[發明專利]一種儲煤倉監測系統

在審

• 申請號: 201810274359.6
• 申請日: 2018-03-29
• 公開（公告）號: CN108489546A
• 公開（公告）日: 2018-09-04
• 發明（設計）人: 尹新偉;喬支昆;趙國慶;要煥成;閆海鷹;初桂英;趙彥彬;宋志強;溫國強;謝軍;李亞超;王艷春;王恩濤;李翔;鐘光菊;張彥
• 申請（專利權）人: 大唐環境產業集團股份有限公司;江蘇南京熱電工程設計院有限責任公司
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02
• 代理公司: 北京君泊知識產權代理有限公司 11496
• 代理人: 王程遠;胡玉章

1.一種儲煤倉監測系統，其特征在于，包括：

數據采集模塊，其由布置在儲煤倉內壁若干溫度測點的若干溫度傳感器、測量儲煤倉內部氣體成分的氣體傳感器以及測量儲煤倉內部煤質的煤質檢測儀組成，用于采集儲煤倉內壁的溫度、儲煤倉內部的氣體成分及儲煤倉內部煤體的煤質；

數據傳輸模塊，其用于傳輸數據采集模塊采集到的數據并對這些數據預處理，剔除不正常的溫度數據，并將剩余的數據進行存儲，同時，用于存儲數據計算模塊計算的煤體溫度場數據；

數據計算模塊，其用于根據數據存儲模塊中存儲正常的溫度數據計算儲煤倉的煤體溫度場，與設定的閾值進行比較，一旦超過閾值，將報警信號發送至數據展示模塊，并將計算的煤體溫度場數據傳輸至數據傳輸模塊中存儲；

數據存儲模塊，其用于存儲數據采集模塊采集到的溫度、氣體、煤質數據以及數據計算模塊計算的煤體溫度場數據；

數據展示模塊，其用于展示數據計算模塊計算的溫度場數據以及數據計算模塊發出的報警信號，同時用于展示數據采集模塊采集到的氣體、煤質數據。

2.根據權利要求1的儲煤倉監測系統，其特征在于，在儲煤倉內壁沿徑向劃分為n層界面，沿軸向劃分為m層界面，兩個方向上的界面形成網格線，網格線相交的點為節點，若干溫度傳感器布置在儲煤倉內壁處即最外層的節點上。

3.根據權利要求2的儲煤倉監測系統，其特征在于，數據計算模塊在計算儲煤倉的煤體溫度場時，采用如下方法：

步驟1，將儲煤倉內部的內熱源T置于直角坐標系中，坐標為(x,y,z)，根據能量守恒定律及傅里葉定律，建立內熱源T在直角坐標系中的導熱微分方程：

式中，λ為導熱系數，c為導熱體熱容，ρ為導熱體密度，q_v為內熱源強度，為單位時間內溫度的變化量；

步驟2，將儲煤倉內部的內熱源T(x,y,z)通過坐標變換法，得到內熱源T在三維坐標系中的導熱微分方程；

步驟3，在儲煤倉內壁沿徑向劃分為n層界面，沿軸向劃分為m層界面，兩個方向上的界面形成網格線，網格線相交的點為節點，在儲煤倉內壁處即最外層的節點上分別布置溫度測點，通過溫度傳感器分別測量溫度測點上各個節點的溫度值；

步驟4，依據測量到的溫度，在徑向方向上由外向里，根據導熱微方程對外層節點代表的控制容積建立能量守恒方程，逐次內推求得內層節點的溫度，并改變不同外層節點位置，得到整個網格線區域內層節點溫度，進而得到整個儲煤倉內部的煤體溫度場；

其中，任意節點(i,j)代表的控制容積建立能量守恒方程為：

式中，Q_w為節點(i,j)代表的微元體的左邊屆與相鄰微元體之間的能量交換，Q_e為節點(i,j)代表的微元體的右邊屆與相鄰微元體之間的能量交換，Q_n為節點(i,j)代表的微元體的上邊屆與相鄰微元體之間的能量交換，Q_s為節點(i,j)代表的微元體的下邊屆與相鄰微元體之間的能量交換，q_v為內熱源強度，ΔV為微元體的體積，ρ為導熱體密度，λ為導熱系數，c為導熱體熱容。

4.根據權利要求3的儲煤倉監測系統，其特征在于，步驟2中，當儲煤倉為筒倉時，將內熱源T(x,y,z)在直角坐標系中的坐標(x,y,z)變換到圓柱坐標系中，將內熱源T(x,y,z)在直角坐標系中的坐標(x,y,z)變換到圓柱坐標系中的坐標

其中，z＝z，r為內熱源T與z軸的垂直距離，為OT在xy面的投影線與正x軸之間的夾角，z為T點距xy面的距離；

將轉換后的坐標帶入直角坐標系中的導熱微分方程后，得到內熱源T在球坐標系中的導熱微方程：

式中，λ為導熱系數，c為導熱體熱容，ρ為導熱體密度，q_v為內熱源強度，為單位時間內溫度的變化量。