本申請涉及液位檢測，尤其涉及一種防干擾超聲波液位測量裝置。

背景技術(shù)：

1、目前，我國煤電機組大多采用濕法脫硫技術(shù)，石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝是目前應(yīng)用最為廣泛的濕法脫硫技術(shù)之一。按照目前我國的污染排放標(biāo)準(zhǔn)，采用石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝的燃煤電廠，脫硫系統(tǒng)的脫硫效率需要至少達到95％以上。此外，為了保證脫硫系統(tǒng)的經(jīng)濟效益，對于石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝中的副產(chǎn)物石膏的品質(zhì)也有著相對較高的要求。

2、現(xiàn)有的石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝中，脫硫效率與脫硫吸收塔內(nèi)漿液的ph值控制有緊密的關(guān)聯(lián)；副產(chǎn)物石膏的品質(zhì)，則與脫硫吸收塔內(nèi)漿液的液位和脫硫吸收塔內(nèi)漿液的ph值均有關(guān)聯(lián)。在脫硫系統(tǒng)實際運行過程中，對于脫硫吸收塔內(nèi)漿液的ph值的監(jiān)測和控制，是系統(tǒng)運行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。而要實現(xiàn)對脫硫吸收塔內(nèi)漿液的ph值的相對精確的控制，需要對脫硫吸收塔內(nèi)的漿液量，以及對脫硫吸收塔補充漿液的量進行相對精確的控制。這也需要對脫硫吸收塔內(nèi)漿液的液位進行精確的測量。

3、目前用于液位測量的裝置主要有浮子式液位計、電容液位計、光學(xué)液位計和超聲波液位計等?；诿摿蛭账臐{液的特性和腐蝕性，目前的浮子式液位計、電容式液位計和光學(xué)液位計均較難滿足測量要求。非接觸式的超聲波液位計，是目前較為適合于脫硫吸收塔液位測量的可選工具?，F(xiàn)有最常用的超聲波液位儀，是基于聲波反射時差法測量的工具。這種測量工具用于脫硫吸收塔的液位測量，易收到塔內(nèi)漿液的密度變化、塔內(nèi)溫度變化，噴淋造成的塔內(nèi)氣相環(huán)境變化等諸多因素的干擾，測量精度存在一定的不足。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決上述至少一種技術(shù)問題，開發(fā)一種采用非接觸式測量方式，能夠較為精確的測量脫硫吸收塔內(nèi)的液位參數(shù)，并且不易受脫硫吸收塔內(nèi)各種測量環(huán)境因素干擾的液位測量裝置，本申請?zhí)峁┮环N防干擾超聲波液位測量裝置。

2、本申請?zhí)峁┝艘环N防干擾超聲波液位測量裝置，所述液位測量裝置包括多個lamb波超聲探頭所組成的超聲探頭陣列，以及用于處理測量信號的處理電路部分；所述液位測量裝置包括依次電性連接的電源模塊、超聲探頭陣列、用于對測量信號進行整理的整流放大電路模塊、用于控制處理和計算液位參數(shù)的調(diào)解模塊和用于顯示測量數(shù)據(jù)的顯示模塊；所述超聲探頭陣列固定安裝在脫硫吸收塔的吸收塔外殼外壁，在脫硫吸收塔的吸收塔設(shè)計液位的上方和下方均安裝有2個以上的lamb波超聲探頭，所述lamb波超聲探頭的壓電超聲傳感器傾斜設(shè)置，確保所述壓電超聲傳感器的超聲波發(fā)射或接收方向朝向吸收塔設(shè)計液位。

3、可選的，所述超聲探頭陣列的lamb波超聲探頭設(shè)有4個，在吸收塔設(shè)計液位的上方和下方各設(shè)置2個。

4、可選的，所述超聲探頭陣列中，相鄰lamb波超聲探頭的間距為700～1000mm。

5、可選的，所述超聲探頭陣列的lamb波超聲探頭通過環(huán)氧樹脂膠粘接固定在吸收塔外殼外壁。

6、可選的，所述整流放大電路模塊包括依次電性連接的濾波模塊、放大模塊、整流模塊，以及用于將整流信號電壓與調(diào)解模塊模數(shù)信號轉(zhuǎn)換電壓相匹配的跟隨模塊。

