[發(fā)明專利]基于PIV系統(tǒng)煤泥絮團(tuán)粒度和沉降速度的同步測(cè)定方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710634446.3
• 申請(qǐng)日: 2017-07-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107462500A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-12-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 樊玉萍;董憲姝;馬曉敏;馮澤宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 太原理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N15/02
• 分類號(hào): G01N15/02;G01N15/04;G01P5/20
• 代理公司: 太原倍智知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)14111
• 代理人: 戎文華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種煤泥絮團(tuán)的測(cè)定方法，尤其是一種煤泥絮團(tuán)的粒度和沉降速度的測(cè)定方法。

背景技術(shù)

隨著機(jī)械化程度的提高，入選原煤中細(xì)粒煤含量也在增加，這些極細(xì)礦物的存在極度惡化煤泥水的處理效果，同時(shí)由于上清液循環(huán)水的反復(fù)使用，使得煤泥系統(tǒng)中pH發(fā)生變化，離子種含量積聚，性質(zhì)不穩(wěn)定。諸多因素導(dǎo)致煤泥難以沉降，上清液渾濁難以澄清。

煤泥水處理過(guò)程中通常采用混凝工藝來(lái)加速微細(xì)顆粒的沉降，但是在實(shí)際的混凝工藝中，絮體具有結(jié)構(gòu)松散易碎、尺寸較小、容易重疊、難以觀察等特點(diǎn)。現(xiàn)有技術(shù)往往過(guò)多地關(guān)注宏觀沉降速度和澄清效果，忽略了絮團(tuán)自身的性質(zhì)研究。要想對(duì)絮凝效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，就必須分析絮團(tuán)的性質(zhì)，例如絮團(tuán)的粒度分析、沉降速度分析。然而，微細(xì)顆粒聚集后形成數(shù)目眾多的絮團(tuán)，每個(gè)絮團(tuán)都具有各自的特征，每個(gè)絮團(tuán)對(duì)沉降效果的影響也是不一樣的。現(xiàn)有技術(shù)往往采用靜態(tài)圖像的處理方法分析絮團(tuán)形貌和粒度，該難以避免多個(gè)絮團(tuán)重疊的情況，而且無(wú)法獲取單一絮團(tuán)的沉降速度，無(wú)法深入研究絮團(tuán)特性。

