本發(fā)明涉及測(cè)量技術(shù)與液體領(lǐng)域，具體涉及一種在線管式密度測(cè)量裝置及其液體密度測(cè)量方法。

背景技術(shù)：

隨著國(guó)家對(duì)煙氣排放監(jiān)測(cè)力度的不斷加強(qiáng)，脫硫系統(tǒng)必須連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，脫硫漿液密度值是脫硫系統(tǒng)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵過(guò)程控制參數(shù)。然而，脫硫系統(tǒng)內(nèi)影響脫硫漿液密度值的因素較多，諸多類型的密度計(jì)都無(wú)法在脫硫系統(tǒng)中長(zhǎng)期穩(wěn)定地運(yùn)行。

目前國(guó)內(nèi)所采用的液體密度測(cè)量設(shè)備主要有質(zhì)量流量計(jì)、壓差式密度計(jì)、音叉式密度計(jì)這3類，由于各種測(cè)量局限性，已不能滿足工業(yè)測(cè)量的需求。例如：質(zhì)量流量計(jì)價(jià)格昂貴，容易磨損，維護(hù)成本高。壓差式密度計(jì)在復(fù)雜的環(huán)境中測(cè)量誤差大、精度低的缺點(diǎn)。音叉式密度計(jì)由于音叉諧振受液體氣泡、油污結(jié)垢和流速影響，所以在液體密度的測(cè)量中存在測(cè)量不穩(wěn)定、波動(dòng)大的缺點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種在線管式密度測(cè)量裝置，采取物體重力和杠桿原理，在線連續(xù)測(cè)得溶液密度，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，有效的提高了測(cè)量系統(tǒng)的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，且降低工業(yè)裝置的設(shè)備成本。

一種在線管式密度測(cè)量裝置，包括底架，還包括：

輸送待測(cè)漿液的進(jìn)出口漿液管；

測(cè)量管，通過(guò)軸承支座水平安裝在所述底架頂面，且與所述進(jìn)出口漿液管連通；

稱重傳感器，連接測(cè)量管遠(yuǎn)離軸承支座的一端；

控制器，與所述稱重傳感器通信連接，用于接收來(lái)自所述稱重傳感器的信號(hào)并將接收的信號(hào)轉(zhuǎn)換成密度數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示。

通過(guò)測(cè)量流過(guò)測(cè)量管中固定容積的被測(cè)液體的重量來(lái)確定液體的密度，密度公式ρ＝m/v。在一個(gè)固定的管式容積內(nèi)，當(dāng)充滿清水后，其體積V_水＝M_水/ρ_水，如果換成其它密度的液體，則ρ_被測(cè)＝M_被測(cè)/V_被測(cè)＝M_被測(cè)×ρ_水/M_水，所以只需測(cè)得固定容積內(nèi)清水的重量作為基準(zhǔn)值，再測(cè)得被測(cè)液體的重量，二者相除即得出被測(cè)液體的密度值。管式密度測(cè)量裝置的測(cè)量結(jié)果不受壓力和流速等影響。被測(cè)液體在密封管道中流動(dòng)，不會(huì)污染外部，也不會(huì)使液體流失。

優(yōu)選地，所述測(cè)量管與進(jìn)出口漿液管之間由一段透明軟管連接。

透明軟管將測(cè)量管和進(jìn)出口漿液管隔離開(kāi)，利用軟管的彈性，使測(cè)量管可繞軸承支座作微小上下轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)因?yàn)槭峭该鞴?，方便觀測(cè)管內(nèi)漿液是否滿管、流態(tài)、氣泡等狀況，便于調(diào)試和檢修；進(jìn)出口漿液管可消除垂直方向沖擊力，阻擋垂直沖擊力轉(zhuǎn)移到測(cè)量管上，對(duì)提高測(cè)量精度起重要作用，

所述進(jìn)出口管，有消除垂直方向沖擊外力及外力作用，阻擋垂直沖擊力及外力轉(zhuǎn)移到測(cè)量管上，對(duì)提高測(cè)量精度起重要作用。

優(yōu)選地，所述測(cè)量管為直管或彎管。

進(jìn)一步優(yōu)選地，所述測(cè)量管為彎管，更進(jìn)一步地，所述測(cè)量管為U形管，所述U形管的弧形部連接所述稱重傳感器、兩個(gè)端口分別為進(jìn)液口和出液口，進(jìn)液口和出液口分別通過(guò)一段透明軟管連接對(duì)應(yīng)的進(jìn)出口漿液管。

