)說明對于單ー材料，熱阻和材料的厚度成正比。對非單一材料，熱阻通常隨材料厚度的増加而加大，但是可能不是線性關(guān)系。熱傳導率和熱阻描述了一旦熱量進入某種材料后，它在該材料中的傳輸，由于實際表面不會是完全的平直和光滑，因此在兩個表面的接觸面上也能產(chǎn)生對熱流的阻力。實際接觸出現(xiàn)在高點，而在凹部留下充滿空氣的空隙，氣隙阻礙熱量流動，并且迫使更多的熱量通過接觸點流動。這種結(jié)構(gòu)阻カ是ー種表面接觸阻力，在所有接觸表面上可以是ー個系數(shù)。ー種材料的熱阻抗Θ，定義為代表其熱阻カ和與接觸表面之間的接觸阻力之和，見式⑷Θ = R 材料+R 接觸(4)表面平直度、表面粗糙度、緊固壓力、材料厚度和壓縮模數(shù)是對接觸阻力的主要影響，由于這些表面狀況能隨實際應用情況而改變，所以ー種材料的熱阻抗也將取決于其應用情況。金屬的k值最大，非金屬次之，液體的k較小，氣體的k最小，常見的k值可從手冊中(劉光啟，馬連湘，邢志有.化工物性算圖手冊.化學エ業(yè)出版社，2002)查得。氣體的k值最小，是良好的絕熱體，有利于保溫，絕熱。液體與氣體的熱傳導率主要與密度有夫。常溫常壓下，水的熱傳導系數(shù)為O. 54w/m. k，而空氣的熱傳導系數(shù)僅為O. 023w/m. k，兩者相差了 20倍，因此可以通過分析裝置內(nèi)各測溫點的溫度變化趨勢來判斷液體與氣體的分界點，即為料位高度。由以上原理可知，當裝置處于進料階段與進料后內(nèi)部溫度尚未穩(wěn)定的階段時，由于進料溫度一般比裝置內(nèi)液體溫度低較多，會發(fā)生熱對流現(xiàn)象，料位附近溫度將比其他點溫度低ー些，而料位上方的氣體由于與進料接觸時間較短，溫度下降較少。此時裝置內(nèi)部的溫度特征為料位處溫度與周圍溫度相比要低很多，因此此時可根據(jù)各相鄰測溫點溫度差來判斷料位所在區(qū)間，料位所在的區(qū)間的溫度差會較大。當裝置內(nèi)部處于穩(wěn)定狀態(tài)，如升溫階段與停蒸汽的情況下，此時由于整個裝置從上到下各測溫點處于穩(wěn)定狀態(tài)，各測溫點溫度差別不大，下方的液體與上方的氣體處于相同的加熱或自然冷卻的情況下，由于液體的熱傳導率比氣體的熱傳導率大得多，當在相同
的溫度條件下，由公式(3)可得，熱阻A =こ代表著熱量在単位距離內(nèi)阻止熱量流動的度
量，熱阻R是與熱傳導率k成反比的，因此氣體的熱阻遠大于液體的熱阻，即氣體中的熱量傳播會更加有難度，因此在實際加熱裝置中，在相同的加熱條件下，上方的氣體的升溫會比下方的液體慢，同時由于加熱過程伴隨著汽化吸熱反應，在料位附近溫度會有所降低，此時裝置內(nèi)料位高度處的溫度特征為上方氣體與下方液體的溫度都比料位處溫度略高，因此可以通過判斷溫度的拐點來識別料位所在的區(qū)間。本發(fā)明的關(guān)鍵點在于對間歇加熱裝置的各個エ況進行區(qū)分，并識別料位所在區(qū) 間。通過對各測溫點的溫度和進行區(qū)分，當溫度和下降較大時為進料過程，當溫度和緩慢上升時為升溫過程，當溫度緩慢下降或變化不大時為停蒸汽的情況。當進料過程與升溫過程中溫度變化劇烈的情況下，由于液位附近與進料直接接觸，溫度較低，因此取相鄰測溫點溫度差距最大的區(qū)間為料位所在區(qū)間。當升溫過程與停蒸汽的情況下，各測溫點之間溫度差較小，由于液體與氣體的導熱系數(shù)的不同，對反應器內(nèi)進行持續(xù)加熱的過程中，氣體的溫度的變化率比液體的要慢得多，對各個檢測點的溫度曲線進行分析，由于進料溫度低于裝置內(nèi)物料溫度，進料時裝置內(nèi)下半部分的液體溫度變化比上半部分的氣體溫度下降快的多，而氣體變化比較緩慢，因此料位附近的溫差應該是最大值。