[發(fā)明專利]實現(xiàn)空間平面化的高速粒徑在線測試分析系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2017-03-16
• 公開（公告）號: CN107044926B
• 公開（公告）日: 2018-08-21
• 發(fā)明（設計）人: 張芬芳;張攀;杜旭;黃治坤;孫斌;劉月輝;李響;王軍舵;梁云鵬
• 申請（專利權）人: 晟源高科(北京)科技有限公司
• 主分類號: G01N1/22
• 分類號: G01N1/22;G01N15/02
• 代理公司: 福州科揚專利事務所 35001
• 代理人: 羅立君

一種新型快門式顆粒粒徑在線監(jiān)測工藝的設計方案，此工藝流程可被用于氣固兩相流中顆粒粒徑大小的在線監(jiān)測。該工藝包括一套顆粒取樣裝置用于捕集運動的顆粒，捕捉后的樣品經(jīng)工業(yè)相機拍攝后傳輸?shù)教幚硐到y(tǒng)進行分析，從而得出粒徑大小分布的結果。該系統(tǒng)結構緊湊，實地可操作性強，通過使顆粒由動到靜、由空間到平面的轉換，可以使粒徑的測量具有更高的準確性和可操作性，通過取樣裝置插入管道的深度可以測量管道內(nèi)不同截面顆粒的粒徑。

技術領域

本申請涉及氣固兩相流中對固體顆粒粒徑在線監(jiān)測的系統(tǒng)，尤其是涉及實現(xiàn)空間平面化的高速粒徑在線測試分析系統(tǒng)。

背景技術

氣力輸送是一種利用氣流在管道中輸送顆粒狀固體的適用方法，目前在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應用，典型的案例如電廠一次風管道中煤粉的輸送。煤粉粒徑的在線監(jiān)測對于評估鍋爐經(jīng)濟燃燒、均衡燃燒以及安全燃燒具有重要意義，尤其是對于直吹式制粉系統(tǒng)，煤粉粒徑過大會造成鍋爐未完全燃燒損失增大，鍋爐效率降低；而煤粉粒徑過小，則會使制粉系統(tǒng)的能耗增加，金屬耗損量增大，而且影響制粉系統(tǒng)的出力。目前較為常用的測量方法需要進行離線分析，無法滿足對管道內(nèi)顆粒流進行在線測量的要求。

近年來，基于顆粒在線測量的技術也取得了一些進展。專利CN101509931A公開了一種基于成像理論在線測量氣固兩相流顆粒二維速度場和粒徑分布的方法和裝置，其利用變焦鏡頭CCD相機選取合適的曝光時間使圖像中運動的顆粒軌跡合理化，通過對識別后的圖像進行一系列的處理得到顆粒粒徑大小和速度。但測試過程中由于顆粒運動并不一定平行于聚焦面，處理結果會引起比較大的偏差；另外管道內(nèi)聚焦面前后顆粒的軌跡、以及顆粒本身形狀的不規(guī)則性也會對后期數(shù)據(jù)處理引入一定量的誤差。專利CN104487818A也公開了一種基于成像法的光學流體監(jiān)測系統(tǒng)，但其適用于管道內(nèi)顆粒濃度偏低的情況，一旦濃度較大時，其投影的的成像上就會有比較多的顆粒投影重疊，造成結果誤差偏大。專利CN103959039A公開了一種基于光學方法測量顆粒大小和濃度的檢測方案，其主要通過激光束與顆粒相互作用，測量相互作用信號和光束與顆粒單位時間的相互作用數(shù)，利用算法來影射到顆粒的大小和濃度，但其局限于流體中微粒數(shù)量不能過多，當顆粒濃度較大時不僅會影響透光率，而且顆粒因二次散射等也將導致較大的偏差，另外透明窗口的沾污也會影響監(jiān)測結果的準確性。

無論目前顆粒粒徑測量的光學法還是激光法，其都是在顆粒運動的過程中進行監(jiān)測，而粒徑的大小、濃度尤其是運動的速度都會對測試結果造成一定量的偏差，另外激光法的設備精密復雜，價格昂貴，且對環(huán)境的要求高。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術中存在的偏差，本發(fā)明提供了一種實現(xiàn)空間平面化的高速粒徑在線測試分析系統(tǒng)，以解決以下技術問題：經(jīng)取樣裝置使顆粒由動到靜、由空間到平面的轉換，使粒徑的測量更易于實現(xiàn)，相較于直接對運動顆粒的處理方法，減少了影響因素，使結果具有更高的準確度；對于靜止粒徑的處理，可以使用較為廉價的光源和工業(yè)相機，更省略了傳感器、激光器等其他設備，降低了工業(yè)應用成本；結構裝置較為緊湊，實地操作性更強。

本發(fā)明提供了一種實現(xiàn)空間平面化的高速粒徑在線測試分析系統(tǒng)，具體流程如附圖1所示，其中取樣裝置包含取樣套管1、快門式開關2、新膠帶輪3、導向輪4、接近開關5、采樣膠帶6、廢舊膠帶收集輪9、電機10、被測流體管道12；

圖像分析處理系統(tǒng)包含：工業(yè)相機7、光源8、工業(yè)控制及處理系統(tǒng)11；