當(dāng)測(cè)量管為U形管時(shí)，所述軸承支座位于靠近U形管的兩個(gè)端口處。

進(jìn)出口漿液管包括進(jìn)口漿液管和出口漿液管，進(jìn)口漿液管通過(guò)透明軟管與U形管的進(jìn)液口連接，出口漿液管通過(guò)透明軟管與U形管的出液口連接，進(jìn)口漿液管的軸線與測(cè)量管軸向位于同一水平面上，出口漿液管的軸線高出測(cè)量管軸線60～80mm，便于測(cè)量時(shí)使測(cè)量管充滿漿液。

被測(cè)液體連續(xù)地流入測(cè)量管，測(cè)量管可繞軸承支座作微小上下擺動(dòng)，當(dāng)被測(cè)液體密度變比時(shí)，測(cè)量管在重力作用下通過(guò)軸承形成垂直力變化，通過(guò)稱重傳感器獲得相應(yīng)的信號(hào)，此信號(hào)經(jīng)送至控制器進(jìn)行顯示記錄并輸出控制。優(yōu)選地，所述軸承支座位于靠近測(cè)量管開(kāi)口端處。軸承支座固定測(cè)量管進(jìn)出口前端，起杠桿原理作用，可以上下轉(zhuǎn)動(dòng)，稱重傳感器設(shè)置在測(cè)量管尾端，漿液流經(jīng)整個(gè)測(cè)量管，重力向下，即可測(cè)量出漿液重量。

所述軸承支座為滾動(dòng)軸承或滑動(dòng)軸承。

進(jìn)一步優(yōu)選，所述稱重傳感器為拉式稱重傳感器或壓式稱重傳感器。可以前后左右調(diào)整，以確保稱重傳感器正常工作，提高測(cè)量精度。

更進(jìn)一步優(yōu)選地，所述稱重傳感器為拉式稱重傳感器，所述拉式稱重傳感器通過(guò)支架設(shè)置在測(cè)量管上方，所述拉式稱重傳感器與測(cè)量管及支架之間均采用鋼絲或鏈環(huán)連接。

更進(jìn)一步優(yōu)選地，還設(shè)有固定在所述支架上的儀表箱，所述控制器安裝于該儀表箱內(nèi)，所述儀表箱上設(shè)有與控制器顯示模塊對(duì)應(yīng)的顯示窗口。

進(jìn)一步優(yōu)選地，所述儀表箱上設(shè)有配置暗鎖的單開(kāi)門(mén)。

優(yōu)選地，所述底架上且位于測(cè)量管與稱重傳感器連接端的下方設(shè)有護(hù)梁。運(yùn)輸或維護(hù)時(shí)固定U型管用，同時(shí)對(duì)U型管和傳感器起保護(hù)作用。

所述控制器為本領(lǐng)域常規(guī)控制器，例如PLC等常見(jiàn)控制器，優(yōu)選采用智能顯示控制儀表，智能顯示控制儀表集顯示、調(diào)校、報(bào)警、控制等一體化功能，可以執(zhí)行信號(hào)處理和算術(shù)運(yùn)算等操作，并能實(shí)時(shí)顯示測(cè)量和報(bào)警值，通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。

被測(cè)液體連續(xù)地流入測(cè)量管，此測(cè)量管進(jìn)出口前端可繞軸承支座作微小上下轉(zhuǎn)動(dòng)。進(jìn)出口管通過(guò)透明軟管與測(cè)量管相通。當(dāng)被測(cè)液體密度變比時(shí)，測(cè)量管在重力作用下通過(guò)軸承形成垂直力變化，它通過(guò)鋼絲或鏈環(huán)使稱重傳感器獲得相應(yīng)的信號(hào)，此信號(hào)經(jīng)送至智能顯示控制儀表進(jìn)行顯示記錄并輸出控制。鋼絲或鏈環(huán)連接稱重傳感器可前后左右移動(dòng)，以調(diào)整測(cè)量管平衡和受力點(diǎn)位置。

本發(fā)明還提供一種在線管式液體密度測(cè)量方法，包括如下步驟：

(1)使測(cè)量管處于空管且水平狀態(tài)，讀取測(cè)量管為空管時(shí)稱重傳感器轉(zhuǎn)換到控制器的輸出重量值M_管；

(2)向測(cè)量管中通入清水，使透明軟管完全充滿清水，讀取此時(shí)測(cè)量管為清水時(shí)稱重傳感器轉(zhuǎn)換到控制器的輸出重量值M_水；

