一种防干扰超声波液位测量装置的制作方法
本申请涉及液位检测，尤其涉及一种防干扰超声波液位测量装置。
背景技术：
1、目前，我国煤电机组大多采用湿法脱硫技术，石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺是目前应用最为广泛的湿法脱硫技术之一。按照目前我国的污染排放标准，采用石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺的燃煤电厂，脱硫系统的脱硫效率需要至少达到95％以上。此外，为了保证脱硫系统的经济效益，对于石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺中的副产物石膏的品质也有着相对较高的要求。
2、现有的石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺中，脱硫效率与脱硫吸收塔内浆液的ph值控制有紧密的关联；副产物石膏的品质，则与脱硫吸收塔内浆液的液位和脱硫吸收塔内浆液的ph值均有关联。在脱硫系统实际运行过程中，对于脱硫吸收塔内浆液的ph值的监测和控制，是系统运行的关键环节。而要实现对脱硫吸收塔内浆液的ph值的相对精确的控制，需要对脱硫吸收塔内的浆液量，以及对脱硫吸收塔补充浆液的量进行相对精确的控制。这也需要对脱硫吸收塔内浆液的液位进行精确的测量。
3、目前用于液位测量的装置主要有浮子式液位计、电容液位计、光学液位计和超声波液位计等。基于脱硫吸收塔的浆液的特性和腐蚀性，目前的浮子式液位计、电容式液位计和光学液位计均较难满足测量要求。非接触式的超声波液位计，是目前较为适合于脱硫吸收塔液位测量的可选工具。现有最常用的超声波液位仪，是基于声波反射时差法测量的工具。这种测量工具用于脱硫吸收塔的液位测量，易收到塔内浆液的密度变化、塔内温度变化，喷淋造成的塔内气相环境变化等诸多因素的干扰，测量精度存在一定的不足。
技术实现思路
1、为了解决上述至少一种技术问题，开发一种采用非接触式测量方式，能够较为精确的测量脱硫吸收塔内的液位参数，并且不易受脱硫吸收塔内各种测量环境因素干扰的液位测量装置，本申请提供一种防干扰超声波液位测量装置。
2、本申请提供了一种防干扰超声波液位测量装置，所述液位测量装置包括多个lamb波超声探头所组成的超声探头阵列，以及用于处理测量信号的处理电路部分；所述液位测量装置包括依次电性连接的电源模块、超声探头阵列、用于对测量信号进行整理的整流放大电路模块、用于控制处理和计算液位参数的调解模块和用于显示测量数据的显示模块；所述超声探头阵列固定安装在脱硫吸收塔的吸收塔外壳外壁，在脱硫吸收塔的吸收塔设计液位的上方和下方均安装有2个以上的lamb波超声探头，所述lamb波超声探头的压电超声传感器倾斜设置，确保所述压电超声传感器的超声波发射或接收方向朝向吸收塔设计液位。
3、可选的，所述超声探头阵列的lamb波超声探头设有4个，在吸收塔设计液位的上方和下方各设置2个。
4、可选的，所述超声探头阵列中，相邻lamb波超声探头的间距为700～1000mm。
5、可选的，所述超声探头阵列的lamb波超声探头通过环氧树脂胶粘接固定在吸收塔外壳外壁。
6、可选的，所述整流放大电路模块包括依次电性连接的滤波模块、放大模块、整流模块，以及用于将整流信号电压与调解模块模数信号转换电压相匹配的跟随模块。
7、可选的，所述lamb波超声探头包括探头外壳体，内设有楔形块，所述压电超声传感器通过耦合剂粘接固定在楔形块的斜面上；所述探头外壳体和固定有压电超声传感器的楔形块之间，通过吸声材料填充固定；所述探头外壳体设有楔形块的一侧为开口，确保楔形块能够与安装对象直接连接。
8、进一步可选的，所述探头外壳体采用铝合金材质。
9、进一步可选的，所述楔形块采用有机玻璃材质。
10、可选的，所述超声探头阵列中，相邻lamb波超声探头的间距为750～800mm；所述楔形块的斜面倾角θ为30°～35°。
11、可选的，所述调解模块包括用于控制处理和计算液位参数的调解芯片和用于无线信号传输的无线模块，所述显示模块和调解模块通过无线模块无线连接。
12、综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：
13、1.本申请采用基于物质的超声阻抗差异，将吸收塔外壳作为超声波传播介质，以发射的超声波投射过吸收塔外壳后，到达外壳内壁与吸收塔内介质的交界面，会发生二次反射及透射为基础，利用不同内部介质的声阻抗不同，会导致透射系数与反射系数不同，进而反射回波的能量衰减幅度不同的原理，通过接收回波的能量衰减幅度来测量脱硫吸收塔内浆液和气体介质的交界面位置，这种测量方式测量的回波信号并不穿透吸收塔内部介质，不受脱硫吸收塔内各种测量环境因素影响，测量精度能够大幅提高，抗干扰性也较强。