當反應器內(nèi)趨于穩(wěn)定后，隨著溫度的逐步升高，液體中不同沸點的成分依次蒸發(fā)發(fā)生汽化反應，而汽化過程吸熱，因此在料位附近的溫度應該較低，測溫點從上到下依次判斷溫度差值，找到溫度的局部極小點即為大概料位區(qū)間。此外，當料位降到最低測溫點I以下時，需要提供低料位報警，此時由于料位降到測溫點I時，料位附近由于汽化過程溫度較低，測溫點I較測溫點2的溫度要低一些，而當料位高于I時，由于加熱過程中，氣液體導熱率的差別，下方液體部分溫度比上方氣體部分溫度要高ー些，因此測溫點從下往上應呈現(xiàn)逐步下降的總體趨勢，測溫點I的溫度較測溫點2要高ー些。因此通過判斷測溫點2與I的關(guān)系，當測溫點2大于I吋，即料位高度應該處于測溫點I附近或下方。通過以上的步驟與原理分析采集得到的溫度值，井分別提取其對應的特征值，以達到實時識別裝置料位的目的。本發(fā)明采用的技術(shù)方案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)，包括裝置現(xiàn)場的數(shù)據(jù)采集與傳輸、計算機上對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的處理以及對處理結(jié)果的顯示與存儲I、數(shù)據(jù)采集在間歇攪拌裝置插入溫度計包護套管，溫度計處于套管內(nèi)，套管朝軸向斜插；溫度計各點從下至上平均分布，第I點在釜的最底部，第η點在釜的最上部，平均間隔距離約為し溫度計的鉬電阻的供電采用恒流源供電，η路鉬電阻的輸出信號分別經(jīng)過差分放大后，經(jīng)模擬多路開關(guān)，送入A/D轉(zhuǎn)換器進行循環(huán)采樣，并通過變送器轉(zhuǎn)換成溫度信號并送入處理器；2、數(shù)據(jù)處理對各個測溫點上的采樣值進行數(shù)字濾波，采用滑動平均濾波法去除噪聲信號。通過對每個時刻各個釆樣點上溫度值進行處理，即
T{kJ) = ^4(50(^ -\) + mJ)，其中 A (50 (k_l) +m，i)表不第 i 個米樣點 50 (k_l) +m 時刻的
m=i
溫度值，然后依據(jù)氣體與液體導熱率的不同以及實際生產(chǎn)過程中的生產(chǎn)過程溫度特點對各測溫點溫度進行分析，得到料位高度所在的區(qū)間；3、顯示與存儲在本地液晶顯示的同時，通過RS-485總線，傳輸?shù)奖O(jiān)控計算機，進行實時的液位顯示和數(shù)據(jù)存儲?！N基于溫度檢測的間歇攪拌加熱裝置的料位在線識別方法，間歇攪拌加熱裝置的生產(chǎn)過程包括進料部分，升溫部分與出料部分。識別方法包括以下步驟I、標定測溫點代表的大概料位高度根據(jù)現(xiàn)場標定結(jié)果，分別對最高的測溫點與最低的測溫點所對應的料位高度進行標定。并以此對中間的各個點所處的大概料位高度進 行標定，以方便后面的比較與測量；2、定義η個測量點從下到上分別為A(t，I)，L，A(t，n), t代表t時刻，對得到的測量值采用滑動平均濾波的方法來去除測量時的噪聲及溫度抖動，滑動平均濾波為線性濾波方法，可以在適當?shù)男^(qū)間上對采樣數(shù)據(jù)進行平滑和濾波，可以很好的消除溫度測量中所存在的噪聲信號帶來的影響。濾波后得到的值為T(k，l)，L，T(k，n), T(k，i)表示
50(k-l)+l 50k時刻的經(jīng)均值濾波后的溫度值，S卩= 火50び-1)+ O。每50個
m=i
