[发明专利]实现空间平面化的高速粒径在线测试分析系统

摘要

一种新型快门式颗粒粒径在线监测工艺的设计方案，此工艺流程可被用于气固两相流中颗粒粒径大小的在线监测。该工艺包括一套颗粒取样装置用于捕集运动的颗粒，捕捉后的样品经工业相机拍摄后传输到处理系统进行分析，从而得出粒径大小分布的结果。该系统结构紧凑，实地可操作性强，通过使颗粒由动到静、由空间到平面的转换，可以使粒径的测量具有更高的准确性和可操作性，通过取样装置插入管道的深度可以测量管道内不同截面颗粒的粒径。

主权项

1.一种实现平面化的高速粒径在线测试分析系统，所述在线测试分析系统分为颗粒在线取样装置及图像分析处理系统；1)其中取样装置包含取样套管(1)、快门式开关(2)、新胶带轮(3)、导向轮(4)、接近开关(5)、采样胶带(6)、废旧胶带收集轮(9)、电机(10)、被测流体管道(12)；图像分析处理系统包含：工业相机(7)、光源(8)、工业控制及处理系统(11)；其中：开始取样时，取样套管(1)深入到被测流体管道(12)里，且在正对来流方向的取样孔处布置有快门式开关(2)，工业控制及处理系统(11)控制快门式开关瞬间完成开启闭合以完成颗粒取样，新胶带轮(3)布置于被测流体管道(12)外部，导向轮(4)固定在取样套管顶端，在导向轮(4)附近未被胶带覆盖区域布置有接近开关(5)，接近开关正对导向轮(4)，工业相机(7)配置有光源(8)，废旧胶带收集轮(9)由电机(10)拖动，取样胶带(6)从新胶带轮开始，经取样孔处取样且在导向轮处折向，通过工业相机(7)采集信息后最终回收到废旧胶带收集轮处，工业控制及处理系统布置于被测流体管道(12)外部，通过控制线缆完成与快门式开关(2)、接近开关(5)、工业相机(7)、光源(8)、以及电机的信号交互；当开始取样时，工业控制及处理系统控制快门式开关瞬间完成开启闭合，颗粒经快门式开关进入取样装置内打到正对的采样胶带上完成取样，采样胶带对应快门式开关的位置即A点，然后电机启动，通过拖动废旧胶带收集轮(9)，使整个采样胶带(6)向着废旧胶带收集轮(9)的方向运动并起到收集旧采样胶带的作用；在传送过程中，通过接近开关记录导向轮的圈数来计量采样胶带的行程，当采样胶带上的颗粒取样传输到工业相机处，即B点，电机停止动作，控制光源开启，工业相机对取样进行拍摄，拍摄的照片传输到工业控制及处理系统，通过软件处理得到颗粒粒径的分布情况；取样过程中可连续取样，连续取样之间的距离间隔均匀；2)取样装置外布置导轨，取样装置为伸缩式，当取样时取样套管插入管道内，完成取样后可以拔出管道，另外正对来流方向易磨损区域做防磨处理；3)取样套管的取样孔正对来流方向，背流面设置平衡孔(13)，平衡孔对称设置两个，α、β均不小于5°，平衡孔宽度c不小于取样孔宽度b的1/2，且采样胶带宽度a大于取样孔宽度b；其中：定义a为采样胶带的宽度，b为取样孔宽度，c为平衡孔宽度，α为平衡孔与来流方向的夹角、β为平衡孔与垂直来流方向的夹角；4)取样套管内设置气路吹扫装置，定时对套管内进行清洁吹扫；5)取样时，整个采样胶带只有取样段暴露在气流中，其他地方处于封装，防止进入管道的颗粒气流污染采样胶带；6)快门式开关的动作行程时间为：其中流体在管道内的速度v，单位为m/s，颗粒物浓度a，单位kg/m3，颗粒物平均当量直径d，单位为m，颗粒物质量密度ρ，单位为kg/m3，取样孔尺寸S1，单位为m2，定义N为投影倍数，S1，为取样孔尺寸，S2，为颗粒投影面积，N＝S1/S2；7)N取值范围N≥10；8)选择合适的光源和采样胶带组合，光源的亮度要满足工业相机拍摄照片的要求，且保证拍摄时采样胶带背景和颗粒具有明显的分辨度；9)采样胶带具有一定的粘性，保证通过取样孔的颗粒能够被牢固的采集；10)导向轮表面采用耐温绝缘介质，上附金属节点用于触发接近开关，以达到计数目的，煤粉取样的行程距离，即从A点到B点，通过计数反馈到工业控制及处理系统；11)工业相机采用变焦或者定焦镜头，其聚焦平面要与采样胶带平面重合，工业相机要带有内置存储设备，使拍摄的照片能够存储并通过信号线传输到工业控制及处理系统进行分析；12)新胶带轮处采用带有一定扭矩的轴承，采用磁滞制动器，在其转动时产生一个恒定的扭矩，使电机带动采样胶带运动时要有一定的拉力，保持采样胶带运行时处于紧绷状态；13)新胶带轮、废旧胶带收集轮处选用可拆卸装置，便于采样胶带用完时的更换工作；14)电机选用低速电机，电机所连的废旧胶带收集轮采用单向轴承或者单向轮，防止运转过程中由于反向转动导致采样胶带松弛。