一种音叉开关的快速校验装置及其方法

技术领域

本发明属于仪表测量领域，具体涉及一种音叉开关的快速校验装置及其方法。

背景技术

在工业应用中，音叉开关应用非常广泛，不仅适用于测量能自由流动的中等密度的固体粉末或颗粒，而且也适用于几乎所有的液体介质，具有高、低故障安全限位开关，溢流或空运转保护，泵控制，显示管道内有、无流动等功能。音叉开关主要分为音叉液位开关、音叉料位开关、紧凑型音叉液位开关三种。音叉开关的工作原理是通过安装在音叉基座上的一对压电晶体使音叉在一定共振频率下振动。当音叉开关的音叉与被测介质相接触时，音叉的频率和振幅将改变，音叉开关的这些变化由控制回路来进行监测、处理并将之转换为一个开关信号。音叉开关的优点较多，比如：由于音叉开关的检测过程由电子电路完成，无活动部件，所以一经安装投运便不需要维护；音叉开关适应性强，音叉开关的检测不受被测介质电参数及密度的影响，而且结垢、搅动、湍流、气泡、振动、中等粘度、高温、高压等恶劣条件对检测均无影响。

音叉开关的生产厂家一般不提供校验音叉开关的校验装置。以音叉液位开关为例，绿灯亮为安全模式，红灯亮为报警模式。在校验音叉液位开关时，工作人员手持音叉液位开关，观察高低位开关，如果音叉液位开关上电子插件的高低开关置于“High”位置，此时LED绿灯亮(即安全模式)，将高低开关拨动到“Low”位置，绿灯切换为红灯亮(即报警模式)，再将高低开关拨回“High”位置，同时把密度开关拨到≥0.7，此时绿灯亮。把音叉液位开关叉体慢慢插入介质中(比如杯中水)，当水浸到叉体凹槽中点附近时，绿灯切换为红灯，同时听到继电器释放“嗒”的声音，把音叉液位开关叉头抽离水面，1秒之内红灯转换为绿灯，同时听到继电器吸合的“嗒”的声音，表示该音叉液位开关正常工作。然而，在音叉开关实际工作过程中，工作人员无法准确把握音叉开关的叉头具体在哪个位置接触或脱离介质时，出现LED绿灯亮(安全模式)和红灯亮(报警模式)的切换。

以某核电站为例，音叉开关被广泛用于控制区厂房一回路、三废(废水、废气、废渣)等工艺系统介质的液位、料位等的监测，然而一回路、三废工艺系统介质一般放射性较高，同时一回路、三废工艺系统所在厂房环境放射性也偏高。因此，为了降低维修工作人员受放射性照射的影响，核电机组在正常运行期间，应避免工作人员出入一回路、三废工艺系统的所在房间长时间开展维修工作。当机组运行人员发现音叉出现故障缺陷或维修工作人员需要更换音叉开关的音叉及电子插件时，需要运行人员配合对一回路、三废工艺系统管道、储罐等进行介质排空或者注满，以此验证音叉开关是否可以正常工作。然而，在上述检查音叉开关或更换音叉开关的音叉及电子插件过程中，因音叉安装的厂房或房间环境剂量偏高，工作人员需在最短时间内或分批次的完成音叉开关电子插件参数值设置，音叉开关报警方式分为上限和下限，上限报警即介质上升后，介质淹没音叉开关的探头，下限报警即介质下降后，介质与音叉开关的探头不接触，如果将音叉开关报警方式(上限报警或者下限报警)参数值设反，会导致在工艺系统管道的注水泵或排水泵空转，或者放射性介质被排放，给系统的安全运行造成隐患；如果是更换新的音叉开关，维修人员需要不断调整音叉开关的音叉凹槽位置，以确定被监测介质的报警位置(液位或料位)。音叉开关在测量地坑液位或料位时，维修人员尚可通过肉眼观察到音叉开关的音叉凹槽位置，但当音叉开关安装在管道、罐体等金属材质内时，音叉开关的音叉凹槽的实际位置无法通过肉眼观察到，在音叉开关实际工作过程中，存在不能有效监测液位或料位的风险。

基于以上情况，当音叉开关用于放射性较高的介质或工作场所时，为避免工作人员受到放射性照射，减少人员受照剂量，需要快速、安全、可靠的保证音叉开关的安全稳定运行。

因此，急需一种音叉开关的快速校验装置，解决音叉开关无法准确、快速校验的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种音叉开关的快速校验装置及其方法，该快速校验装置结构简单，体积小，携带方便，操作便捷，能够准确、快速地进行音叉开关及音叉开关电子插件的校验，确保音叉开关应用的可靠性和准确性。

