基于紅外技術(shù)的離心機轉(zhuǎn)速檢測裝置的設(shè)計

于揚揚， 雷 鵬

（河南泰思特檢測技術(shù)有限公司， 河南 鄭州 450000）

引言

離心機是輕工領(lǐng)域工業(yè)流水線常用的后處理設(shè)備之一，主要用于脫水、濃縮、分離、澄清、凈化及固體顆粒分級等工藝過程，如目前常見的臥螺沉降離心機。離心機作為一種重要的分離設(shè)備，其主要的應用還在于分離物質(zhì)。離心機的工作原理是在相同轉(zhuǎn)速下，不同密度、不同顆粒的物質(zhì)在離心力作用下分離，其分離程度和一個重要的指標轉(zhuǎn)速直接相關(guān)。因此，對離心機轉(zhuǎn)速的測量就是重中之重。紅外傳感器發(fā)出的紅外線具有指向性強、不易受空間電磁波干擾等特點[1]，可用于測量物體轉(zhuǎn)速。

目前檢測離心機轉(zhuǎn)速時，實驗室人員通常采用手持紅外傳感器來檢測離心機轉(zhuǎn)速的示值誤差，從而減少因設(shè)備所造成實驗數(shù)據(jù)誤差[2]。其缺點在于手持紅外傳感器本身存在操作誤差，這種誤差可能會導致檢測結(jié)果不準確，鑒于本實驗裝置存在的缺陷，引起檢測結(jié)果的可靠性較差。為此，本文需要通過設(shè)計一種基于紅外線離心機，該固定式紅外離心機可以實現(xiàn)轉(zhuǎn)速檢測裝置，從而快速提高檢測數(shù)據(jù)的準確性。

1 設(shè)計思路

為了更好地提升流水線的處理效率，更好地加快工藝制作的進程，需要通過先進的技術(shù)手段不斷完善提升裝置的使用效果。

紅外轉(zhuǎn)速檢測裝置是將紅外傳感器固定連接在固定架的端部，通過發(fā)射管和接收管配合旋轉(zhuǎn)盤上的反射條和吸收條實現(xiàn)對離心機旋轉(zhuǎn)次數(shù)的測量，并通過設(shè)有計時器的單片機計算離心機的轉(zhuǎn)速[3]，達到減小操作誤差的目的。

本文設(shè)計了一種檢測離心機轉(zhuǎn)速準確度的紅外測量裝置，底座上固定連接有可伸縮的固定架，固定架上設(shè)有鎖定機構(gòu)；紅外測量機構(gòu)包括紅外傳感器和與紅外傳感器配合使用的單片機，紅外傳感器固定連接在固定架的端部，紅外傳感器包括殼體，殼體內(nèi)設(shè)有發(fā)射管和接收管，發(fā)射管和接收管的一端設(shè)有濾光片，所述單片機設(shè)有計時器和顯示屏；紅外測量裝置還包括可設(shè)置在離心機上并與離心機一同轉(zhuǎn)動的旋轉(zhuǎn)盤，旋轉(zhuǎn)盤上設(shè)有與紅外測量機構(gòu)配合使用的反射條和吸收條。

2 裝置設(shè)計

2.1 裝置結(jié)構(gòu)

擬設(shè)計一種檢測離心機轉(zhuǎn)速準確度的紅外測量裝置，其結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

該紅外測量裝置包括底座和紅外測量機構(gòu)，底座上有可伸縮的固定架，固定架上設(shè)有鎖定機構(gòu)；紅外測量機構(gòu)包括紅外傳感器和與紅外傳感器配合使用的單片機。紅外傳感器固定連接在固定架的端部，紅外傳感器包括殼體，殼體內(nèi)設(shè)有發(fā)射管和接收管，發(fā)射管和接收管的一端設(shè)有濾光片[4]。單片機設(shè)有計時器和顯示屏；紅外測量裝置還包括可設(shè)置在離心機上并與離心機一同轉(zhuǎn)動的旋轉(zhuǎn)盤，旋轉(zhuǎn)盤上設(shè)有與紅外測量機構(gòu)配合使用的反射條和吸收條[5]。