(3)排凈測(cè)量管內(nèi)清水，使測(cè)量管重新處于空管狀態(tài)，然后想測(cè)量管中通入待測(cè)液體，觀察兩端透明軟管中被測(cè)液體的流態(tài)，使透明軟管完全充滿液體，讀取此時(shí)測(cè)量管為被測(cè)液體時(shí)稱重傳感器轉(zhuǎn)換到控制器的輸出重量值M_被測(cè)；

通過(guò)如下公式計(jì)算測(cè)量管內(nèi)流動(dòng)液體的密度：

ρ_被測(cè)＝ρ_水(M_被測(cè)-M_管)/(M_水-M_管)。

本發(fā)明具有以下顯著技術(shù)效果：

1、本發(fā)明是密閉管式容器，不會(huì)污染外部，也不會(huì)使液體流失。

2、本發(fā)明耐受高壓、高溫、高流速，并且耐受腐蝕、磨損。

3、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低，易維護(hù)。

4、本發(fā)明原理簡(jiǎn)單，精度高，方便使用。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的正視圖。

圖2是本發(fā)明俯視圖。

圖3是本發(fā)明左視圖。

圖中所示附圖標(biāo)記如下：

1-測(cè)量管 2-軸承支座 3-透明軟管

4-儀表箱 5-控制器 6-支架

7-鋼絲或鏈環(huán) 8-稱重傳感器 9-排水孔

10-底架 11-進(jìn)口漿液管 12-出口漿液管

41-單開(kāi)門(mén) 61-掛梁 101-護(hù)梁

具體實(shí)施方式

如圖1～圖3所示，一種在線管式密度測(cè)量裝置，包括底架10、測(cè)量管1、稱重傳感器8和控制器5，底架10為普通底架，本實(shí)施方式中，測(cè)量管為U形管，U形管的開(kāi)口端通過(guò)軸承支座2水平安裝在底架10頂面，U形管的弧形部連接稱重傳感器8，兩個(gè)端口分別為進(jìn)液口和出液口，進(jìn)液口和出液口分別連接一段透明軟管3，進(jìn)液口通過(guò)透明軟管連接進(jìn)口漿液管11，出液口通過(guò)透明軟管連接出口漿液管12，進(jìn)口漿液管11中心與測(cè)量管中心水平，出口漿液管12中心高于測(cè)量管中心70mm左右，便于使U形管充滿液體，始終保持滿管狀態(tài)，進(jìn)口漿液管和出口漿液管由對(duì)應(yīng)的支座支撐在底架上。

軸承支座位于U形管進(jìn)出口前端，即靠近進(jìn)出口端口處，測(cè)量管可繞軸承支座上下擺動(dòng)，進(jìn)口漿液管和測(cè)量管弧形部底部設(shè)有排水孔9，測(cè)量過(guò)程中該排水孔通過(guò)M10螺栓封堵。

本發(fā)明的軸承支座可選擇滾動(dòng)軸承或滑動(dòng)軸承，當(dāng)采用滾動(dòng)軸承時(shí)包括兩個(gè)軸承座、兩個(gè)對(duì)應(yīng)的滾動(dòng)軸承和一根與兩個(gè)滾動(dòng)軸承配合的軸，U形管與軸接觸配合。

當(dāng)采用滑動(dòng)軸承時(shí)，包括兩個(gè)滑動(dòng)軸承和一根與兩個(gè)滑動(dòng)軸承配合的軸，U形管與軸接觸配合。

本實(shí)施方式中稱重傳感器8采用拉式稱重傳感器，拉式傳感器通過(guò)支架6安裝在底架1上方。

支架6上固定一根用于懸掛稱重傳感器8的掛梁61，掛梁在支架上的位置可移動(dòng)，移動(dòng)到位后再進(jìn)行緊固。稱重傳感器與掛梁之間及與測(cè)量管1之間均通過(guò)鋼絲或鏈環(huán)7連接，鋼絲或鏈環(huán)連接可以使傳感器前后左右移動(dòng)，提高測(cè)量精度。

支架上還固定一個(gè)儀表箱4，控制器5安裝于該儀表箱內(nèi)，稱重傳感器與控制器之間通信連接，控制器為本領(lǐng)域常規(guī)控制器即可，可直接購(gòu)買(mǎi)市售成品，本實(shí)施方式中，控制器采用智能顯示控制儀表(密度顯示控制器，型號(hào)“ST550F”)，通過(guò)向廠家定制，儀表箱上開(kāi)設(shè)與智能顯示控制儀表對(duì)應(yīng)的顯示窗口，儀表箱還設(shè)置一個(gè)配置暗鎖的單開(kāi)門(mén)41，方便對(duì)稱重傳感器的檢修。

