筒仓料位传感器的研制

《筒仓料位传感器的研制》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、筒仓料位传感器的研制————论文答辩一料位传感器简介料位传感器是测量贮存容器或工业生产设备里的粉粒状固体、气体之间的分界面位置的传感器。现在常用的料位传感器有称重式、重锤式、电容式、微波式以及超声波式等。料位传感器主要应用于测量火电厂煤位粉位，水泥厂水泥料位，以及粮库粮食料位等。这次研制的是基于应变片的称重式传感器。二基于应变片的筒仓料位称重传感器电阻应变式传感器如右图，O环四角处分别黏贴应变片，电阻随应变片形变的理论公式为：dR/R=kR为电阻，为应变，F为受力，K为灵敏度系数。图一筒仓为锥底圆柱式钢筒仓，其简图如下，传感器

2、用螺栓固定在下图所示(2)支撑柱处，当仓内物料重量变化时，支撑柱将发生的弹性形变，传感器测得形变并将其转化为电阻值。图二优点：不受仓内环境影响，不受物料性质影响；规避了传统称重式料位传感器对料仓结构的高要求，安装方便，不易产生输出误差；存在问题：容易受到外部环境影响。三误差来源温度变化使得支撑柱热胀冷缩产生误差。由于阳光照射不均产生的温度误差。风力使得支撑柱受力不均产生的误差。四几种可能的误差解决办法设想11）温度变化使得支撑柱热胀冷缩产生误差。解决办法：可对支撑柱在不同温度下由于热胀冷缩产生的相对应变进行测量，在测量料位时用其进

3、行数据补偿。2）由于阳光照射不均产生的温度误差及风力使得支撑柱受力不均产生的误差。解决办法：可在四个支撑柱上分别放置传感器测量，取其平均值。设想21）温度变化使得支撑柱热胀冷缩产生误差。解决办法：可以测量支撑柱横向的热胀冷缩程度，进而得到其纵向热胀冷缩程度，对料位测量进行数据补偿。2）温度变化使得传感器热胀冷缩产生误差。解决办法：选取热胀冷缩系数小的合金。设想3解决办法：改变传感器的测量位置，将其置于图一中的（3）处，测量仓底应变从而获得料位信息。五对可行方法的进一步分析1）测量支撑柱横向的热胀冷缩程度，进而得到其纵向热胀冷缩程度

4、，对料位测量进行数据补偿。实现方法：在测量位置贴一个环形应变片来测量支撑柱横向的热胀冷缩程度。2）改变传感器的测量位置，将其置于图二中的（3）处，测量仓底应变从而获得料位信息。实现方法：参考论文可得，圆锥壳应力与其所受正压力成某种函数关系,正压力又是料位高度的函数。因此，可用传感器测出圆锥壳较上位置处的经向应变，根据下面公式反推筒仓料位高度。六圆锥筒仓的受力分析本文假设的筒仓模型属于最理想的情况，当其满足轴对称边界条件时，可以选择两种方法来确定筒仓的结构内力：使用薄膜理论来计算壳体主体应力，而采用弯矩理论来分析局部弯曲效应；或者采

5、用有效的数值分析方法，比如运用有限元模拟进行分析。6.1仓壁的受力对于深仓仓壁所受到的的物料压力，各国规范统一采用Janssen理论公式，主要是通过微元法建立物料薄层的的竖向静力平衡方程然后求解得出。物料受到的竖向压力为：，其中，z为仓壁计算高度与物料等效表面的间距（如图所示），为散料的重力密度，R为筒仓半径，为仓壁的摩擦系数，k为侧压比系数。则仓壁受到的水平压力为：仓壁受到的经向摩擦力为：图三为物料的内摩擦角。6.2漏斗的受力目前，漏斗壁的受力的计算方法往往是理论公式与实际经验相结合得出的。本文对我国筒仓规范和Walker

6、理论公式（Rotter等学者推荐的计算方法）进行了介绍和对比。图四我国规范Walker理论竖向压力，P0为漏斗顶部转折处的竖向压力值法向压力经向摩擦力经向应力环向应力1采用哪种理论公式?2传感器黏贴在哪里？七筒仓受力的ansys有限元分析与对比1筒仓接触模型采用刚性仓壁，物料DP模型模拟大质量块。接触面间的相互作用包括法向压力作用和经向摩擦力作用。锥型仓底筒仓直径为10m，高度为10m，漏斗顶角的半角为40o，壁厚0.01m，物料假设为水泥。由锥底仓的受力图可以看出漏斗顶部转折处附近仓壁受到物料施加的压力荷载最大。图五，六给出了有

7、限元分析结果与我国规范，欧洲规范，及基于Walker理论的澳大利亚规范的对比，图五图六基于Walker理论的澳大利亚规范在计算结果上与有限元结果更加相符。采用Walker理论公式作为传感器测量结果的后期数据计算公式，结果将更准确。从对比图中还可以看出，越靠近漏斗顶端转折处，Walker理论的计算结果与有限元分析结果符合的越好。2.深仓锥底模型模型采用锥形壳体结构，在壳体内表面施加基于Walker理论的函数型正压力。假设筒仓直径为10m，高度为20m，锥形壳顶角半角为40o,仓壁厚度为0.01m。物料假设为水泥。由基于Walker理

8、论的深仓仓底有限元模型位移云图可以看出，深仓的仓底应力最大值在漏斗顶部转折处。图七图八图七，八分别为深仓法向压力和经向摩擦力随高度变化的线型图，同有限元模型云图结果一致，竖向压力值在漏斗顶端转折处最大，但由于仓底顶部转折处附近存在弯曲应力,因此将传