[發明專利]基于數字圖像技術的水煤漿流動性測定儀及測定方法

在審

• 申請號: 201710259751.9
• 申請日: 2017-04-19
• 公開（公告）號: CN106908353A
• 公開（公告）日: 2017-06-30
• 發明（設計）人: 蘇鑫;李發林;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）人: 煤科院節能技術有限公司
• 主分類號: G01N11/00
• 分類號: G01N11/00
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司11245
• 代理人: 徐寧,劉美麗

技術領域

本發明涉及一種水煤漿流動性測定儀及測定方法，特別是關于一種基于數字圖像技術的水煤漿流動性測定儀及測定方法，屬于水煤漿技術領域。

背景技術

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，可用于工業鍋爐、窯爐和電站鍋爐的燃燒發電或供氣，亦可用于煤氣化生產合成氨、甲醇、烯烴、油品和天然氣等化工產品。據不完全統計，截止到2015年底，我國燃料水煤漿用量已達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，是影響實際生產的重要指標，其受煤粒間的相互作用，煤粒和水、化學添加劑的作用以及高濃度下煤粒形成的網絡結構等因素的影響，不同煤質、不同濃度、不同添加劑及不同粒度級配的漿體表現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形式，也是衡量水煤漿質量的重要指標之一，對水煤漿的傳輸、存儲與霧化起著關鍵作用，它決定著泵送功率、管道流動的壓力損失、霧化的質量，因此對工程應用極其重要。

目前大多數水煤漿生產企業習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牛頓流體的測量方法中引用的，該方法對于流態較好、粒度較細、整體較均勻的燃料水煤漿有一定的適用性，但是用于流態較差、粒度較粗的氣化水煤漿測定時，測定結果偏差較大，不僅無法反映氣化水煤漿的真實粘度值或流動性，而且還常常出現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際指導意義。現有技術中也有一些研究單位及企業意識到了這種情況，改為人工手動判斷漿體流態，根據物料自然流下時的間斷狀態，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，判斷的結果受操作人員的操作手法、試驗經驗及主觀意識的影響較大，在應用過程中很容易引起爭議，并且當漿體流態僅有細微差別時，不能從數值量化的角度來加以區分。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、能夠進行數值量化以便于區分、對于實際生產及應用具有指導意義。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是提供一種能夠進行數值量化以便于區分的基于數字圖像技術的水煤漿流動性測定儀及測定方法。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：一種基于數字圖像技術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、機械臂導軌、動力裝置、機械臂夾持裝置、容器、拍攝裝置和控制裝置；所述底座頂部開設有凹槽，所述凹槽內固定設置有用于承載釋放后水煤漿的所述料盤，所述底座頂部一側固定設置所述垂直支架，所述垂直支架上滑動設置所述機械臂導軌，所述機械臂導軌固定連接所述動力裝置的輸出端，所述機械臂夾持裝置的一端固定連接所述機械臂導軌，所述機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置在所述垂直支架上的所述控制裝置。

進一步地，所述底座底部固定設置調平螺母。

進一步地，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。

進一步地，測試前，所述料盤內放置有用于對所述水煤漿流動性測定儀進行校準的標準板，所述標準板是由對比度較強的帶有容易辨識的已知尺寸和面積的標準圖形構成。

進一步地，所述標準板采用邊長為400mm的正方形，所述標準板是由黑白相間的邊長均為80mm的正方形組成；或者所述標準板采用邊長為200mm的正方形，所述標準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。

進一步地，所述料盤采用淺色光滑金屬板或鋼化玻璃板。

為實現上述目的，本發明還采取以下技術方案：一種基于數字圖像技術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，通過標準板對固定高度、固定傾斜度的拍攝裝置在該標準板平面上的成像數據進行修正，獲得修正系數曲面z＝G(x，y)，修正完成后，取走標定板；2)將待測水煤漿物料裝填到固定容積的容器內，使待測水煤漿物料充滿容器；3)利用機械臂導軌帶動機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行連續拍照，測溫傳感器檢測物料溫度，并根據步驟1)中得到的修正系數曲面z＝G(x，y)對實際測量目標的成像進行有效像素的逐一修正，根據計算出各時刻拍攝對象的真實面積值，即水煤漿物料在某個溫度下所對應的瞬時攤開面積；5)根據待測水煤漿物料的瞬時攤開面積對水煤漿的流動性進行定性和/或定量分析。