实现本发明目的的技术方案：

一种音叉开关的快速校验装置，包括：罐体、基座、音叉开关接口、音叉开关、音叉开关电子插件、音叉凹槽、显示屏、蓄电池和音叉开关连接电缆；

罐体的顶面开设有音叉开关接口，音叉开关可拆卸连接于音叉开关接口上；音叉开关电子插件可拆卸安装在音叉开关上，音叉开关的底部设有音叉凹槽；

显示屏和蓄电池均固定安装在基座上，音叉开关电子插件与蓄电池通过音叉开关连接电缆连接；

蓄电池的输出端与音叉开关电子插件的第一输入端、显示屏的第一输入端连接，用于为音叉开关电子插件、显示屏供电；

音叉开关电子插件的第二输入端与音叉开关底端的探头连接，音叉开关电子插件的输出端与显示屏的第二输入端连接；音叉开关电子插件用于接收音叉开关底端探头采集的信号，并对信号进行处理后，将其发送至显示屏，在显示屏上显示出音叉开关电子插件的报警信息。

进一步地，所述音叉开关通过螺纹连接可拆卸连接于音叉开关接口上。

进一步地，所述音叉开关电子插件上安装有报警指示灯，报警指示灯用于指示音叉开关电子插件的报警状态；报警指示灯为绿色时，指示音叉开关电子插件为安全模式，报警指示灯为红色时，指示音叉开关电子插件为报警模式。

进一步地，所述快速校验装置还包括介质注入口和介质排放口，介质注入口开设于罐体的顶面上，介质排放口开设于罐体的侧面底部。

进一步地，所述快速校验装置还包括刻度板，刻度板固定安装在罐体的侧面。

进一步地，所述快速校验装置还包括电源指示灯，电源指示灯固定安装在基座上，电源指示灯的输入端与蓄电池的输出端连接，用于判断蓄电池的供电情况。

进一步地，所述快速校验装置还包括蓄电池开关、蓄电池开关固定安装在基座上，蓄电池开关与蓄电池电连接，控制蓄电池的开关。

进一步地，所述快速校验装置还包括音叉开关叉体，音叉开关叉体可拆卸安装在基座上，音叉开关电子插件可拆卸安装在音叉开关叉体上。

进一步地，所述罐体的侧面上开设有音叉开关接口。

进一步地，所述罐体为透明材质。

采用一种音叉开关的快速校验装置校验音叉开关的方法，所述方法包括以下步骤：

步骤(1)、通过介质注入口向罐体中注入介质；

步骤(2)、将音叉开关安装到音叉开关接口上；

步骤(3)、确定刻度板的零点位置；

步骤(4)、给音叉开关的快速校验装置供电；

步骤(5)、检查音叉开关的报警方式；

步骤(6)、通过向罐体中注入介质、从罐体排出介质，比较显示屏的报警图标与音叉开关的报警方式，确认音叉开关的工作状况。

进一步地，所述步骤(5)具体为：报警方式包括上限报警和下限报警，上限报警时，音叉开关电子插件的高低开关置于“High”；下限报警时，音叉开关电子插件的高低开关置于“Low”。若不正确需调整音叉开关电子插件的高低开关位置。

进一步地，所述步骤(6)具体为：向罐体中注入介质，当介质淹没音叉开关的音叉凹槽时，观察显示屏中显示的报警图标，若报警图标为一个音叉位于罐体顶部的报警图标，确认音叉开关的上限报警工作正常；从罐体排出介质，当介质脱离音叉开关的音叉凹槽，即音叉开关的音叉凹槽不接触介质，观察显示屏中显示的报警图标，若报警图标为一个音叉位于罐体底部的报警图标，确认音叉开关的下限报警工作正常，完成音叉开关的校验工作；同时通过刻度板确定音叉开关的音叉凹槽实际发生报警的位置，并对刻度板的刻度位置进行记录；若显示屏中显示的报警图标与上述上限报警工作正常或下限报警工作正常不一致，调整音叉开关的相关参数，直到显示屏中显示的报警图标与上述上限报警工作正常和下限报警工作正常一致，完成音叉开关的校验工作；若多次调整后，显示屏中显示的报警图标与上述上限报警工作正常或下限报警工作正常仍然不一致，确认音叉开关故障，中止音叉开关的校验工作，更换音叉开关，重复步骤(1)-步骤(6)。

