當前位置:*頁>>新聞資訊>>挖泥船上使用(yòng)新型砂泥漿流(liú)量計的(de)應用案例分析

挖泥船上使用新型砂泥(ní)漿流(liú)量計的應用案例分析

點擊次數:2003 發布時間:2020-08-12 15:53:51
砂泥(ní)漿流量計在工業生產有著泛的應用(yòng),在挖泥船作業過程中,砂泥漿流量計也(yě)是一個重要控(kòng)製與監測生產進度和產(chǎn)量的儀表,挖泥船砂泥漿流(liú)量計用來(lái)指導挖泥船操作施工,防止堵管、悶耙,與密度測(cè)量設(shè)備一起使用構成產量計,為施工操作與管理提供決(jué)策數(shù)據,有利於提高施工效率。其測量介質為液固兩相流體(tǐ),有別於通常意義下的單一介質,測量難度大大增加。而砂泥漿流量計(EMF)是(shì)根據電磁感應定律(lǜ)製成的一種測量導電性流體流量的(de)儀表。與現有各種流量儀表相比,其直線性好、測量準確(què)度高、測量範圍和適用範圍廣、耐腐蝕性(xìng)能強,可以解決其他流量計不易解決(jué)的問(wèn)題,如髒汙(wū)流、腐(fǔ)蝕流等的測量。目前國(guó)內應(yīng)用於(yú)挖泥船的砂泥漿流量計大多存在零點漂移、轉換精度不高、流(liú)速不穩、空管檢(jiǎn)測易失常等諸多(duō)問題。對此,我們進行了相關研(yán)究並提(tí)出相應改進措施,現已研發出一(yī)種專門用於挖泥船的新型砂泥漿流量計,研究了適用於挖泥(ní)船上(shàng)砂泥漿流(liú)量計的空管檢測功能(néng)的實現方法。該型流量計采用工頻交流勵(lì)磁,結合微機技術,利用微機(jī)進行實時采樣和分段線性擬合數據,大大提高流速測量(liàng)的(de)精度和穩定性。采用軟硬件結合的手段進行多(duō)方(fāng)麵(miàn)改進措施,解決工頻(pín)幹擾(rǎo)和零點穩定性的(de)問題,克服了(le)通用型砂(shā)泥漿流量(liàng)計應用於挖泥船的弊病。實際應用表明,這些措施取得較好的幹擾抑製效果,測量精度(dù)和產品性能得到(dào)很大提高。在“航浚18”耙吸式挖泥船上成功應用,取得了很好的效果
本文通過信號處理和空管檢測功能詳細介紹該新型挖泥船砂泥漿流量計
1、砂(shā)泥(ní)漿流量計工作原理
砂泥漿流量計(jì)分為傳(chuán)感器和轉換器兩部分。傳感器是把流過管道(dào)內的導電流體的流速信號轉換(huàn)為電信號,轉換器是把傳(chuán)感(gǎn)器輸出的電信號進行有用信號識(shí)別提取並進行相關處理,用(yòng)於主機顯示,主要(yào)由勵磁(cí)電路、信號調理電路(lù)、微處理電路等部分組成。

根據法拉*電磁感應定律(lǜ),當(dāng)一導(dǎo)體在磁場中運動而切割磁力線時,在導體兩端便會產生感應(yīng)電動勢。設在均勻磁場中,垂直於磁場(chǎng)方向有一個直徑為D 的(de)管道(dào)。管道由不導磁材料製成,內表麵加絕緣襯裏(lǐ)。當導電的液體在管(guǎn)道中流動時,導電液體就切(qiē)割(gē)磁力線(xiàn),因而在磁場及流動方向垂直的方向將產生感應電動勢。如果在管道截麵垂直於磁場的直(zhí)徑兩端安裝一對電*, 隻要管道內流速υ 為軸對稱分布(bù),兩*之間就會產生感應電動勢,此感應電(diàn)動勢與流(liú)速具有線性關係。其表達式為(wéi):
E=K·B·D·V (1)
式中:V 為(wéi)測量管道(dào)內截麵上的平均流(liú)速(m/s);
K 為(wéi)儀表常數;
D 為測量管內直徑(m);
B 為磁感應強度(T)。
轉換器將此感應電動勢測出,再根據線性關係式即可得出(chū)流速信號。