7、可選的，所述lamb波超聲探頭包括探頭外殼體，內(nèi)設(shè)有楔形塊，所述壓電超聲傳感器通過耦合劑粘接固定在楔形塊的斜面上；所述探頭外殼體和固定有壓電超聲傳感器的楔形塊之間，通過吸聲材料填充固定；所述探頭外殼體設(shè)有楔形塊的一側(cè)為開口，確保楔形塊能夠與安裝對象直接連接。

8、進一步可選的，所述探頭外殼體采用鋁合金材質(zhì)。

9、進一步可選的，所述楔形塊采用有機玻璃材質(zhì)。

10、可選的，所述超聲探頭陣列中，相鄰lamb波超聲探頭的間距為750～800mm；所述楔形塊的斜面傾角θ為30°～35°。

11、可選的，所述調(diào)解模塊包括用于控制處理和計算液位參數(shù)的調(diào)解芯片和用于無線信號傳輸?shù)臒o線模塊，所述顯示模塊和調(diào)解模塊通過無線模塊無線連接。

12、綜上所述，本發(fā)明包括以下至少一種有益技術(shù)效果：

13、1.本申請采用基于物質(zhì)的超聲阻抗差異，將吸收塔外殼作為超聲波傳播介質(zhì)，以發(fā)射的超聲波投射過吸收塔外殼后，到達外殼內(nèi)壁與吸收塔內(nèi)介質(zhì)的交界面，會發(fā)生二次反射及透射為基礎(chǔ)，利用不同內(nèi)部介質(zhì)的聲阻抗不同，會導(dǎo)致透射系數(shù)與反射系數(shù)不同，進而反射回波的能量衰減幅度不同的原理，通過接收回波的能量衰減幅度來測量脫硫吸收塔內(nèi)漿液和氣體介質(zhì)的交界面位置，這種測量方式測量的回波信號并不穿透吸收塔內(nèi)部介質(zhì)，不受脫硫吸收塔內(nèi)各種測量環(huán)境因素影響，測量精度能夠大幅提高，抗干擾性也較強。

14、2.本申請采用了多個lamb波超聲探頭所組成的超聲探頭陣列作為超聲波的發(fā)射和接收元件，能夠形成陣列式的信號，不但能夠有效增加測量的距離，而且能夠有效避免因壓電超聲傳感器的探測盲區(qū)而導(dǎo)致的測量誤差，進一步提高了測量精度。

15、3.本申請的結(jié)構(gòu)較為簡單，電路模塊可以直接集成在電路板上，易于加工且成本較低；此外，本申請采用非接觸式的測量模式，裝置的各個部分均安裝在脫硫吸收塔外部，完全不會受到脫硫吸收塔內(nèi)部環(huán)境的侵蝕，裝置的運行穩(wěn)定性較好，故障率也較低。