采用一种音叉开关的快速校验装置校验音叉开关电子插件的方法，所述方法包括以下步骤：

步骤(1)、将音叉开关电子插件安装到音叉开关叉体中；

步骤(2)、给音叉开关的快速校验装置供电；

步骤(3)、通过显示屏检查音叉开关电子插件的报警方式；

步骤(4)、将音叉开关叉体，从基座上拆卸下来并浸入介质中，检查音叉开关电子插件的报警状态；

步骤(5)、将音叉开关电子插件回装，完成音叉开关电子插件的校验工作。

进一步地，所述步骤(3)具体为：通过显示屏观察音叉开关电子插件的报警图标，检查音叉开关电子插件的报警方式；若显示屏能够正常显示上限报警图标，即一个音叉位于罐体顶部的报警图标，以及下限报警图标，即一个音叉位于罐体底部的报警图标，继续进行下一步；若显示屏不能正常显示，确认音叉开关电子插件故障，中止音叉开关电子插件的校验工作，更换音叉开关电子插件，重复步骤(1)-步骤(3)。

进一步地，所述步骤(4)具体为：将安装有音叉开关电子插件的音叉开关叉体，从基座上的音叉开关叉体安装接口拆卸下来；将音叉开关叉体缓慢浸入介质中，当介质浸到音叉开关叉体的音叉凹槽时，观察音叉开关电子插件的报警状态是否发生改变，即报警指示灯由红色变为绿色，或由绿色变为红色，同时听到继电器释放“嗒”的声音；将音叉开关叉体抽离介质，观察音叉开关电子插件的报警状态是否发生改变，即报警指示灯由绿色变为红色，或由红色变为绿色，同时听到继电器吸合的“嗒”声音；若上述浸入及抽离介质过程中音叉开关电子插件的报警状态均发生改变，且听到继电器吸合的“嗒”声音，则确认音叉开关电子插件正常工作，否则确认音叉开关电子插件故障，中止音叉开关电子插件的校验工作，更换音叉开关电子插件，重复步骤(1)-步骤(4)。

本发明的有益技术效果在于：

1、本发明提供的一种音叉开关的快速校验装置，可以根据音叉开关安装在罐体、管道等设备的顶部或侧面情况，在罐体上设置不同的音叉开关接口，且罐体的高度可以根据工艺系统管道或者储罐等高度进行相应的调整，实用性强；

2、本发明提供的一种音叉开关的快速校验装置，罐体为透明罐体，结合刻度板，通过肉眼可以准确判断出音叉开关的音叉凹槽位置，确定音叉开关的报警位置，准确性强；

3、本发明提供的一种音叉开关的快速校验装置，将24V蓄电池作为音叉开关及音叉开关电子插件的供电电源，可以根据实际需要对24V蓄电池的蓄电量进行配置，可以对24V蓄电池重复充电、放电，24V蓄电池可以拆卸、更换，使用性强，且避免使用干电池造成浪费；电源指示灯可根据24V蓄电池的供电情况设置不同的颜色，用于判断24V蓄电池工作状态；

4、本发明提供的一种音叉开关的快速校验装置，将蓄电池、音叉开关、音叉开关电子插件集成在一起，体积小，携带方便；

5、本发明提供的一种音叉开关的快速校验装置，可以根据实际工作的需要设计音叉开关叉体的数量；单独对音叉开关电子插件进行快速测试，判断音叉开关电子插件是否存在故障；

6、本发明提供的一种音叉开关的快速校验装置，通过显示屏可以直观显示出音叉开关报警方式(上限或者下限)的设置情况，工作人员不需要通过音叉开关电子插件判断，可视性强；

7、本发明提供的一种音叉开关的快速校验装置结构简单；24V蓄电池、透明的罐体、音叉开关电子插件等均为市场上常见的设备，制造工艺成熟、成本低，推广性强。

附图说明

图1为本发明所提供的一种音叉开关的快速校验装置的结构示意图；

图中：1-罐体；2-基座；3-音叉开关接口；4-介质注入口；5-介质排放口；6-刻度板；7-音叉开关；8-音叉开关电子插件；9-音叉凹槽；10-显示屏；11-蓄电池；12-电源指示灯；13-蓄电池开关；14-音叉开关叉体；15音叉开关连接电缆。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，本发明提供的一种音叉开关的快速校验装置，包括：罐体1、基座2、音叉开关接口3、介质注入口4、介质排放口5、刻度板6、音叉开关7、音叉开关电子插件8、音叉凹槽9、显示屏10、蓄电池11、电源指示灯12、蓄电池开关13、音叉开关叉体14和音叉开关连接电缆15。

