一种钢索型自清洁射频导纳料位开关及控制方法与流程

本申请涉及料位检测，具体涉及一种钢索型自清洁射频导纳料位开关及控制方法。

背景技术：

1、钢索型射频导纳料位开关依靠射频导纳原理检测物料介电常数，具有测量稳定、抗干扰能力强、适应高温高粉尘环境等优点，广泛应用于大型筒仓料位监测。现有钢索型射频导纳料位开关通常包括电子单元、柔性钢索和探头，电子单元内设射频导纳测量模块，探头内设探测电极，通过钢索将探头悬吊于仓内，实现对仓内料位的连续监测。

2、然而，在原煤、粉煤灰、细矿粉等粘性物料工况下，物料极易粘附在钢索及探头上，形成挂料层。挂料层自身的介电常数会干扰射频导纳测量模块对真实料位的判断，导致测量灵敏度下降；挂料层达到一定厚度时，测量信号与真实料位接触时的信号难以区分，导致假料位误报频发；严重挂料时，保护系统可能因错误信号而误动作，影响生产安全。针对上述挂料问题，现有清污方式主要包括人工清理、外部气扫装置和机械刮片。人工清理效率低下且存在高空坠落、粉尘吸入等安全风险；外部气扫装置需要额外安装气扫管路和控制系统，结构复杂、改造难度大，且受安装位置限制存在清污死角；机械刮片对湿粘物料刮除效果差，且刮片容易磨损、卡滞，长期运行可靠性不足。

3、此外，单一振动清污方式对经过长时间堆积、已形成板结的顽固粘结物料效果有限；单一气流吹扫方式无法清除探头根部积料，且高压气流直接吹向探头检测区域时易产生扬尘，干扰射频导纳测量信号。综上所述，现有技术中缺乏能够同时解决钢索及探头挂料问题、实现自动清污的钢索型射频导纳料位开关。

技术实现思路

1、本申请针对现有钢索型射频导纳料位开关在粘性物料工况下钢索及探头易挂料、挂料后测量灵敏度下降及假料位误报频发、现有清污方式效率低且不彻底的技术问题，提供一种钢索型自清洁射频导纳料位开关及控制方法。

2、为了实现上述目的，本申请采用以下技术方案予以实现：

3、第一方面，本申请提供一种钢索型自清洁射频导纳料位开关，包括电子单元壳体，所述电子单元壳体内部设置有射频导纳测量模块、振动控制模块和气流控制模块；

4、所述电子单元壳体的下方连接有柔性钢索组件，所述柔性钢索组件内部设置有振动传递杆和气体流道；

5、所述柔性钢索组件末端连接有复合探头，所述复合探头内部设置有射频导纳探测电极和振动组件，所述复合探头开设有与所述气体流道连通的喷气口；

6、所述电子单元壳体还设置有高压气体接口。

7、进一步地，所述射频导纳测量模块与所述射频导纳探测电极连接，所述振动控制模块与所述振动组件连接，所述气流控制模块与所述高压气体接口连接。

8、进一步地，所述电子单元壳体还设置有安装法兰，所述安装法兰连接于所述电子单元壳体与所述柔性钢索组件之间。

9、进一步地，所述振动组件安装于所述复合探头内部且靠近所述复合探头与所述柔性钢索组件的连接处，所述振动组件的输出端与所述振动传递杆连接。

10、进一步地，所述喷气口沿所述复合探头的周向呈环形阵列分布或螺旋分布。

11、进一步地，所述电子单元壳体还设置有电缆密封接头。

12、进一步地，所述高压气体接口与所述气体流道之间设置有单向阀和限流孔板。

13、第二方面，本申请提供一种钢索型自清洁射频导纳料位开关的控制方法，采用所述的钢索型自清洁射频导纳料位开关，包括以下步骤：

14、通过所述射频导纳探测电极采集阻抗信号，得到实时阻抗值z；

15、将所述实时阻抗值z与基准阻抗值z0比较，当|z-z0|大于或等于预设阈值a且持续时间超过预设时间阈值t，同时未达到真实料位接触条件时，得到挂料判定结果；

16、基于所述挂料判定结果，启动所述振动组件，通过所述振动传递杆将振动传递至所述复合探头和所述柔性钢索组件，得到振动清污执行结果；

17、基于所述振动清污执行结果，停止所述振动组件，再次通过所述射频导纳探测电极采集阻抗信号，得到清污后阻抗值z'；

18、将所述清污后阻抗值z'与所述基准阻抗值z0比较，若仍处于挂料状态，则打开所述高压气体接口至所述喷气口之间的气路，得到吹扫执行结果；

19、基于所述吹扫执行结果，关闭所述振动组件并关闭所述气路，返回正常检测。

20、进一步地，所述预设阈值a为所述基准阻抗值z0的10%～30%，所述预设时间阈值t为3s～10s，所述振动组件的振动时长为5s～10s，所述气路的开启时长为10s～20s。

