CN107870185B - 一种液体中粉末类固相含量实时测量装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种液体中粉末类固相含量实时测量装置及方法，包括管道、电机传动总成、控制器、电压传感器、电流传感器和温度传感器，所述管道内部设有电机传动总成，所述电机传动总成内装有电机，电机传动总成上端连接有叶轮，所述控制器设于管道外部，控制器上分别连接有电机、电压传感器、电流传感器和温度传感器。该发明操作简单、性能可靠，通过控制器实时监测电机的电压、电流及液体的温度，实现实时监测液体中的固相含量，针对不同液体建立功率与液体固相含量一一对应关系，通过控制器将功率转换为液体的固相含量，控制器可以直接显示数据和传输给其他控制端。
Description
技术领域
本发明涉及石油储运技术领域，具体涉及一种液体中粉末类固相含量实时测量装置及方法。
背景技术
目前在石油储运过程中，有时需要实时掌握液体中粉末类固相含量数值，以便采取对应措施，而现有液体固相含量测量装置，都采用取样称重法来精确测量固相含量，无法实现实时测量，如专利“催化油浆固含量测定仪加热炉”(公开号：CN2630852Y)，专利“一种固含量测定仪”(公开号：CN202757858U)及专利“”(公开号：CN103196776B)等。针对目前的问题，设计了一种液体中粉末类固相含量实时测量装置，能够实现液体中粉末类固含量的实时测量，可应用于多种场合，比如测量油罐底部油泥固相含量和管道液体中粉末类固相含量等。
发明内容
本发明的目的是克服液体中粉末类固相含量不能实时测量的技术问题，提供一种液体中粉末类固相含量实时测量装置及方法。
本发明的技术方案是提供了一种液体中粉末类固相含量实时测量装置，包括管道、电机传动总成、控制器、电压传感器、电流传感器和温度传感器，所述管道内部设有电机传动总成，所述电机传动总成内装有电机，电机传动总成上端连接有叶轮，所述控制器设于管道外部，控制器上分别连接有电机、电压传感器、电流传感器和温度传感器。
所述控制器用于给电机供电，同时对电压传感器、电流传感器和温度传感器传递过来的信号进行AD采集和分析。
所述电机传动总成包括输出轴、上端盖、外磁钢、隔离套、内磁钢、电机、下端盖，所述隔离套上下端分别设有上端盖和下端盖，隔离套上部设有一挡板，将隔离套分成上下两个密封空间，所述输出轴竖直设于上端盖中心，所述输出轴上端和下端分别连接叶轮和外磁钢，外磁钢置于挡板上方，隔离套下部的密闭空间内设有内磁钢和电机，所述内磁钢连接于电机的电机轴上，内磁钢位于电机上方，外磁钢底部和内磁钢顶部都设有磁铁。
所述输出轴外侧套有密封轴承，且密封轴承置于上端盖内。
所述密封轴承在输出轴外侧上下分布有两个，两个密封轴承都置于上端盖内，密封轴承为非接触式密封轴承，其与输出轴和上端盖都为过盈配合，过盈配合面均密封。
所述隔离套周边上下端对称设有固定杆，所述固定杆与管道固定。
所述管道外壁上设有密封电线插头，所述隔离套上设有开孔，该开孔和密封电线插头之间设有密封通道，所述电机的电线通过该密封通道连接于密封电线插头。
所述叶轮包括两个叶片和竖直放置的中心轴，所述两个叶片关于中心轴对称，两个叶片通过支架连接，支架固定于中心轴上，所述中心轴底端连接于输出轴上端。
所述叶片为弧度小于180°的弧形结构。
进一步的，本发明提供了一种液体中粉末类固相含量实时测量方法，包括如下步骤：
步骤1、根据含有固相粉末的液体的类别建立公式Q＝a·(P-b)
式中：Q为在某温度下该液体中粉末类固相含量，单位为％；
P为在某温度下在该含有固相粉末的液体中电机转动所需功率，P＝UI ， 单位为W；
b为在某温度下在该液体不含固相粉末中电机转动所需的功率，单位为W；
a为已知的该液体在某温度下的固相含量转换系数；
步骤2、将步骤1所建立的公式输入控制器中，输入a和b的值；
步骤3、将叶轮置于该含有固相粉末的液体中，控制器给电机供电，电机转动带动内磁钢和外磁钢转动，从而带动叶轮1在该含有固相粉末的液体中转动；