考慮到(dào)傳感器出來(lái)的微弱信號容易在傳(chuán)輸線上損耗,故而電*信號調理板和空管檢測功能(néng)板就近(jìn)放置於傳感器出線口,調理後(hòu)經(jīng)屏蔽(bì)線傳輸至轉換器上的主控電路。
結構上管道本身(shēn)就是個大的屏蔽體(tǐ),防止勵磁線圈磁場泄露,信號采用屏蔽線傳輸,減少線與線之間信號幹擾(rǎo),以及空間傳播的幹擾,保證信號(hào)的完(wán)整性。
電路(lù)上(shàng)采用雙核主從式控製,方便流速測量及其空管檢測,克服了以往砂(shā)泥漿流量計需(xū)要配合密度計來使用的缺陷(xiàn);同時利(lì)用微機技術,使其各方麵性能大大提高,更加智能化,更加便於管理施工。
2 、勵磁(cí)方(fāng)式的合理選擇目前國產挖泥船流量計大多采用低頻(pín)方(fāng)波勵磁方式,其主要特點是能避免零點漂移及無正交幹擾,抗同相幹擾能(néng)力較好。但對於液固兩相流體而言,當固體顆粒撞擊電*,表麵電位變化形成尖峰狀噪聲(shēng),信號(hào)呈現大幅度波動。而低(dī)頻方波勵磁不能從硬件(jiàn)技術上消除這(zhè)種由於衝擊造成的幹擾,要實現測量結果(guǒ)的穩定,隻能(néng)通過調整勵磁(cí)頻率外加軟件手段(duàn)加以消除,但有兩方麵的缺陷:
(1) 挖泥船上工況複雜,挖泥工況與合適勵磁頻率匹配問題很難完美解決,隻能通過現場(chǎng)不斷調(diào)試較合適的頻(pín)率參數(shù)。同一工地不同土(tǔ)質都需要改變頻率參數,以目前的現場條件及技術水平(píng),要做到這一步非常困難,目前基本上采用大體上可測量(liàng)的單一頻率。
(2) 采用軟(ruǎn)件(jiàn)濾波(bō)降低由衝擊噪聲產(chǎn)生的波動幅度,波(bō)動(dòng)幅度平滑程度越高(gāo),則測量結果的真實性(xìng)和實時性就越差,很多情況下會導致(zhì)測量結果(guǒ)失真,尤其當高流(liú)速、固體含量高、大顆粒的工況。而(ér)采用工頻(50 Hz)電源交流勵磁方式,消除了電*表麵的*化於擾,抗固體顆粒撞擊電*形成尖峰狀噪聲能力強。由於(yú)磁場是交變的,所以輸出信(xìn)號也是交變信(xìn)號,放大和轉換低電平的交流信號要比直流信號容易得(dé)多。但值得注(zhù)意的是,用(yòng)交流磁場會帶來一係列的電磁(cí)幹擾問題。例如正交幹擾、同相幹擾等,這些幹(gàn)擾信號與有用的流量信號(hào)混雜(zá)在一起。因此(cǐ),如何正確區分流量信(xìn)號(hào)與幹(gàn)擾信號,並如何有效地抑製和排除各種幹擾信號(hào),就成(chéng)為交流勵磁砂泥漿流量計成功應(yīng)用於液固兩(liǎng)相(xiàng)流體測量的關鍵點。
3、信號處理的改進液固兩相(xiàng)流介質(尤其含大塊(kuài)顆粒(lì)的情況)與測量(liàng)管道的摩擦及對測量元件不定(dìng)時的衝擊,會產生大量高強度的幹擾信號,常規信號處理技術會造成(chéng)測量結果大幅度波動、回零等現象,情況嚴重時會失去測(cè)量意義。對於信號處理有兩個難點:*一,如何將微弱的流量信號與幹擾(rǎo)信號區分開來;*二,如何保證測量的實時性和準確性。解(jiě)決幹擾的辦法:
(1) *先需要設(shè)計合理(lǐ)的回路結構,利用信號調理電路減少大部(bù)分幹擾信號。
(2) 主控製(zhì)電路(lù)上通過相敏(mǐn)檢波等一係列硬(yìng)件電路再結合軟件進行相位補償和零位(wèi)補償進一步消除正交幹擾信號和同(tóng)相(xiàng)幹擾。為了保證測(cè)量的實時性和準確(què)性,先將勵(lì)磁信號和感生電勢信號進行數字濾波,再利用軟件算法進行除法運算得到流(liú)速信號,借此來得到穩定的實時流速。