21、进一步地，还包括：按照预设周期，在未判定挂料的状态下，依次执行启动所述振动组件、停止所述振动组件并再次采集阻抗信号、打开所述高压气体接口至所述喷气口之间的气路、关闭所述振动组件并关闭所述气路。

22、与现有技术相比，本申请具有以下有益效果：

23、本申请提供一种钢索型自清洁射频导纳料位开关，通过电子单元壳体内置射频导纳测量模块、振动控制模块和气流控制模块，并配合柔性钢索组件内部设置振动传递杆和气体流道、复合探头内部设置射频导纳探测电极和振动组件且开设喷气口、电子单元壳体设置高压气体接口的结构，利用射频导纳探测电极采集阻抗信号即可识别挂料，无需额外传感器，结构简单；同时振动组件经振动传递杆将振动能量传递至复合探头和柔性钢索组件，高压气体经高压气体接口、气体流道及喷气口对复合探头及柔性钢索组件的外周进行吹扫，通过振动与气流的双重协同作用，克服了单一振动对顽固粘结物料效果有限、单一气流无法清除探头根部积料且易产生扬尘的缺陷。

24、进一步地，喷气口沿复合探头的周向呈环形阵列分布或螺旋分布，可使高压气体以伞状或螺旋状全面覆盖复合探头及柔性钢索组件的外周，消除清污死角，尤其对探头根部积料的清除效果显著优于单一方向吹扫方式。振动组件的振动频率为100hz～300hz，该频率范围可实现高频微幅振动，既能有效震松粘附物料，又不致因振动幅度过大对柔性钢索组件造成损伤。高压气体接口与气体流道之间设置单向阀和限流孔板，单向阀可防止仓内气体倒灌进入气路，适用于煤粉仓等高危环境，限流孔板可控制气体流量，避免高压气体流量过大造成扬尘而干扰射频导纳测量信号。

25、进一步地，电子单元壳体还设置有电缆密封接头，可确保电子单元壳体的密封性，防止粉尘进入壳体内部，适用于高粉尘恶劣工况。复合探头的外壳采用不锈钢或耐腐蚀金属材料制成，形成密闭防护结构，可确保复合探头在高温、高粉尘及腐蚀性物料工况下长期稳定运行。本申请结构与传统钢索型射频导纳料位开关兼容，安装法兰可直接与现有仓顶安装接口适配，无需改造仓体，现场替换安装方便。

1.一种钢索型自清洁射频导纳料位开关，其特征在于，包括电子单元壳体（1），所述电子单元壳体（1）内部设置有射频导纳测量模块、振动控制模块和气流控制模块；

2.根据权利要求1所述的一种钢索型自清洁射频导纳料位开关，其特征在于，所述射频导纳测量模块与所述射频导纳探测电极（9）连接，所述振动控制模块与所述振动组件（8）连接，所述气流控制模块与所述高压气体接口（2）连接。

3.根据权利要求1所述的一种钢索型自清洁射频导纳料位开关，其特征在于，所述电子单元壳体（1）还设置有安装法兰（4），所述安装法兰（4）连接于所述电子单元壳体（1）与所述柔性钢索组件（5）之间。

4.根据权利要求1所述的一种钢索型自清洁射频导纳料位开关，其特征在于，所述振动组件（8）安装于所述复合探头（6）内部且靠近所述复合探头（6）与所述柔性钢索组件（5）的连接处，所述振动组件（8）的输出端与所述振动传递杆（5-1）连接。

5.根据权利要求1所述的一种钢索型自清洁射频导纳料位开关，其特征在于，所述喷气口（7）沿所述复合探头（6）的周向呈环形阵列分布或螺旋分布。

6.根据权利要求1所述的一种钢索型自清洁射频导纳料位开关，其特征在于，所述电子单元壳体（1）还设置有电缆密封接头（3）。

7.根据权利要求1所述的一种钢索型自清洁射频导纳料位开关，其特征在于，所述高压气体接口（2）与所述气体流道（5-2）之间设置有单向阀和限流孔板。

8.一种钢索型自清洁射频导纳料位开关的控制方法，采用权利要求1至7中任一项所述的钢索型自清洁射频导纳料位开关，其特征在于，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的一种钢索型自清洁射频导纳料位开关的控制方法，其特征在于，所述预设阈值a为所述基准阻抗值z0的10%～30%，所述预设时间阈值t为3s～10s，所述振动组件（8）的振动时长为5s～10s，所述气路的开启时长为10s～20s。

10.根据权利要求8所述的一种钢索型自清洁射频导纳料位开关的控制方法，其特征在于，还包括：按照预设周期，在未判定挂料的状态下，依次执行启动所述振动组件（8）、停止所述振动组件（8）并再次采集阻抗信号、打开所述高压气体接口（2）至所述喷气口（7）之间的气路、关闭所述振动组件（8）并关闭所述气路。