步骤4、电压传感器、电流传感器和温度传感器分别测得实时电压、电流和温度，并经信息传递给控制器，控制器根据公式即可得到某温度下该液体中的粉末类固相含量。
本发明的有益效果：
本发明提供的这种液体中粉末类固相含量实时测量装置操作简单、性能可靠，通过控制器实时监测电机的电压、电流及液体的温度，针对不同液体建立功率与液体固相含量一一对应关系，通过控制器将功率转换为液体的固相含量，控制器可以直接显示数据和传输给其他控制，端实现液体固相含量的实时测量，电机传动总成采用密闭结构，通过外磁钢和内磁钢形成磁力联轴器传递动力，保护电机不受粉末侵蚀，在叶轮的搅拌过程中实时监测液体中的固相含量。
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明液体中粉末类固相含量实时测量装置的结构示意图；
图2是本发明电机传动总成的结构示意图；
图3是本发明叶轮的结构示意图；
图4是本发明的电连接关系示意图。
附图标记说明：1、叶轮；2、上接头；3、管道；4、固定架；5、电机传动总成；6、密封电线插头；7、下接头；8、控制器；9、电压传感器；10、电流传感器；11、温度传感器。
1.1支架；1.2、叶片；1.3、中心轴；
5.1、输出轴；5.2、密封轴承；5.3、上端盖；5.4、外磁钢；5.5、隔离套；5.6、内磁钢；5.7、电机；5.8、挡板；5.9下端盖。
以下将结合具体实施例对本发明做进一步详细说明。
具体实施方式
实施例1：
本实施例提供了一种如图1至图4所示的液体中粉末类固相含量实时测量装置，包括管道3、电机传动总成5、控制器8、电压传感器9、电流传感器10和温度传感器11，所述管道3内部设有电机传动总成5，所述电机传动总成5内装有电机5.7，电机传动总成5上端连接有叶轮1，所述控制器8设于管道3外部，控制器8上分别连接有电机5.7、电压传感器9、电流传感器10和温度传感器11。
本发明提供的这种液体中粉末类固相含量实时测量装置的工作原理如下：
将叶轮1插入待测液体中，控制器8用于给电机5.7供电，控制电机5.7带动叶轮转动，电压传感器9和电流传感器10分别用于实时监测电机5.7的电压和电流，电压传感器9和电流传感器10可以设于电机5.7与控制器8之间的电线上，温度传感器11用于实时监测待测液体的温度，根据需要进行布置，可以设于叶轮1上也可以直接置于待测液体中，控制器8具有供电、AD采集、分析、传输及显示的功能，控制器8对电压传感器9、电流传感器10和温度传感器11传递过来的信号进行AD采集和分析，可将结果直接反馈给其他控制端，便于自动控制，最终得到该液体中的实时固相含量。
本发明的这种液体中粉末类固相含量实时测量装置操作简单、性能可靠，通过控制器实时监测电机的电压、电流及液体的温度，在叶轮的搅拌过程中实时监测液体中的固相含量。
实施例2：
在实施例1的基础上，本实施例提供的这种液体中粉末类固相含量实时测量装置，如图2所示，所述电机传动总成5包括输出轴5.1、上端盖5.3、外磁钢5.4、隔离套5.5、内磁钢5.6、电机5.7、下端盖5.9，所述隔离套5.5上下端分别设有上端盖5.3和下端盖5.9，隔离套5.5上部设有一挡板5.8，将隔离套5.5分成上下两个密封空间，所述输出轴5.1竖直设于上端盖5.3中心，所述输出轴5.1上端和下端分别连接叶轮1和外磁钢5.4，外磁钢5.4置于挡板5.8上方，隔离套5.5下部的密闭空间内设有内磁钢5.6和电机5.7，所述内磁钢5.6连接于电机5.7的电机轴上，内磁钢5.6位于电机5.7上方，外磁钢5.4底部和内磁钢5.6顶部都设有磁铁。
所述电机传动总成5采用密闭结构，通过外磁钢5.4和内磁钢5.6形成磁力联轴器传递动力，保护电机不受粉末侵蚀。
进一步的，为了保证输出轴5.1稳定运转，所述输出轴5.1外侧套有密封轴承5.2，且密封轴承5.2置于上端盖5.3内。