電*檢測出的微(wēi)弱(ruò)感應電動勢E, 先經前置放大器的(de)放大和噪聲抑製而成為大(dà)幅度低阻抗的(de)電(diàn)壓信號。此信號經相敏檢波後,給CPU 進行數字濾波、處理和控製,通過利用雙線性變換法將模擬的二階巴特沃斯低通濾波器轉換為數字(zì)式濾波(bō)器,既簡化電路設計,且可靠性高、穩定性好。通過編寫軟件CPU 能對放大器的溫度漂移及零點漂移給予補償(cháng), 並在測量的全量(liàng)程(chéng)範圍內分10 段對信(xìn)號進行非線性修正,使得測量值更好地擬合真實數據。空管檢測電路上,CPU 作為從控製器。當主控製(zhì)電路上發出空管檢(jiǎn)測查詢信號wire, 從控製器進行識別後接收並判斷出查詢(xún)什麽(me)信號,然後產生應答信號上傳至主控芯片輸出顯(xiǎn)示;當檢測為空管信號時, 從CPU 發出的zero 信號通過控製MOS 管開關來關斷流速輸出。在應用中,對於微(wēi)弱信號的放大及提取還需注意PCB 板設計時EMI 電磁屏蔽考慮,屏蔽來自空間(jiān)磁場的幹擾、周邊(biān)設備的輻射造成的幹擾和板內之間的幹擾,如數模分(fèn)離、強弱電分離等等。
4 空管檢測功能的實現方法研究
砂泥漿流量計(jì)的測量方程是建立在流體滿管於測量管(guǎn)道的條件之(zhī)下的,在實際流(liú)量控製中主要是解決傳(chuán)感器處於空管狀態下的流(liú)量值閉鎖(suǒ)問(wèn)題,具體是指當傳感器電*部分或全部從流體(tǐ)中裸露出(chū)來時, 係統應及時檢查到這(zhè)一狀(zhuàng)態並掐斷流速(sù),使流量(liàng)計輸出為0。
砂泥漿流量計(兩電(diàn)*)傳感(gǎn)器(qì)與信號放大器組成如圖4 所示

信號(hào)測量關(guān)係。其中(zhōng)S1、S2分別為兩(liǎng)個電*,其等效原理如圖5所示。

電路(lù)為對稱結構,圖中e1和Z1分別是傳感器的流量信號(hào)和對(duì)應的流體阻抗,Z0為放大器的輸入阻抗。

如圖6 所示為附加激勵的實際原理圖。其中R是流體電阻,C1是激勵(lì)源與傳(chuán)感器電*及其放大器(qì)輸入的隔直電(diàn)容,C2是信號電纜的對地(dì)電容。
國內EMF 大都采用密(mì)度計跟流量(liàng)計配套使用,當密度計檢測密度為0 時,判斷為空管,關斷流量計輸出。也有部分砂泥漿流量計上使用空管檢測功能,但由於采用相對電導率作(zuò)為(wéi)判斷依據(jù), 一旦管道內(nèi)有雜物流過或者撞擊電*時,都有可能(néng)使得相對電導率急劇變化。由於挖泥船管道內流動的是液固兩相流體,從而誤判為空管,導致正常施工過程中,流速測量值回零現象時有發(fā)生,影響工程進度和施(shī)工量的計算。
采用絕對電導率測量方法,既可方便流量計獨立(lì)使用,也(yě)克(kè)服了相對電導率(lǜ)方法的弊(bì)端。解決的難(nán)點在於:一是如何將空管(guǎn)檢測信號與正常流速信號分離開,二是如何在(zài)信號線上走電源信(xìn)號。解決(jué)的(de)方法在於(yú)空管檢測信號利用高頻激勵與50 Hz流(liú)速(sù)信號區分開,但是頻率(lǜ)過高容易引起電*間電容(róng)產生*化效應且不利於PCB 布板(bǎn),*後綜合考慮(lǜ)使用周(zhōu)期為16 μs 的高頻正弦波勵磁。將空管檢測信號采用數據流進(jìn)行傳輸, 實現信號線的單線(xiàn)複用。為了保證微弱的空管(guǎn)檢測信號不失真傳輸,在流量計信號調理板(bǎn)上就近進行信號處理後(hòu),通過屏蔽電纜傳輸至主控電路。空管檢測信號采用(yòng)單片機控製,可定時采集(jí)當前流體的電導率,與空管檢(jiǎn)測的閾值相比較,還可采樣(yàng)勵磁電流並判斷勵磁是否出現開路(lù)或者短路故障。兩電*之間流體電阻計算
公式如(rú)下:

由(yóu)於兩電*之間阻值不僅(jǐn)與溶液自身有關,還(hái)與(yǔ)管道(dào)的內徑、電*的截麵(miàn)積有關,因而將空管檢測的閾值設定為(wéi)一個可調參數, 使其適用範圍更廣。這款大口徑管道上的砂泥漿流量計監測出管內空(kōng)管、勵磁開路或短路(lù)時,或者流量(liàng)超出設定上、下限值時,便會自動報警並作出相應動作(zuò)。
5 結論(lùn)
將本文所述新(xīn)型挖(wā)泥船砂(shā)泥(ní)漿流量計安裝到(dào)“航浚18”挖泥船後,從根本上解決了挖泥施工過(guò)程中流(liú)速測量的穩定性問題,並且測量數據的實時性得(dé)到*大提高,有效測量時間*短可達到200 ms。此外(wài)設備精度達到0.5 級,在指導挖泥施(shī)工過程中發揮了良好(hǎo)作用。

上一篇:如何有效排查及處理鹽酸流量計出現的故障

下一篇:為什麽說汙水(shuǐ)處理廠選擇(zé)汙水處理電磁流量計(jì)好(hǎo)

相關文章

  • 泥漿流量計量表怎(zěn)麽調
  • 泥漿流量計的主要特性指標
  • 泥漿流(liú)量計的規格型號
  • 泥漿流(liú)量計種類有哪些
  • 泥漿流量(liàng)計怎麽看數值(zhí)
  • 泥漿流量計怎麽調整
  • 泥漿流量計如何正確選型
  • 泥(ní)漿流量計工作原理
  • 泥漿流量計(jì)的使用說明
  • 泥漿(jiāng)流量計的選擇
  • 水泥漿流(liú)量計種類及優缺(quē)點
  • 水泥漿流量計的作用與用途
  • 水泥漿流量計的安裝規範
  • 水泥漿流量計的主要技術參(cān)數
  • 水泥漿流量計的規格型號
  • 水泥漿流量計怎麽看數值
  • 水泥漿流量計如何(hé)正確(què)的選型
  • 水泥(ní)漿流量計的用途
  • 水(shuǐ)泥漿流量計(jì)如何使用
  • 水泥漿流量計工作原理
  • 水泥漿流量計怎麽接線
  • 淺析正確處理水泥漿流量計測量過程中液體均勻混合問題
  • 水泥漿流量計的特性(xìng)供電選型與(yǔ)大流量水計量的應(yīng)用
  • 高壓旋噴水(shuǐ)泥(ní)漿流量計在農田灌溉水量(liàng)計量的(de)應用
  • 水泥漿管道流量計調(diào)試期與(yǔ)運行期常見故障的分析處理
  • 水泥漿流量計在供水領域的應用及如何組(zǔ)建運程監控係統
  • 安裝水泥(ní)漿計量表時如何減少彎管部件對於測量的影響
  • 隔膜泵上的水泥漿流量表價格提高了流量計量精度
  • 水泥漿流(liú)量計監測數據有效性(xìng)判別技(jì)術研究
  • 水泥(ní)漿流量計(jì)廠家指導分體式傳感器檢定校準方法
  • 亚洲无限数码在线播放丨美女久久不卡120丨九一视频破解下载丨九九夜99丨黄色网站网址免费在线观看丨久久不卡日韩美女丨高清不卡欧美精品丨天天日媲天天干