[发明专利]用于控制位于泵上游的容器内的材料柱高度的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及用于控制位于泵上游的容器内的材料柱高度的方法和设备。根据本发明的方法和设备尤其适于与位于用于泵送中等浓度的浆料的泵上游的落浆腿(drop leg)一起使用，但本发明当然也适用于其它相应应用中，例如化学和机械的木材加工工业中。

背景技术

纸浆厂中的落浆腿通常具有大于4米的高度和从600到1000毫米的直径。通常，落浆腿的高度/直径比至少为5。当通过设置于泵上游的落浆腿从诸如洗浆机(washer)或浓缩机(thickener)等处输送中等浓度的浆料即具有介于8至18％之间的干固体含量的纤维/气体/水的悬浮液时，浆料进给到落浆腿的上部，并在落浆腿的下部处引导到泵。浆料通常高速进给到落浆腿，使得材料通过落浆腿的流通时间相对较短，导致浆料高度紊乱，即在落浆腿内浆料的高度非常不均匀和不稳定。浆料通常是很黏的材料，这可使落浆腿内的材料粘连(bridging)、以及浆料中的较小和较大飞溅物(splash)瞬时粘到落浆腿的内壁上。

在很多泵送应用中，重要的是将位于泵上游的容器内的材料柱的高度保持为相对恒定的或在某些限度内。尤其，当通过落浆腿和泵将中等浓度的浆料输送到后续加工阶段时，需要控制落浆腿内的浆料高度，以不使该高度降得太低或者进入诸如洗浆机等前述装备。由此，能在该过程中实现稳定操作。然而，由于落浆腿内浆料的特性，如前所述，控制落浆腿内的浆料高度是一项难度较大的任务。

材料柱高度控制器通常包括用于测定容器内的材料高度的装置、以及用于调整来自容器的流速以将高度保持在所需限度内的装置。通过位于容器下游的泵的流速可通过不同方法进行调整，包括调节控制阀、改变泵的速率、以及应用这两种方法的组合方法。

传统上，借助于利用伽玛射线的基于放射现象的方法、通过压力变送器、通过称重、或通过电容或其它电学测定方式，测得落浆腿内的材料高度。放射物测定方法的用途由于严格的安全规则而受到限制。流体静压读数(hydrostatic pressure reading)在落浆腿内的材料粘连的情况下可导致错误结论。称重方法需要挠性连接的测定容器，其可能在很多应用中不实用。基于利用竖直排列的电容式传感器的传统电容测定方法可能由于材料溅落到各个传感器的位置而出现错误的高度指示。

在电容式材料高度测定方法中，通常在电容器的两个电极之间连接射频电压，并监测电流，所述电流依赖于位于两个电极之间和位于就在电极邻近处的材料的介电常量或电容率。在电极环境中，变化材料表面使得有效电容率ε发生变化，并因此能被观察到。如果待监测材料的介电常量接近材料上方的蒸汽相的介电常量，则待观察的信号变化可能相当小。

发明内容

本发明的目的是提供控制位于泵上游的容器内的材料柱——尤其是黏性材料柱——的高度的方法和设备。

本发明的另一目的是提供用于测定位于泵上游的容器内的不稳定或不均匀材料柱的有效高度的方法和设备，以控制容器内的材料高度。

为了实现本发明的这些及其它目的，提供如所附权利要求中所述的方法。尤其，根据本发明一方面，提供一种用于控制位于泵上游的容器内的材料柱的高度的方法，在该方法中：(a)材料输送到容器的上部内；(b)通过利用设置在容器上部的第一测定高度处的第一传感器组和设置在容器下部的第二测定高度处的第二传感器组，基于在容器的预定测定高度处材料的存在，提供电信号；(c)材料由泵以受控流速从容器的下部处排出；其中，在步骤(b)中提供的电信号用于推断测定高度存在函数(measuringlevel presence function)的加权因子(weighting factor)；以及在步骤(c)中，基于测定高度存在函数的加权因子控制流速。

根据本发明另一方面，提供一种用于控制位于泵上游的容器内的材料柱的高度的设备，该设备包括：用于将材料输送到容器的上部内的装置；多个传感器，其基于容器的预定测定高度处的材料的存在提供电信号，并设置为位于容器上部的第一测定高度处的第一传感器组和位于容器下部的第二测定高度处的第二传感器组；以及用于通过泵将材料从容器的下部处排出的装置；以及控制单元，其用于基于从电信号推得的测定高度存在函数的加权因子控制通过泵将材料排出容器的速率。

根据本发明，对材料的存在灵敏的传感器安装在容器内的多个高度即所谓的测定高度处。根据本发明的第一优选实施方式，传感器组安装在容器内的两个测定高度处。在这种情况下，传感器组定位在分别代表容器内的材料柱的希望高度的上限和下限的测定高度处。