本發(fā)明的工作方式如下：

被測(cè)液體連續(xù)地通入測(cè)量管1，此測(cè)量管進(jìn)出口前端可繞軸承支座2作微小上下轉(zhuǎn)動(dòng)。進(jìn)出口漿液管通過(guò)透明軟管與測(cè)量管相通。當(dāng)被測(cè)液體密度變比時(shí)，測(cè)量管在重力作用下繞軸承支座轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)小角度，它通過(guò)鋼絲或鏈環(huán)使稱重傳感器獲得相應(yīng)的信號(hào)，此信號(hào)經(jīng)送至智能顯示控制儀表進(jìn)行顯示記錄并輸出控制。鋼絲或鏈環(huán)連接稱重傳感器可前后左右移動(dòng)，以調(diào)整測(cè)量管平衡和受力點(diǎn)位置。

采用本發(fā)明裝置進(jìn)行測(cè)量的步驟為：

(A)擰開(kāi)進(jìn)口漿液管和測(cè)量管尾端排水口螺栓，排干凈測(cè)量管內(nèi)液體，使測(cè)量管處于空管狀態(tài)，再擰回兩個(gè)排水口螺栓。在測(cè)量管上放置水平儀(尺)，通過(guò)調(diào)節(jié)連接測(cè)量管的鋼絲(鏈環(huán))，使測(cè)量管成水平狀態(tài)。拿開(kāi)水平儀(尺)，讀取測(cè)量管為空管時(shí)稱重傳感器轉(zhuǎn)換到控制器的輸出重量值M_管。

(B)在線管式密度測(cè)量裝置和清水管道連接，設(shè)置清水閥門(mén)。開(kāi)啟清水閥門(mén)，在測(cè)量管中通入清水，觀察兩端透明軟管中清水的流態(tài)，調(diào)節(jié)清水閥門(mén)，使透明軟管完全充滿清水，沒(méi)有氣隙即可，讀取此時(shí)測(cè)量管為清水時(shí)稱重傳感器轉(zhuǎn)換到控制器的輸出重量值M_水。如果測(cè)量管需要充滿液體，一般要求液體流速為≥1m/s。

(C)關(guān)閉清水閥門(mén)，斷開(kāi)清水管道連接，擰開(kāi)進(jìn)口管和測(cè)量管尾端排水口螺栓，排干凈測(cè)量管內(nèi)清水，使測(cè)量管處于空管狀態(tài)，再擰回兩個(gè)排水口螺栓。

(D)在線管式密度測(cè)量裝置和被測(cè)液體管道連接，設(shè)置液體閥門(mén)。開(kāi)啟液體閥門(mén)，在測(cè)量管中通入被測(cè)液體，觀察兩端透明軟管中被測(cè)液體的流態(tài)，調(diào)節(jié)液體閥門(mén)，使透明軟管完全充滿液體，沒(méi)有氣隙即可，讀取此時(shí)測(cè)量管為被測(cè)液體時(shí)稱重傳感器轉(zhuǎn)換到控制器的輸出重量值M_被測(cè)。控制器計(jì)算測(cè)量管內(nèi)流動(dòng)液體的密度ρ_被測(cè)＝ρ_水(M_被測(cè)-M_管)/(M_水-M_管)，當(dāng)測(cè)量管內(nèi)液體密度發(fā)生變比時(shí)，M_被測(cè)也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，即可在線測(cè)量被測(cè)液體的密度值。

實(shí)施例

某工程鍋爐蒸發(fā)量1180t/h、燃煤含硫量1.0％，鍋爐負(fù)荷95％，煙氣溫度為130℃，要求排放SO₂濃度100mg/Nm³。

要求的脫硫漿液濃度為12％，脫硫漿液罐直徑7m高度7m。

脫硫系統(tǒng)投運(yùn)后，脫硫漿液濃度穩(wěn)定，脫硫液密度值手工化驗(yàn)值為1.105g/cm³，管式稱重密度計(jì)測(cè)量值為1.112g/cm³，偏差0.007g/cm³，精度0.6％。

以上所述僅為本發(fā)明專利的具體實(shí)施案例，但本發(fā)明專利的技術(shù)特征并不局限于此，任何相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明的領(lǐng)域內(nèi)，所作的變化或修飾皆涵蓋在本發(fā)明的專利范圍之中。