點取均值，由于A為3秒取一個值，因此T的循環(huán)采樣區(qū)間為150秒滑動求取均值。取dT(k，i) = T(k，i+l)-T(k, i)，i = I η-l。得到的dT為各時刻相鄰測量點的溫度差；3、間歇攪拌加熱裝置中分為進料過程、升溫過程、出料過程，以及當裝置停加熱停蒸汽的過程。在進料過程中，由于加的物料溫度與裝置內(nèi)部溫度有較大的溫差，因此在進料過程時，裝置內(nèi)部溫度會有較大的下降。此時可以通過分析sum(k) = T(k, 1)+L+T(k, η),當sym(k)較前ー時刻有較大的下降時，判斷為進料過程。在進料過程中液面部分與進料最先接觸，溫度下降最明顯，與周圍測溫點的溫度差也最大，因此此時可以通過判斷相鄰測溫點溫度差值的大小來判斷料位高度，相鄰測溫點溫度差值最大的區(qū)間即為料位高度所在區(qū)間；4、當系統(tǒng)還沒處于穩(wěn)定狀態(tài)吋，即當處于開始進料的狀態(tài)到進料后一段時間(裝置內(nèi)溫度沒有穩(wěn)定，即溫度變化率較大時)內(nèi)，液體的溫度與氣體的溫度會存在較大的差值，可以通過找到差值最大的點對應的料位即為識別的料位；5、當裝置內(nèi)部進入穩(wěn)定狀態(tài)，此時內(nèi)部各測溫點溫差較小，由于液體的熱傳導率比氣體的要大得多，因此相同的加熱條件下，氣體阻止熱量對流的能力會大得多，裝置內(nèi)部下方液體的溫度會比上方的氣體溫度高ー些，同時由于料位附近存在著汽化吸熱過程，在料位附近溫度會低ー些，因此在料位附近的溫度會出現(xiàn)ー個拐點，此時判斷料位高度的方法是首先通過從之前進料過程時記錄的料位最高高度m，然后自m到最下方的I依次判斷溫度差dT(k，m)，L，dT(k，I)，當出現(xiàn)dT(k，s) < O時，s對應的料位即為識別的料位，然后判斷dT(k，s)與dT(k，s+1)的絕對值大小，取絕對值大的為識別的料位；6、求出k時刻點dT(k，I)，L，dT(k，η)的最大值Cl (k)，設定閾值X，當Cl (k)小于X時，表明釜內(nèi)溫度趨于穩(wěn)定，用步驟2得到的結(jié)果作為料位高度，當Cl (k)大于X時，料位點取步驟I所得到的點作為料位高度。此時可以得到一系列由I n-ι組成的數(shù)據(jù)，I η-l分別代表料位在測量點I 2，2 3，L，η-l η之間；7、在出料過程吋，需要及時判斷料位是否過低，即低于最低測溫點，這種情況與加熱過程中的料位過低情況一祥。當料位逐步下降至測溫點I以下時，料位附近溫度較低，因此測溫點2比測溫點I的溫度會高ー些，而當料位高于I吋，由于加熱過程中，氣液體導熱率的差別，下方液體部分溫度比上方氣體部分溫度要高ー些，因此測溫點從下往上應呈現(xiàn)逐步下降的總體趨勢，測溫點I的溫度較測溫點2要高ー些。此時通過判斷dT(k，I)是否大于O來判斷料位過低，當dT(k，I) > O即說明此時料位達到或低于測溫點1，需要及時進行加料或停蒸汽等操作。本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思為針對間歇攪拌加熱裝置在某些特定場合下，常規(guī)的識別料位的方法無法實現(xiàn)或者實現(xiàn)效果不好時，提出了采用基于溫度的方法來識別裝置的料位高度。由于氣體與液體的熱傳導系數(shù)差別較大，在相同的加熱條件下，氣體的溫度變化遠低于液體的溫度變化。因此本發(fā)明基于此對料位進行識別，當在加熱過程中，液體溫度變化快， 氣體溫度變化慢，此時根據(jù)各測量點的溫度變化率來識別料位的高度。而在進料過程中，由于加入物料溫度較反應釜內(nèi)溫度低，因此此時根據(jù)溫度變化值最大的測溫點即為料位所在高度附近。當出料階段時，當液位處于最下方測溫點以下時，各測溫點所處的都為氣體，氣體溫度從下到上應該是逐步上升，即可以此作為判斷料位是否低于最低測溫點，當?shù)陀谧畹蜏y溫時時則應該低料位報警，防止燒干的情況發(fā)生。本發(fā)明的效果主要表現(xiàn)在所提出的基于溫度檢測的料位在線識別方法容易實現(xiàn)，占地小，不受現(xiàn)場空間與裝置壓カ的約束，不受物料類型限制，可廣泛地應用于エ業(yè)裝置的料位識別，達到實時監(jiān)控物料料位的效果，從而提高裝置的操作安全性。