14、2.本申请采用了多个lamb波超声探头所组成的超声探头阵列作为超声波的发射和接收元件，能够形成阵列式的信号，不但能够有效增加测量的距离，而且能够有效避免因压电超声传感器的探测盲区而导致的测量误差，进一步提高了测量精度。
15、3.本申请的结构较为简单，电路模块可以直接集成在电路板上，易于加工且成本较低；此外，本申请采用非接触式的测量模式，装置的各个部分均安装在脱硫吸收塔外部，完全不会受到脱硫吸收塔内部环境的侵蚀，装置的运行稳定性较好，故障率也较低。
技术特征：
1.一种防干扰超声波液位测量装置，其特征在于，所述液位测量装置包括多个lamb波超声探头（2）所组成的超声探头阵列，以及用于处理测量信号的处理电路部分；所述液位测量装置包括依次电性连接的电源模块（1）、超声探头阵列、用于对测量信号进行整理的整流放大电路模块（3）、用于控制处理和计算液位参数的调解模块（4）和用于显示测量数据的显示模块（5）；所述超声探头阵列固定安装在脱硫吸收塔（6）的吸收塔外壳（62）外壁，在脱硫吸收塔（6）的吸收塔设计液位（61）的上方和下方均安装有2个以上的lamb波超声探头（2），所述lamb波超声探头（2）的压电超声传感器（22）倾斜设置，确保所述压电超声传感器（22）的超声波发射或接收方向朝向吸收塔设计液位（61）。
2.根据权利要求1所述的防干扰超声波液位测量装置，其特征在于，所述超声探头阵列的lamb波超声探头（2）设有4个，在吸收塔设计液位（61）的上方和下方各设置2个。
3.根据权利要求2所述的防干扰超声波液位测量装置，其特征在于，所述超声探头阵列中，相邻lamb波超声探头（2）的间距为700~1000mm。
4.根据权利要求1所述的防干扰超声波液位测量装置，其特征在于，所述超声探头阵列的lamb波超声探头（2）通过环氧树脂胶粘接固定在吸收塔外壳（62）外壁。
5.根据权利要求1所述的防干扰超声波液位测量装置，其特征在于，所述整流放大电路模块（3）包括依次电性连接的滤波模块（31）、放大模块（32）、整流模块（33），以及用于将整流信号电压与调解模块（4）模数信号转换电压相匹配的跟随模块（34）。
6.根据权利要求1所述的防干扰超声波液位测量装置，其特征在于，所述lamb波超声探头（2）包括探头外壳体（21），内设有楔形块（23），所述压电超声传感器（22）通过耦合剂粘接固定在楔形块（23）的斜面上；所述探头外壳体（21）和固定有压电超声传感器（22）的楔形块（23）之间，通过吸声材料填充固定；所述探头外壳体（21）设有楔形块（23）的一侧为开口，确保楔形块（23）能够与安装对象直接连接。
7.根据权利要求6所述的防干扰超声波液位测量装置，其特征在于，所述探头外壳体（21）采用铝合金材质。
8.根据权利要求6所述的防干扰超声波液位测量装置，其特征在于，所述楔形块（23）采用有机玻璃材质。
9.根据权利要求6所述的防干扰超声波液位测量装置，其特征在于，所述超声探头阵列中，相邻lamb波超声探头（2）的间距为750~800mm；所述楔形块（23）的斜面倾角θ为30º~35º。
10.根据权利要求1所述的防干扰超声波液位测量装置，其特征在于，所述调解模块（4）包括用于控制处理和计算液位参数的调解芯片（41）和用于无线信号传输的无线模块（42），所述显示模块（5）和调解模块（4）通过无线模块（42）无线连接。
技术总结
本申请公开了一种防干扰超声波液位测量装置，所述液位测量装置包括多个Lamb波超声探头所组成的超声探头阵列，以及用于处理测量信号的处理电路部分；所述液位测量装置包括依次电性连接的电源模块、超声探头阵列、整流放大电路模块、调解模块和显示模块；所述超声探头阵列固定安装在脱硫吸收塔的吸收塔外壳外壁，在脱硫吸收塔的吸收塔设计液位的上方和下方均安装有2个以上的Lamb波超声探头，所述Lamb波超声探头的压电超声传感器倾斜设置，确保所述压电超声传感器的超声波发射或接收方向朝向吸收塔设计液位。本申请采用非接触式测量方式，能够较为精确的测量脱硫吸收塔内的液位参数，并且不易受脱硫吸收塔内各种测量环境因素干扰。
技术研发人员：郑勇,罗森瀚,王建民,刘家雄,刘鹏,王纯,孙谦
受保护的技术使用者：甘肃电投张掖发电有限责任公司
技术研发日：20240516
技术公布日：2024/12/5