罐体1为透明材质，罐体1的顶面和侧面上均开设有音叉开关接口3，音叉开关接口3与音叉开关7相匹配，音叉开关接口3内侧设有螺纹，音叉开关7通过螺纹配合可拆卸连接于音叉开关接口3上。可根据音叉开关7安装在地坑、管道、储罐的顶部或侧面等不同方式，选择连接于罐体1的顶面上的音叉开关接口3或侧面上的音叉开关接口3。音叉开关电子插件8为可插拔式音叉开关电子插件，音叉开关电子插件8与音叉开关7配套，音叉开关电子插件8安装在音叉开关7上，音叉开关7的底部有音叉凹槽9。

罐体1的顶面上开设有介质注入口4，通过介质注入口4注入介质。罐体1的侧面底部开设有介质排放口5，介质排放口5上通过管线连接有排水阀，通过控制排水阀来控制介质从介质排放口5的排出。

刻度板6固定安装在罐体1的侧面，用于测量不同音叉开关7的音叉底部到音叉凹槽9的高度。结合刻度板6，可通过肉眼判断音叉开关的音叉凹槽7的位置，确定音叉开关9的报警位置，液位、料位均可适用。

显示屏10、蓄电池11、电源指示灯12、蓄电池开关13均固定安装在基座2上。基座2上设有音叉开关叉体安装接口，音叉开关叉体安装接口与音叉开关叉体14相匹配，音叉开关叉体14可拆卸安装在音叉开关叉体安装接口上。音叉开关叉体14与音叉开关电子插件8配套，音叉开关电子插件8插入音叉开关叉体14，形成完整的音叉开关。

音叉开关7上的音叉开关电子插件8与蓄电池11通过音叉开关连接电缆15连接。

蓄电池11为24V蓄电池，在实际应用时，可以根据实际需要对蓄电池的蓄电量进行配置。蓄电池11的输出端分别与显示屏10的第一输入端、电源指示灯12的输入端、音叉开关电子插件8的第一输入端连接，用于为显示屏10、电源指示灯12和音叉开关电子插件8供电。

电源指示灯12的输入端与蓄电池11的输出端连接，用于判断蓄电池11是否可以正常工作，电源指示灯12还可根据蓄电池11的供电情况设置不同的颜色，用于判断蓄电池11的供电情况。

蓄电池开关13与蓄电池11电连接，实现对蓄电池11的开关控制。

音叉开关电子插件8的第二输入端与音叉开关7底端的探头连接，音叉开关电子插件8的输出端通过音叉开关连接电缆15与显示屏10的第二输入端连接。音叉开关电子插件8上安装有报警指示灯，报警指示灯用于指示音叉开关电子插件8的报警状态。报警指示灯为绿色时，音叉开关电子插件8为安全模式，报警指示灯为红色时，音叉开关电子插件8为报警模式。音叉开关电子插件8用于接收音叉开关7底端探头采集的信号，并对信号进行处理后，将其发送至显示屏10，在显示屏10上显示出音叉开关电子插件8的报警信息。

显示屏10的第二输入端与音叉开关电子插件8的输出端连接，用于接收音叉开关电子插件8发送的处理后的信号，并将其输出显示为报警图标。如果音叉开关电子插件8是上限报警，即介质上升后，介质淹没音叉开关的探头，在显示屏10中显示一个音叉位于罐体顶部的报警图标；如果音叉开关电子插件8是下限报警，即介质下降后，介质与音叉开关的探头不接触，在显示屏10中显示一个音叉位于罐体底部的报警图标。

本发明提供的一种音叉开关的快速校验装置可以同时对多套音叉开关及音叉开关电子插件进行检测校验。可选地，如图1所示，在快速校验装置中安装2个音叉开关叉体14，设有2套音叉开关连接电缆15，可以同时对两套音叉开关及音叉开关电子插件进行检测校验。罐体1的高度可以根据工艺系统管道或者储罐等高度不同进行相应的调整，以适应工艺系统的需求。

采用本发明提供的一种音叉开关的快速校验装置校验音叉开关的方法，包括以下步骤：

步骤(1)、通过介质注入口4向罐体1中注入介质

关闭介质排放口5连接的排水阀，根据音叉开关7的长度，通过介质注入口4向罐体1中注入被测工艺系统的介质，注入介质的高度一般不超过罐体1高度的2/3。

步骤(2)、将音叉开关7安装到音叉开关接口3上

根据音叉开关7在工艺系统管道或者储罐中的安装方式，选择将音叉开关7安装在罐体1的顶面上的音叉开关接口3或侧面上的音叉开关接口3；然后将音叉开关7插入到音叉开关接口3上，通过螺纹配合将音叉开关7固定安装到音叉开关接口3上。