更进一步的，所述密封轴承5.2在输出轴5.1外侧上下分布有两个，两个密封轴承5.2都置于上端盖5.3内，密封轴承5.2为非接触式密封轴承，其与输出轴5.1和上端盖5.3都为过盈配合，过盈配合面均密封，即稳定又保证密封。
再进一步的，为了保证电机传动总成5的稳定运转，所述隔离套5.5周边上下端对称设有固定架4，所述固定架4与管道3固定。
为了进一步保证密封，所述上端盖5.3和下端盖5.9分别与隔离套5.5之间设有密封件。
实施例3：
在实施例1的基础上，本实施例提供的这种液体中粉末类固相含量实时测量装置，进一步的，所述管道3外壁上设有密封电线插头6，所述隔离套5.5上设有开孔，该开孔和密封电线插头6之间设有密封通道，所述电机5.7的电线通过该密封通道连接于密封电线插头6。密封电线插头6为一种可耐压的密封式快接插头，在隔离套5.5的开孔和密封电线插头6之间设有密封通道放置电线，隔离管道内外和隔离套内外的压力，电机5.7电线通过密封电线插头6分别与控制器8、电流传感器10串联，并与电压传感器9并联，电压传感器9和电流传感器10与控制器8连接同时，控制器8上还连接有温度传感器11.
实施例4：
在实施例1的基础上，本实施例提供的这种液体中粉末类固相含量实时测量装置，如图3所示，所述叶轮1包括两个叶片1.2和竖直放置的中心轴1.3，所述两个叶片1.2关于中心轴1.3对称，两个叶片1.2通过支架1.1连接，支架1.1固定于中心轴1.3上，所述中心轴1.3底端连接于输出轴5.1上端。
所述叶片1.2为弧度小于180°的弧形结构，叶片1.2厚度小，且其支架1.1纤细，旋转时更有利于受到液体的粘着力，而非因搅动受到的液体反推力，同时尽可能的避免因搅动形成漩涡，导致粉末都向外沿聚集而影响测量结果。
进一步的，所述管道3的上下两端分别连接有上接头2和下接头7，管道3的上下两端可以对称连接叶轮1，上下端分别进行液体固相含量的测量，所述上接头2上端与洗涤器或者罐下出口法兰相连，叶轮1会伸入洗涤器或罐中，叶轮1沉没于待测液体上表面，也可与管道法兰相连。所述下接头7下端根据需要与其他外输管道相连，或者直接连接法兰盲板。
实施例5：
本实施例提供了一种液体中粉末类固相含量实时测量方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1、根据含有固相粉末的液体的类别建立公式Q＝a·(P-b)
式中：Q为在某温度下该液体中粉末类固相含量，单位为％；
P为在某温度下在该含有固相粉末的液体中电机转动所需功率，单位为W；P通过电压传感器9和电流传感器10实时测得电压与电流计算得到P＝UI；
b为在某温度下在该液体不含固相粉末中电机转动所需的功率，单位为W，可通过试验测得；
a为已知的该液体在某温度下的固相含量转换系数；a为某一液体在某一温度下针对功率的固相含量转换系数,可通过试验测得
步骤2、将步骤1所建立的公式输入控制器8中，输入a和b的值；
步骤3、将叶轮1置于该含有固相粉末的液体中，控制器8给电机5.7供电，电机5.7转动带动内磁钢5.6和外磁钢5.4转动，从而带动叶轮1在该含有固相粉末的液体中转动；
步骤4、电压传感器9、电流传感器10和温度传感器11分别测得实时电压、电流和温度，并经信息传递给控制器8，控制器8根据公式即可得到某温度下该液体中的粉末类固相含量。
本发明的这种液体中粉末类固相含量实时测量方法针对不同液体建立功率与液体固相含量一一对应关系，通过控制器将功率转换为液体的固相含量，控制器可以直接显示数据和传输给其他控制端。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种液体中粉末类固相含量实时测量装置，其特征在于：包括管道(3)、电机传动总成(5)、控制器(8)、电压传感器(9)、电流传感器(10)和温度传感器(11)，所述管道(3)内部设有电机传动总成(5)，所述电机传动总成(5)内装有电机(5.7)，电机传动总成(5)上端连接有叶轮(1)，所述控制器(8)设于管道(3)外部，控制器(8)上分别连接有电机(5.7)、电压传感器(9)、电流传感器(10)和温度传感器(11)；
