[發(fā)明專利]基于數(shù)字圖像技術(shù)的水煤漿流動性測定儀及測定方法

在審

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• 申請日: 2017-04-19
• 公開（公告）號: CN106908353A
• 公開（公告）日: 2017-06-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蘇鑫;李發(fā)林;孫海勇;蔡洪濤;王國房;張靜;何紅興;杜麗偉;張桂玲;王建軍;梁興;王艷芳;莫日根
• 申請（專利權(quán)）人: 煤科院節(jié)能技術(shù)有限公司
• 主分類號: G01N11/00
• 分類號: G01N11/00
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11245
• 代理人: 徐寧,劉美麗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種水煤漿流動性測定儀及測定方法，特別是關(guān)于一種基于數(shù)字圖像技術(shù)的水煤漿流動性測定儀及測定方法，屬于水煤漿技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

水煤漿是由煤、水和添加劑組成的煤基流體燃料和氣化原料，可用于工業(yè)鍋爐、窯爐和電站鍋爐的燃燒發(fā)電或供氣，亦可用于煤氣化生產(chǎn)合成氨、甲醇、烯烴、油品和天然氣等化工產(chǎn)品。據(jù)不完全統(tǒng)計，截止到2015年底，我國燃料水煤漿用量已達(dá)3000萬噸/年，氣化水煤漿用量已突破1億噸/年。水煤漿的流變特性是水煤漿制備、輸送、霧化和燃燒、氣化的基本特性，是影響實(shí)際生產(chǎn)的重要指標(biāo)，其受煤粒間的相互作用，煤粒和水、化學(xué)添加劑的作用以及高濃度下煤粒形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等因素的影響，不同煤質(zhì)、不同濃度、不同添加劑及不同粒度級配的漿體表現(xiàn)出的流變性有著巨大的差異。水煤漿的流動性是其流變特性的一種重要表現(xiàn)形式，也是衡量水煤漿質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，對水煤漿的傳輸、存儲與霧化起著關(guān)鍵作用，它決定著泵送功率、管道流動的壓力損失、霧化的質(zhì)量，因此對工程應(yīng)用極其重要。

目前大多數(shù)水煤漿生產(chǎn)企業(yè)習(xí)慣于用表觀粘度的大小來說明漿體流動性的好壞，而表觀粘度的測量方法是直接從常規(guī)牛頓流體的測量方法中引用的，該方法對于流態(tài)較好、粒度較細(xì)、整體較均勻的燃料水煤漿有一定的適用性，但是用于流態(tài)較差、粒度較粗的氣化水煤漿測定時，測定結(jié)果偏差較大，不僅無法反映氣化水煤漿的真實(shí)粘度值或流動性，而且還常常出現(xiàn)煤漿粘度高流動性反而好的情況。因此，表觀粘度的測量方法不具有實(shí)際指導(dǎo)意義?，F(xiàn)有技術(shù)中也有一些研究單位及企業(yè)意識到了這種情況，改為人工手動判斷漿體流態(tài)，根據(jù)物料自然流下時的間斷狀態(tài)，把其流動性分為B、B+、C等幾個等級，這種方法雖然適合水煤漿流動性的判斷，但是存在著較大的人工操作誤差，判斷的結(jié)果受操作人員的操作手法、試驗經(jīng)驗及主觀意識的影響較大，在應(yīng)用過程中很容易引起爭議，并且當(dāng)漿體流態(tài)僅有細(xì)微差別時，不能從數(shù)值量化的角度來加以區(qū)分。對于水煤漿流動性的測定，要求操作簡便易行、去除人為因素干擾、能夠進(jìn)行數(shù)值量化以便于區(qū)分、對于實(shí)際生產(chǎn)及應(yīng)用具有指導(dǎo)意義。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種能夠進(jìn)行數(shù)值量化以便于區(qū)分的基于數(shù)字圖像技術(shù)的水煤漿流動性測定儀及測定方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：一種基于數(shù)字圖像技術(shù)的水煤漿流動性測定儀，其特征在于，該測定儀包括底座、料盤、垂直支架、機(jī)械臂導(dǎo)軌、動力裝置、機(jī)械臂夾持裝置、容器、拍攝裝置和控制裝置；所述底座頂部開設(shè)有凹槽，所述凹槽內(nèi)固定設(shè)置有用于承載釋放后水煤漿的所述料盤，所述底座頂部一側(cè)固定設(shè)置所述垂直支架，所述垂直支架上滑動設(shè)置所述機(jī)械臂導(dǎo)軌，所述機(jī)械臂導(dǎo)軌固定連接所述動力裝置的輸出端，所述機(jī)械臂夾持裝置的一端固定連接所述機(jī)械臂導(dǎo)軌，所述機(jī)械臂夾持裝置的另一端夾持固定用于容納水煤漿的所述容器，所述垂直支架上還固定連接所述拍攝裝置，所述拍攝裝置電連接固定設(shè)置在所述垂直支架上的所述控制裝置。

進(jìn)一步地，所述底座底部固定設(shè)置調(diào)平螺母。

進(jìn)一步地，所述垂直支架上還固定連接一測溫傳感器，所述測溫傳感器電連接所述控制裝置。

進(jìn)一步地，測試前，所述料盤內(nèi)放置有用于對所述水煤漿流動性測定儀進(jìn)行校準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)板，所述標(biāo)準(zhǔn)板是由對比度較強(qiáng)的帶有容易辨識的已知尺寸和面積的標(biāo)準(zhǔn)圖形構(gòu)成。

進(jìn)一步地，所述標(biāo)準(zhǔn)板采用邊長為400mm的正方形，所述標(biāo)準(zhǔn)板是由黑白相間的邊長均為80mm的正方形組成；或者所述標(biāo)準(zhǔn)板采用邊長為200mm的正方形，所述標(biāo)準(zhǔn)板是由黑白相間的等腰三角形組成，所述等腰三角形的兩腰為50mm。

進(jìn)一步地，所述料盤采用淺色光滑金屬板或鋼化玻璃板。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還采取以下技術(shù)方案：一種基于數(shù)字圖像技術(shù)的水煤漿流動性測定方法，其特征在于包括如下步驟：1)測試前，通過標(biāo)準(zhǔn)板對固定高度、固定傾斜度的拍攝裝置在該標(biāo)準(zhǔn)板平面上的成像數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，獲得修正系數(shù)曲面z＝G(x，y)，修正完成后，取走標(biāo)定板；2)將待測水煤漿物料裝填到固定容積的容器內(nèi)，使待測水煤漿物料充滿容器；3)利用機(jī)械臂導(dǎo)軌帶動機(jī)械臂夾持裝置使容器勻速提升，待測水煤漿物料被自然釋放逐漸在料盤上攤開；4)容器被提升一定時間后，拍攝裝置開始對料盤進(jìn)行連續(xù)拍照，測溫傳感器檢測物料溫度，并根據(jù)步驟1)中得到的修正系數(shù)曲面z＝G(x，y)對實(shí)際測量目標(biāo)的成像進(jìn)行有效像素的逐一修正，根據(jù)計算出各時刻拍攝對象的真實(shí)面積值，即水煤漿物料在某個溫度下所對應(yīng)的瞬時攤開面積；5)根據(jù)待測水煤漿物料的瞬時攤開面積對水煤漿的流動性進(jìn)行定性和/或定量分析。