圖I是本發(fā)明所提出的間歇攪拌加熱裝置的料位識別系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)圖。I為內(nèi)含溫度傳感器的套管，斜向插入間歇攪拌加熱裝置中，處于攪拌裝置的上方。2為鉬電阻，利用其阻值隨溫度變化的特性來采集阻值信號，并通過處理放大，最終輸出溫度信號。3為裝置上的料位液晶顯示器，實時顯示料位高度及歷史趨勢。4為微處理器，處理采集得到的溫度信號并輸出處理得到的料位信息。5為監(jiān)控計算機，將微處理器處理得到的料位信息傳輸?shù)奖O(jiān)控計算機上，方便遠程監(jiān)控料位信息。圖2是實施例I的間歇攪拌加熱裝置，閃蒸釜外形圖。6為進料ロ，4個進料ロ分別對應于四種不同的進料。7為氣體出料ロ，加熱裝置中蒸出的氣體由7 ロ排出。8為液體的出料ロ。9為氮氣的進料ロ，用于維持裝置內(nèi)壓カ穩(wěn)定。10為插入的內(nèi)含鉬電阻的套管。11為攪拌裝置。圖3是本發(fā)明所提出的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)的軟件流程圖。圖4為實施例一所識別得到的料位曲線。圖中*點為車間工人通過閃蒸釜上方觀察孔觀察得到的料位大概高度。圖5為實施例一中與圖4中料位曲線所對應的自溫度傳感器所得到的溫度曲線。圖6為實施例一中與圖5中溫度曲線經(jīng)滑動平均濾波后得到的溫度曲線。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進ー步描述。本發(fā)明實施例用來解釋本發(fā)明，而不是對本發(fā)明進行限制，在本發(fā)明的精神和權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)，對本發(fā)明作出的任何修改和改變，都落入本發(fā)明的保護范圍。實施例I將本發(fā)明應用于間歇攪拌加熱生產(chǎn)裝置。參照圖I、圖2，一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)，包括溫度變送器，微處理器，料位顯示液晶屏，監(jiān)控計算機。鉬電阻的供電采用恒流源供電，10路鉬電阻的輸出信號分別經(jīng)過差分放大后，經(jīng)模擬多路開關(guān)，送入A/D轉(zhuǎn)換器進行循環(huán)采樣。10路采樣結(jié)果轉(zhuǎn)換成溫度信號，輸入液位計算軟測量模型，轉(zhuǎn)換成液位信號輸出，在本地液晶顯示的同時，通過RS-485總線，傳輸?shù)奖O(jiān)控計算機，進行實時液位顯示和數(shù)據(jù)存儲?，F(xiàn)場儀表按本質(zhì)安全型儀表進行設計，防爆等級
上ロ距離釜底為2387mm，釜直徑為1600mm，現(xiàn)在溫度計包護套管相關(guān)參數(shù)朝軸向斜插，和垂直距離為12°，和平面為78°，溫度計為斜插深度1900mm ;溫度計各點從下至上平均分布，第一點在釜的最底部，第十點在釜的最上部，平均間隔距離約為200mm。閃蒸釜的盡量方式為從上往下進料，進料ロ位于風頭處，溫度計開ロ處即位于風頭處，在釜的上方。根據(jù)現(xiàn)場標定結(jié)果，測溫點7-8為4000L左右，測溫點1_2為2000L左右，一般加料是加到4000L，而測溫點10與通風ロ比較近，且溫度計上方?jīng)]有密封，有空氣影響，因此將測溫點10的溫度剔除掉，用剩下的9個點來做實驗，效果比較理想。