步骤(3)、确定刻度板6的零点位置

将音叉开关7的音叉凹槽9对应在刻度板6上的刻度值确定为刻度板6的零点位置，并对刻度板6的零点位置进行记录。

步骤(4)、给音叉开关的快速校验装置供电

打开蓄电池开关13，蓄电池11给音叉开关电子插件8、显示屏10供电。检查电源指示灯12的状态，确认蓄电池11供电正常。

步骤(5)、检查音叉开关7的报警方式

检查音叉开关7的报警方式是否正确，报警方式包括上限报警和下限报警，上限报警时，音叉开关电子插件8的高低开关置于“High”；下限报警时，音叉开关电子插件8的高低开关置于“Low”。若不正确需调整音叉开关电子插件8的高低开关位置。

步骤(6)、通过向罐体1中注入介质、从罐体1排出介质，比较显示屏10的报警图标与音叉开关7的报警方式，确认音叉开关7的工作状况

向罐体1中注入介质，当介质淹没音叉开关7的音叉凹槽9时，观察显示屏10中显示的报警图标，若报警图标为一个音叉位于罐体顶部的报警图标，确认音叉开关7的上限报警工作正常；从罐体1排出介质，当介质脱离音叉开关7的音叉凹槽9，即音叉开关7的音叉凹槽9不接触介质，观察显示屏10中显示的报警图标，若报警图标为一个音叉位于罐体底部的报警图标，确认音叉开关7的下限报警工作正常，完成音叉开关的校验工作；同时通过刻度板6确定音叉开关7的音叉凹槽9实际发生报警的位置，并对刻度板6的刻度位置进行记录；

若显示屏10中显示的报警图标与上述上限报警工作正常或下限报警工作正常不一致，调整音叉开关7的相关参数，直到显示屏10中显示的报警图标与上述上限报警工作正常和下限报警工作正常一致，完成音叉开关的校验工作；

若多次调整后，显示屏10中显示的报警图标与上述上限报警工作正常或下限报警工作正常仍然不一致，确认音叉开关7故障，中止音叉开关的校验工作，更换音叉开关7，重复步骤(1)-步骤(6)。

采用本发明提供的一种音叉开关的快速校验装置校验音叉开关电子插件的方法，包括以下步骤：

步骤(1)、将音叉开关电子插件8安装到音叉开关叉体14中

确认音叉开关电子插件8与音叉开关叉体14配套，将音叉开关电子插件8插入到音叉开关叉体14中，形成完整的音叉开关。

步骤(2)、给音叉开关的快速校验装置供电

打开蓄电池开关13，蓄电池11给音叉开关电子插件8、显示屏10供电。检查电源指示灯12的状态，确认蓄电池11供电正常。

步骤(3)、通过显示屏10检查音叉开关电子插件8的报警方式

通过显示屏10观察音叉开关电子插件8的报警图标，检查音叉开关电子插件8的报警方式；若显示屏10能够正常显示上限报警图标，即一个音叉位于罐体顶部的报警图标，以及下限报警图标，即一个音叉位于罐体底部的报警图标，继续进行下一步；若显示屏10不能正常显示，确认音叉开关电子插件8故障，中止音叉开关电子插件的校验工作，更换音叉开关电子插件8，重复步骤(1)-步骤(3)。

步骤(4)、将音叉开关叉体14，从基座2上拆卸下来并浸入介质中，检查音叉开关电子插件8的报警状态

将安装有音叉开关电子插件8的音叉开关叉体14，从基座2上的音叉开关叉体安装接口拆卸下来；

将音叉开关叉体14缓慢浸入介质中，当介质浸到音叉开关叉体14的音叉凹槽9时，观察音叉开关电子插件8的报警状态是否发生改变，即报警指示灯由红色变为绿色，或由绿色变为红色，同时听到继电器释放“嗒”的声音；将音叉开关叉体14抽离介质，观察音叉开关电子插件8的报警状态是否发生改变，即报警指示灯由绿色变为红色，或由红色变为绿色，同时听到继电器吸合的“嗒”声音；

若上述浸入及抽离介质过程中音叉开关电子插件8的报警状态均发生改变，且听到继电器吸合的“嗒”声音，则确认音叉开关电子插件8正常工作，否则确认音叉开关电子插件8故障，中止音叉开关电子插件的校验工作，更换音叉开关电子插件8，重复步骤(1)-步骤(4)。

步骤(5)、将音叉开关电子插件8回装，完成音叉开关电子插件8的校验工作。

上面结合附图和实施例对本发明作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。本发明中未作详细描述的内容均可以采用现有技术。