[发明专利]基于数字图像技术的水煤浆流动性测定仪及测定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水煤浆流动性测定仪及测定方法，特别是关于一种基于数字图像技术的水煤浆流动性测定仪及测定方法，属于水煤浆技术领域。

背景技术

水煤浆是由煤、水和添加剂组成的煤基流体燃料和气化原料，可用于工业锅炉、窑炉和电站锅炉的燃烧发电或供气，亦可用于煤气化生产合成氨、甲醇、烯烃、油品和天然气等化工产品。据不完全统计，截止到2015年底，我国燃料水煤浆用量已达3000万吨/年，气化水煤浆用量已突破1亿吨/年。水煤浆的流变特性是水煤浆制备、输送、雾化和燃烧、气化的基本特性，是影响实际生产的重要指标，其受煤粒间的相互作用，煤粒和水、化学添加剂的作用以及高浓度下煤粒形成的网络结构等因素的影响，不同煤质、不同浓度、不同添加剂及不同粒度级配的浆体表现出的流变性有着巨大的差异。水煤浆的流动性是其流变特性的一种重要表现形式，也是衡量水煤浆质量的重要指标之一，对水煤浆的传输、存储与雾化起着关键作用，它决定着泵送功率、管道流动的压力损失、雾化的质量，因此对工程应用极其重要。

目前大多数水煤浆生产企业习惯于用表观粘度的大小来说明浆体流动性的好坏，而表观粘度的测量方法是直接从常规牛顿流体的测量方法中引用的，该方法对于流态较好、粒度较细、整体较均匀的燃料水煤浆有一定的适用性，但是用于流态较差、粒度较粗的气化水煤浆测定时，测定结果偏差较大，不仅无法反映气化水煤浆的真实粘度值或流动性，而且还常常出现煤浆粘度高流动性反而好的情况。因此，表观粘度的测量方法不具有实际指导意义。现有技术中也有一些研究单位及企业意识到了这种情况，改为人工手动判断浆体流态，根据物料自然流下时的间断状态，把其流动性分为B、B+、C等几个等级，这种方法虽然适合水煤浆流动性的判断，但是存在着较大的人工操作误差，判断的结果受操作人员的操作手法、试验经验及主观意识的影响较大，在应用过程中很容易引起争议，并且当浆体流态仅有细微差别时，不能从数值量化的角度来加以区分。对于水煤浆流动性的测定，要求操作简便易行、去除人为因素干扰、能够进行数值量化以便于区分、对于实际生产及应用具有指导意义。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够进行数值量化以便于区分的基于数字图像技术的水煤浆流动性测定仪及测定方法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种基于数字图像技术的水煤浆流动性测定仪，其特征在于，该测定仪包括底座、料盘、垂直支架、机械臂导轨、动力装置、机械臂夹持装置、容器、拍摄装置和控制装置；所述底座顶部开设有凹槽，所述凹槽内固定设置有用于承载释放后水煤浆的所述料盘，所述底座顶部一侧固定设置所述垂直支架，所述垂直支架上滑动设置所述机械臂导轨，所述机械臂导轨固定连接所述动力装置的输出端，所述机械臂夹持装置的一端固定连接所述机械臂导轨，所述机械臂夹持装置的另一端夹持固定用于容纳水煤浆的所述容器，所述垂直支架上还固定连接所述拍摄装置，所述拍摄装置电连接固定设置在所述垂直支架上的所述控制装置。

进一步地，所述底座底部固定设置调平螺母。

进一步地，所述垂直支架上还固定连接一测温传感器，所述测温传感器电连接所述控制装置。

进一步地，测试前，所述料盘内放置有用于对所述水煤浆流动性测定仪进行校准的标准板，所述标准板是由对比度较强的带有容易辨识的已知尺寸和面积的标准图形构成。

进一步地，所述标准板采用边长为400mm的正方形，所述标准板是由黑白相间的边长均为80mm的正方形组成；或者所述标准板采用边长为200mm的正方形，所述标准板是由黑白相间的等腰三角形组成，所述等腰三角形的两腰为50mm。

进一步地，所述料盘采用浅色光滑金属板或钢化玻璃板。

为实现上述目的，本发明还采取以下技术方案：一种基于数字图像技术的水煤浆流动性测定方法，其特征在于包括如下步骤：1)测试前，通过标准板对固定高度、固定倾斜度的拍摄装置在该标准板平面上的成像数据进行修正，获得修正系数曲面z＝G(x，y)，修正完成后，取走标定板；2)将待测水煤浆物料装填到固定容积的容器内，使待测水煤浆物料充满容器；3)利用机械臂导轨带动机械臂夹持装置使容器匀速提升，待测水煤浆物料被自然释放逐渐在料盘上摊开；4)容器被提升一定时间后，拍摄装置开始对料盘进行连续拍照，测温传感器检测物料温度，并根据步骤1)中得到的修正系数曲面z＝G(x，y)对实际测量目标的成像进行有效像素的逐一修正，根据计算出各时刻拍摄对象的真实面积值，即水煤浆物料在某个温度下所对应的瞬时摊开面积；5)根据待测水煤浆物料的瞬时摊开面积对水煤浆的流动性进行定性和/或定量分析。