中國(guó)發(fā)明申請(qǐng)專利“一種煤泥沉降速度測(cè)定方法（201410103238.7申請(qǐng)公布號(hào)CN103940710A）”中提到一種煤泥沉降速度測(cè)定方法，包括如下步驟：在濃縮機(jī)上安裝具有刻度的探桿；啟動(dòng)所述濃縮機(jī)，然后向緩沖池添加絮凝劑；將所述探桿垂直于所述緩沖池插入煤泥水中，記錄所述緩沖池中的清水高度h₁；時(shí)間間隔t后，再次將所述探桿垂直于所述緩沖池插入煤泥水中，記錄所述緩沖池中的清水高度h₂；計(jì)算所述煤泥的沉降速度V=(h₂-h₁)/t。中國(guó)發(fā)明申請(qǐng)專利“使用無(wú)線終端對(duì)速度進(jìn)行測(cè)定的方法及實(shí)現(xiàn)該方法的系統(tǒng)（申請(qǐng)?zhí)枺?00610126530.6；公開(kāi)號(hào)CN1984248）”中提到一種用于相機(jī)預(yù)覽模式下使用無(wú)線終端對(duì)運(yùn)動(dòng)對(duì)象的速度進(jìn)行測(cè)定的系統(tǒng)和方法，該方法包括：當(dāng)在無(wú)線終端的相機(jī)預(yù)覽模式下選擇速度測(cè)量功能時(shí)，進(jìn)入用于速度測(cè)量的預(yù)覽模式；在用于速度測(cè)量的預(yù)覽模式下測(cè)量對(duì)象的運(yùn)動(dòng)距離；在用于速度測(cè)量的預(yù)覽模式下測(cè)量對(duì)象的運(yùn)動(dòng)時(shí)間周期；以及通過(guò)使用已測(cè)量的對(duì)象的運(yùn)動(dòng)距離和運(yùn)動(dòng)時(shí)間周期測(cè)量并顯示對(duì)象的運(yùn)動(dòng)速度。很顯然這種方法無(wú)法靈活控制被測(cè)對(duì)象的運(yùn)動(dòng)周期和拍攝時(shí)間點(diǎn)，而且無(wú)法滿足毫米以及微米級(jí)別的絮團(tuán)粒度的測(cè)定。中國(guó)發(fā)明申請(qǐng)專利“確定絮體/污泥顆粒物自由沉降速度的方法及其系統(tǒng)（申請(qǐng)?zhí)枺?00810222184.0；公開(kāi)號(hào)CN101672861A）”中提到一種利用裝有鏡頭的CCD相機(jī)對(duì)進(jìn)行沉降的絮體/污泥顆粒進(jìn)行連續(xù)拍照的測(cè)試方法，通過(guò)照片所示的絮體/污泥沉降距離和拍照時(shí)間，算出絮體/污泥顆粒物自由沉降速度。雖然該方法可以對(duì)毫米以及微米級(jí)別的絮凝體沉降速度進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)定，但是該方法無(wú)法精確識(shí)別沉降系統(tǒng)中每一個(gè)絮凝體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的具體問(wèn)題是準(zhǔn)確地、實(shí)時(shí)地、同步地監(jiān)測(cè)各個(gè)絮團(tuán)粒度和沉速，其目的是提供一種基于PIV系統(tǒng)煤泥絮團(tuán)粒度和沉降速度的同步測(cè)定方法，從而進(jìn)一步認(rèn)清混凝機(jī)理，得到致密絮體，從而產(chǎn)生較好混凝沉降效果。

為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下。

一種基于PIV系統(tǒng)煤泥絮團(tuán)粒度和沉降速度的同步測(cè)定方法，所述測(cè)定方法是按下列步驟進(jìn)行的：

（1）將預(yù)先配制的煤泥水樣品注入沉降管中，添加絮凝劑使其絮凝沉降30min；

（2）打開(kāi)CCD相機(jī)，設(shè)置曝光時(shí)間，照片時(shí)間間隔，完成尺寸標(biāo)定；

（3）將軟件切換至采集模式，進(jìn)行尺寸標(biāo)定；

（4）利用吸管吸取沉降管底部的絮團(tuán)將其移至盛滿去離子水的沉降柱中；

（5）當(dāng)絮團(tuán)沉降至測(cè)定平面時(shí)，采集圖像并保存，將沉降過(guò)程中六幀連續(xù)圖像導(dǎo)入ImageJ軟件中；

（6）利用PTV顆粒追蹤測(cè)速算法插件統(tǒng)計(jì)不同時(shí)刻的絮團(tuán)粒度，計(jì)算不同時(shí)刻各絮團(tuán)的運(yùn)動(dòng)位移，由公式 來(lái)計(jì)算各絮團(tuán)的沉降；

（7）將各個(gè)絮團(tuán)的粒度和沉降速度統(tǒng)計(jì)結(jié)果繪制為散點(diǎn)圖。

進(jìn)一步地，附加技術(shù)方案如下。

所述曝光時(shí)間是10000μs。

所述照片時(shí)間間隔=0.05s。

所述采集模式后進(jìn)行對(duì)焦，使得標(biāo)定板能夠被CCD相機(jī)清晰地采集到，采集并保存圖像，取出標(biāo)定板。

所述標(biāo)定板圖像計(jì)算所得的像素與自然空間的比例進(jìn)行標(biāo)定，使得后續(xù)測(cè)量的顆粒的空間坐標(biāo)尺寸由像素變?yōu)閙m。

所述吸管為平頭吸管，直徑為8mm。

所述圖片進(jìn)行灰度處理和閥值設(shè)定，使得絮團(tuán)清晰可見(jiàn)。