[发明专利]实现空间平面化的高速粒径在线测试分析系统

说明书

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。

技术领域

本申请涉及气固两相流中对固体颗粒粒径在线监测的系统，尤其是涉及实现空间平面化的高速粒径在线测试分析系统。

背景技术

气力输送是一种利用气流在管道中输送颗粒状固体的适用方法，目前在工业生产中得到了广泛的应用，典型的案例如电厂一次风管道中煤粉的输送。煤粉粒径的在线监测对于评估锅炉经济燃烧、均衡燃烧以及安全燃烧具有重要意义，尤其是对于直吹式制粉系统，煤粉粒径过大会造成锅炉未完全燃烧损失增大，锅炉效率降低；而煤粉粒径过小，则会使制粉系统的能耗增加，金属耗损量增大，而且影响制粉系统的出力。目前较为常用的测量方法需要进行离线分析，无法满足对管道内颗粒流进行在线测量的要求。

近年来，基于颗粒在线测量的技术也取得了一些进展。专利CN101509931A公开了一种基于成像理论在线测量气固两相流颗粒二维速度场和粒径分布的方法和装置，其利用变焦镜头CCD相机选取合适的曝光时间使图像中运动的颗粒轨迹合理化，通过对识别后的图像进行一系列的处理得到颗粒粒径大小和速度。但测试过程中由于颗粒运动并不一定平行于聚焦面，处理结果会引起比较大的偏差；另外管道内聚焦面前后颗粒的轨迹、以及颗粒本身形状的不规则性也会对后期数据处理引入一定量的误差。专利CN104487818A也公开了一种基于成像法的光学流体监测系统，但其适用于管道内颗粒浓度偏低的情况，一旦浓度较大时，其投影的的成像上就会有比较多的颗粒投影重叠，造成结果误差偏大。专利CN103959039A公开了一种基于光学方法测量颗粒大小和浓度的检测方案，其主要通过激光束与颗粒相互作用，测量相互作用信号和光束与颗粒单位时间的相互作用数，利用算法来影射到颗粒的大小和浓度，但其局限于流体中微粒数量不能过多，当颗粒浓度较大时不仅会影响透光率，而且颗粒因二次散射等也将导致较大的偏差，另外透明窗口的沾污也会影响监测结果的准确性。

无论目前颗粒粒径测量的光学法还是激光法，其都是在颗粒运动的过程中进行监测，而粒径的大小、浓度尤其是运动的速度都会对测试结果造成一定量的偏差，另外激光法的设备精密复杂，价格昂贵，且对环境的要求高。

发明内容

为了克服现有技术中存在的偏差，本发明提供了一种实现空间平面化的高速粒径在线测试分析系统，以解决以下技术问题：经取样装置使颗粒由动到静、由空间到平面的转换，使粒径的测量更易于实现，相较于直接对运动颗粒的处理方法，减少了影响因素，使结果具有更高的准确度；对于静止粒径的处理，可以使用较为廉价的光源和工业相机，更省略了传感器、激光器等其他设备，降低了工业应用成本；结构装置较为紧凑，实地操作性更强。

本发明提供了一种实现空间平面化的高速粒径在线测试分析系统，具体流程如附图1所示，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；