2.2 固定架

如圖2、圖3 所示，固定架包括上部的伸縮端和下部的套設(shè)在伸縮端外側(cè)的固定端，伸縮端側(cè)壁上設(shè)有一排多個豎向等距離分布的凹槽，固定端側(cè)壁上穿設(shè)滑動連接有與所述凹槽配合使用的鎖銷，鎖銷中部穿設(shè)固定連接有限位板，鎖銷中部套設(shè)有第一壓簧，第一壓簧的一端壓接在固定端內(nèi)側(cè)壁上，第一壓簧的另一端壓接在所述限位板上。伸縮端上還設(shè)有一排多個豎向等距離分布的弧面卡口，所述固定端內(nèi)壁設(shè)有安裝孔，安裝孔開口直徑小于內(nèi)腔直徑，安裝孔內(nèi)設(shè)有與弧面卡口配合使用的卡緊機構(gòu)，卡緊機構(gòu)包括鋼珠和第二壓簧，鋼珠的直徑小于安裝孔開口直徑，第二壓簧的一端壓接在鋼珠表面，另一端壓接在安裝孔的內(nèi)底壁上。其中伸縮端下端側(cè)壁設(shè)有限位凸起，固定端的內(nèi)側(cè)壁設(shè)有與限位凸起配合使用的限位槽[6]。

3 工作流程

需要提升紅外傳感器高度時，鎖銷701 從凹槽9中抽出后向上提升伸縮端5，此時，鋼珠802 壓縮第二壓簧801 從原來的弧面卡口17 中脫離，伸縮端5拉動到所需長度后松開鎖銷701，第一壓簧702 推動鎖銷701 插入相應的凹槽9 內(nèi)，第二壓簧801 推動鋼珠802 滑入對應的弧面卡口17，紅外傳感器提升高度操作完成。啟動離心機12 和紅外測量機構(gòu)，紅外測量機構(gòu)將離心機12 的轉(zhuǎn)速顯示在顯示屏上，與離心機12 的設(shè)置轉(zhuǎn)速對比來判定離心機的轉(zhuǎn)速示值誤差。

4 現(xiàn)場試驗

在完成以上設(shè)計后，需要針對裝置進行裝配。裝置設(shè)計完成后，分別在離心機轉(zhuǎn)速達到1 000 r/min、4 000 r/min、7 000 r/min、10 000 r/min 時，對轉(zhuǎn)速誤差進行測量，得其平均轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)速誤差見表1。

表1 離心機轉(zhuǎn)速測量值

如表1 所示，通過對一閃給分析可以看出，在相同實驗條件下，采用單因素法測得不同轉(zhuǎn)速條件下誤差分別為0.5%、0.6%、0.54%和0.86%，該誤差值的誤差均不超過1%，符合設(shè)計準確性要求。

5 結(jié)論

1）本設(shè)計將紅外傳感器固定連接在固定架的端部，通過發(fā)射管和接收管配合旋轉(zhuǎn)盤上的反射條和吸收條實現(xiàn)對離心機旋轉(zhuǎn)次數(shù)的測量，并通過設(shè)有計時器的單片機計算離心機的轉(zhuǎn)速。這樣的設(shè)計具有較好的穩(wěn)定性，在現(xiàn)場試驗過程中本裝置能夠有效地提高操作的準確性和穩(wěn)定性，更避免了人員沒有握緊傳感器所有可能產(chǎn)生的實驗事故，通過伸縮固定架快速實現(xiàn)紅外測量機構(gòu)的高度調(diào)節(jié)，有效提高了操作效率和安全性。

2）本設(shè)計通過鎖銷與其配合的凹槽進行固定，操作快捷方便；鋼珠與其配合使用的弧面卡口進行卡接，使伸縮端與固定端的連接更加可靠，限位凸起和限位槽配合使用，伸縮端向外拉到極限位置時，通過限位凸起和限位槽進行限位，防止伸縮端從固定端中脫出。設(shè)計的濾光片使接收光譜限于較窄的波長范圍內(nèi)，能提高接收管的靈敏度。

3）采用單因素法測得不同轉(zhuǎn)速條件下誤差不超過1%，符合設(shè)計準確性要求。