對各測量點所得的溫度值進行分析處理后，分別于進料狀態(tài)，加熱狀態(tài)，料位過低狀態(tài)進行料位的識別。由圖5的溫度曲線可以清楚看到閃蒸釜內(nèi)的幾個重要過程(I)進料過程(10:45-11:00,13:35-13:50)。此時釜內(nèi)溫度的特點是各點溫度急速下降，處于液體中的測溫點的下降速度要快于處于氣體中的測溫點的下降速度。因此此時對料位高度的識別是首先用所有點的溫度加和，為了避免溫度的擾動，取當溫度和下降超過I度時斷定為總體溫度下降，開始進料。然后由于料位處與進料最先接觸，溫度下降最快的點即為當前料位值附近，此時將經(jīng)過滑動平均濾波后的各點溫度值求相鄰點的溫差，由于料位處直接最先與進料接觸，溫度變化最大，因此相鄰點溫差最大的區(qū)間即為料位所在區(qū)域。識別得到的料位曲線如圖4所示，由曲線可以看到進料時料位較快的由低料位上升到高料位，趨勢與實際過程相符。(2)加熱過程(11:00-13:35)。在這段時間內(nèi)分為兩部分，第一部分為進料結(jié)束后一段時間，此時總體溫度仍然呈下降趨勢，此時首先判斷整體溫度和是上升還是下降，當是下降吋，然后仍然可以用進料過程的判別方法，利用相鄰點溫差的最大值來識別料位高度。第二部分為釜內(nèi)總體溫度開始穩(wěn)定上升階段，此時由于釜內(nèi)溫度已經(jīng)基本穩(wěn)定，各測溫點溫度差差距較小，使用相鄰點溫度差判斷料位并不準確，利用液體比氣體的熱傳導率高的特性，液體部分的溫度變化應該比氣體快，同時料位附近由于有汽化反應發(fā)生，汽化吸熱，料位附近溫度較低，此時各測溫點從上到下判斷溫度的最小值即為料位附近。加熱過程釜內(nèi)溫度逐漸升高，隨著溫度依次達到釜內(nèi)物料的沸點，釜內(nèi)的混合物料依次汽化，釜內(nèi)料位逐漸下降。由圖4可看出所識別得到的料位高度逐步下降，與實際過程趨勢相符。(3)料位過低(13:25-13:30)。當處于加熱過程中，需要預防料位過低導致蒸干現(xiàn)象發(fā)生。因此在判斷溫度上升為加熱過程后，需要首先判斷是否料位過低，在本實驗中13:25-13:30這ー時間段料位降到了 I. 7處，即最下方的測溫點。此時表示料位在I. 7附近或低于I. 7，當料位顯示在最下方的測溫點吋，需要及時判斷是否加料或者停止加熱，否則容易蒸干出現(xiàn)事故。此時操作エ現(xiàn)場查看的料位高度也為I. 7附近，需要進行加料，因此本發(fā)明提出的方法能有效的及時判斷料位過低狀況，提醒操作エ進行加料等操作。圖4中曲線所示為軟件依據(jù)溫度曲線得到的料位高度曲線，圖4中‘*’點指示的為操作人員估計得到的大致料位的時間與料位高度。對比圖4中曲線與點可得測得料 位與實際大概料位趨勢一致，高度也可以較準確的識別出來，效果較好，達到了生產(chǎn)要求。
權(quán)利要求
1.一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)，包括與裝置連接的溫度傳感器，溫度變送器，微處理器，料位顯示液晶屏，監(jiān)控計算機，其特征在于 (1)溫度傳感器由一排等距離分布的鉬電阻組成，利用鉬電阻的阻值隨溫度線性變化的特性，將鉬電阻的阻值信號傳送給溫度變送器； (2)溫度變送器將溫度傳感器采集到的阻值信號經(jīng)過差分放大轉(zhuǎn)換為溫度信號并傳送至微處理器； (3)微處理器接收來自溫度變送器得到的溫度信號，并經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，基于氣液物質(zhì)的熱傳導率不同以及加熱裝置內(nèi)部物理過程的特點，實時識別料位的高度； (4)料位顯示液晶屏用于接收微處理器處理得到的料位信號，并實時顯示在現(xiàn)場的液晶屏上，方便操作工現(xiàn)場了解裝置內(nèi)部料位高度情況； (5)監(jiān)控計算機與微處理器用RS-485總線連接，用于在監(jiān)控室實時監(jiān)控料位高度及人工驗證，顯示及存儲實時及歷史趨勢，并可在監(jiān)控計算機上對溫度傳感器安裝位置及間歇攪拌加熱裝置的幾何參數(shù)進行設定與修改。