所述叶轮(1)包括两个叶片(1.2)和竖直放置的中心轴(1.3)，所述两个叶片(1.2)关于中心轴(1.3)对称，两个叶片(1.2)通过支架(1.1)连接，支架(1.1)固定于中心轴(1.3)上，所述中心轴(1.3)底端连接于输出轴(5.1)上端；
所述叶片(1.2)为弧度小于180°的弧形结构；
所述叶片(1.2)厚度小，且其支架(1.1)纤细，旋转时更有利于受到液体的粘着力，而非因搅动受到的液体反推力，同时尽可能的避免因搅动形成漩涡，导致粉末都向外沿聚集而影响测量结果；
还包括一种液体中粉末类固相含量实时测量方法，包括如下步骤：
步骤1、根据含有固相粉末的液体的类别建立公式Q＝a·(P-b)
式中：Q为在某温度下该液体中粉末类固相含量，单位为％；
P为在某温度下在该含有固相粉末的液体中电机转动所需功率，P＝UI，单位为W；P通过电压传感器和电流传感器实时测得电压与电流计算得到P＝UI；
b为在某温度下在该液体不含固相粉末中电机转动所需的功率，单位为W；a为已知的该液体在某温度下的固相含量转换系数；
步骤2、将步骤1所建立的公式输入控制器(8)中，输入a和b的值；
步骤3、将叶轮(1)置于该含有固相粉末的液体中，控制器(8)给电机(5.7)供电，电机(5.7)转动带动内磁钢(5.6)和外磁钢(5.4)转动，从而带动叶轮(1)在该含有固相粉末的液体中转动；
步骤4、电压传感器(9)、电流传感器(10)和温度传感器(11)分别测得实时电压、电流和温度，并经信息传递给控制器(8)，控制器(8)根据公式即可得到某温度下该含有固相粉末的液体中的固相含量；
所述电机传动总成(5)包括输出轴(5.1)、上端盖(5.3)、外磁钢(5.4)、隔离套(5.5)、内磁钢(5.6)、电机(5.7)、下端盖(5.9)，所述隔离套(5.5)上下端分别设有上端盖(5.3)和下端盖(5.9)，隔离套(5.5)上部设有一挡板(5.8)，将隔离套(5.5)分成上下两个密封空间，所述输出轴(5.1)竖直设于上端盖(5.3)中心，所述输出轴(5.1)上端和下端分别连接叶轮(1)和外磁钢(5.4)，外磁钢(5.4)置于挡板(5.8)上方，隔离套(5.5)下部的密闭空间内设有内磁钢(5.6)和电机(5.7)，所述内磁钢(5.6)连接于电机(5.7)的电机轴上，内磁钢(5.6)位于电机(5.7)上方，外磁钢(5.4)底部和内磁钢(5.6)顶部都设有磁铁。
2.如权利要求1所述的液体中粉末类固相含量实时测量装置，其特征在于：所述控制器(8)用于给电机(5.7)供电，同时对电压传感器(9)、电流传感器(10)和温度传感器(11)传递过来的信号进行AD采集和分析。
3.如权利要求1所述的液体中粉末类固相含量实时测量装置，其特征在于：所述输出轴(5.1)外侧套有密封轴承(5.2)，且密封轴承(5.2)置于上端盖(5.3)内。
4.如权利要求3所述的液体中粉末类固相含量实时测量装置，其特征在于：所述密封轴承(5.2)在输出轴(5.1)外侧上下分布有两个，两个密封轴承(5.2)都置于上端盖(5.3)内，密封轴承(5.2)为非接触式密封轴承，其与输出轴(5.1)和上端盖(5.3)都为过盈配合，过盈配合面均密封。
5.如权利要求1所述的液体中粉末类固相含量实时测量装置，其特征在于：所述隔离套(5.5)周边上下端对称设有固定架(4)，所述固定架(4)与管道(3)固定。
6.如权利要求1所述的液体中粉末类固相含量实时测量装置，其特征在于：所述管道(3)外壁上设有密封电线插头(6)，所述隔离套(5.5)上设有开孔，该开孔和密封电线插头(6)之间设有密封通道，所述电机(5.7)的电线通过该密封通道连接于密封电线插头(6)。
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