技術(shù)特征：

1.一種防干擾超聲波液位測量裝置，其特征在于，所述液位測量裝置包括多個lamb波超聲探頭（2）所組成的超聲探頭陣列，以及用于處理測量信號的處理電路部分；所述液位測量裝置包括依次電性連接的電源模塊（1）、超聲探頭陣列、用于對測量信號進行整理的整流放大電路模塊（3）、用于控制處理和計算液位參數(shù)的調(diào)解模塊（4）和用于顯示測量數(shù)據(jù)的顯示模塊（5）；所述超聲探頭陣列固定安裝在脫硫吸收塔（6）的吸收塔外殼（62）外壁，在脫硫吸收塔（6）的吸收塔設(shè)計液位（61）的上方和下方均安裝有2個以上的lamb波超聲探頭（2），所述lamb波超聲探頭（2）的壓電超聲傳感器（22）傾斜設(shè)置，確保所述壓電超聲傳感器（22）的超聲波發(fā)射或接收方向朝向吸收塔設(shè)計液位（61）。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防干擾超聲波液位測量裝置，其特征在于，所述超聲探頭陣列的lamb波超聲探頭（2）設(shè)有4個，在吸收塔設(shè)計液位（61）的上方和下方各設(shè)置2個。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的防干擾超聲波液位測量裝置，其特征在于，所述超聲探頭陣列中，相鄰lamb波超聲探頭（2）的間距為700~1000mm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防干擾超聲波液位測量裝置，其特征在于，所述超聲探頭陣列的lamb波超聲探頭（2）通過環(huán)氧樹脂膠粘接固定在吸收塔外殼（62）外壁。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防干擾超聲波液位測量裝置，其特征在于，所述整流放大電路模塊（3）包括依次電性連接的濾波模塊（31）、放大模塊（32）、整流模塊（33），以及用于將整流信號電壓與調(diào)解模塊（4）模數(shù)信號轉(zhuǎn)換電壓相匹配的跟隨模塊（34）。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防干擾超聲波液位測量裝置，其特征在于，所述lamb波超聲探頭（2）包括探頭外殼體（21），內(nèi)設(shè)有楔形塊（23），所述壓電超聲傳感器（22）通過耦合劑粘接固定在楔形塊（23）的斜面上；所述探頭外殼體（21）和固定有壓電超聲傳感器（22）的楔形塊（23）之間，通過吸聲材料填充固定；所述探頭外殼體（21）設(shè)有楔形塊（23）的一側(cè)為開口，確保楔形塊（23）能夠與安裝對象直接連接。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的防干擾超聲波液位測量裝置，其特征在于，所述探頭外殼體（21）采用鋁合金材質(zhì)。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的防干擾超聲波液位測量裝置，其特征在于，所述楔形塊（23）采用有機玻璃材質(zhì)。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的防干擾超聲波液位測量裝置，其特征在于，所述超聲探頭陣列中，相鄰lamb波超聲探頭（2）的間距為750~800mm；所述楔形塊（23）的斜面傾角θ為30o~35o。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防干擾超聲波液位測量裝置，其特征在于，所述調(diào)解模塊（4）包括用于控制處理和計算液位參數(shù)的調(diào)解芯片（41）和用于無線信號傳輸?shù)臒o線模塊（42），所述顯示模塊（5）和調(diào)解模塊（4）通過無線模塊（42）無線連接。

技術(shù)總結(jié)
本申請公開了一種防干擾超聲波液位測量裝置，所述液位測量裝置包括多個Lamb波超聲探頭所組成的超聲探頭陣列，以及用于處理測量信號的處理電路部分；所述液位測量裝置包括依次電性連接的電源模塊、超聲探頭陣列、整流放大電路模塊、調(diào)解模塊和顯示模塊；所述超聲探頭陣列固定安裝在脫硫吸收塔的吸收塔外殼外壁，在脫硫吸收塔的吸收塔設(shè)計液位的上方和下方均安裝有2個以上的Lamb波超聲探頭，所述Lamb波超聲探頭的壓電超聲傳感器傾斜設(shè)置，確保所述壓電超聲傳感器的超聲波發(fā)射或接收方向朝向吸收塔設(shè)計液位。本申請采用非接觸式測量方式，能夠較為精確的測量脫硫吸收塔內(nèi)的液位參數(shù)，并且不易受脫硫吸收塔內(nèi)各種測量環(huán)境因素干擾。

技術(shù)研發(fā)人員：鄭勇,羅森瀚,王建民,劉家雄,劉鵬,王純,孫謙
受保護的技術(shù)使用者：甘肅電投張掖發(fā)電有限責(zé)任公司
技術(shù)研發(fā)日：20240516
技術(shù)公布日：2024/12/5