2.一種用于權(quán)利要求I所述的間歇攪拌加熱裝置的料位在線識別方法，其特征在于所述的在線識別方法包括以下步驟 (1)利用溫度傳感器從間歇攪拌加熱裝置中采集一系列等距離分布的實時溫度檢測數(shù)據(jù)，并通過RS-485發(fā)送至微處理器中； (2)利用氣液物質(zhì)的熱傳導率不同的特性，對溫度數(shù)據(jù)進行分析識別料位高度； (3)將識別得到的料位高度進行記錄與顯示及人工驗證，并對溫度傳感器安裝位置及間歇攪拌加熱裝置的幾何參數(shù)進行設定與修改。
3.如權(quán)利2所述的間歇攪拌加熱裝置的料位在線識別方法，其特征在于 (1)標定測溫點代表的料位高度根據(jù)溫度傳感器安裝位置及間歇攪拌加熱裝置的幾何參數(shù)，分別對最高的測溫點與最低的測溫點所對應的料位高度進行標定，并以此對中間的各個點所處的料位聞度進行標定； (2)當裝置內(nèi)部處于穩(wěn)定狀態(tài)，整個裝置從上到下各測溫點處于穩(wěn)定狀態(tài)，各測溫點溫度差別不大，下方的液體與上方的氣體處于相同的加熱或自然冷卻的情況下，由于液體的熱傳導率比氣體的熱傳導率大得多，當在相同的溫度條件下，熱阻= f代表著在單位厚度 K材料內(nèi)阻止熱量流動的度量，熱阻R是與熱傳導率k成反比的，因此氣體的熱阻遠大于液體的熱阻，即氣體中的熱量傳播會更加有難度，因此在實際加熱裝置中，在相同的加熱條件下，上方的氣體的升溫會比下方的液體慢，同時由于加熱過程伴隨著汽化吸熱反應，在料位附近溫度會有所降低，此時裝置內(nèi)料位高度處的溫度特征為上方氣體與下方液體的溫度都比料位處溫度略高，因此可以通過判斷溫度的拐點來識別料位所在的區(qū)間； (3)定義η個測量點從下到上分別為A(t，I)，L，A(t，η)，t代表t時刻，對得到的測量值采用滑動平均濾波的方法來去除測量時的噪聲及溫度抖動，滑動平均濾波為線性濾波方法，可以在適當?shù)男^(qū)間上對采樣數(shù)據(jù)進行平滑和濾波，可以很好的消除溫度測量中所存在的噪聲信號帶來的影響，濾波后得到的值為T (k，I)，L，T (k，η)，T (k，i)表示50 (k_l) +1 50k時刻的經(jīng)均值濾波后的溫度值，即
全文摘要
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)，包括與間歇攪拌加熱裝置相連的溫度傳感器，溫度變送器，微處理器，料位顯示液晶屏及監(jiān)控計算機。所述的監(jiān)控計算機包括數(shù)據(jù)采集模塊、溫度校驗模塊、料位識別模塊、數(shù)據(jù)顯示及存儲模塊，以及提供了一種利用采集得到的各測溫點的溫度數(shù)據(jù)，基于氣液相物質(zhì)熱傳導率的不同來識別間歇攪拌加熱裝置的料位的方法。本發(fā)明提供一種針對間歇攪拌加熱裝置的，基于溫度檢測的利用溫度信號對裝置中料位高度進行在線識別的系統(tǒng)及方法。
文檔編號G01F23/22GK102829840SQ20111016104
公開日2012年12月19日 申請日期2011年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月15日
發(fā)明者趙眾, 胡川, 劉志立 申請人:北京化工大學