管道煤粉粒径测量装置及测量方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及数字全息技术，旨在提供一种管道煤粉粒径测量装置及测量方法。该方法是由采样嘴采集煤粉输送管道中的气体，使洁净空气与取样气体混合形成混合气体，并作为被测样本送入稀释腔中；激光器和空间滤波器组合产生准直激光，通过稀释腔的激光通道投射在CCD相机上；对CCD相机获取的全息图像进行处理，得到被测样品的浓度和粒径分布信息，再根据被测样本的稀释比例换得到取样气体中煤粉浓度和粒径分布数据。本发明专利技术可以同时实现管道内煤粉颗粒粒径和浓度的在线定量测量。该装置操作简单，自动化程度较高，测量过程无需人为干预；通过电脑计算可以给出接近实时的测量结果，节省人力物力，方便锅炉燃煤设备的日常运行监测和维护工作。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种数字全息技术，具体涉及的是一种基于激光照明和CCD相机图像记录的外置式管道煤粉颗粒粒径的在线测量装置及测量方法。
技术介绍
火力发电厂的煤炭通常需要使用磨煤机将原煤进行粉碎，制成煤粉。因为经过粉碎后的煤炭燃烧特性好，煤粉颗粒群越细易着火、燃烧完全，可减少不完全燃烧的损失。此外，颗粒愈细，愈易于响应气流流动，炉内燃料分布均匀，燃烧稳定，利于调节炉内燃烧的不稳与火焰分布不均热损失小。但将煤粉颗粒粉碎的越小，其粉碎过程中的耗电量增加，磨煤机内磨煤部件磨损增大（特别是球磨机），增加维护量。同时，超细煤粉容易粉尘飞扬，导致的煤粉损失增大。实现一次风管煤粉粒径的在线测量，对于维持锅炉高效安全运行具有重要意义。目前火力发电厂常用的一次风管煤粉粒径测量方式主要是取样测量法，需要将煤粉从管道中取样，并通过不同孔径的筛子筛分，得到不同粒径煤粉的质量分数从而得到煤粉粒径分布，所述的取样测量法操作步骤繁杂且实时性不高，不能满足磨煤机实时调节的需求；目前已有的在线测量技术主要有光脉动法，利用煤粉通过测量区引起的光信号的脉动，根据Mie散射理论反演测量煤粉粒径，但是所述方法只能测量煤粉粒度的平均粒径，不能定量测量煤粉的粒径分布，不能满足火电厂经济高效运行的要求。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种管道煤粉粒径测量装置及测量方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：提供一种管道煤粉粒径测量装置，包括取样模块，该装置还包括空气配送模块、激光测量模块和负压模块；其中，取样模块包括由管路依次连接的采样嘴、流量计和阀门；空气配送模块包括用于生成洁净空气的零气发生器，其出口管路分为两路：一路管路接至激光测量模块中，用于提供光学窗口保护气；另一路管路上设流量计和阀门，且与取样模块的出口管路相接，使洁净空气与取样气体混合形成混合气体，并作为被测样本送入激光测量模块中；所述激光测量模块包括依次布置的激光器、空间滤波器、稀释腔和CCD相机，激光器和空间滤波器组合用于产生准直激光；稀释腔的壳体内部为中空腔体，其一端设有用于引入混合气体的主进气口，相对方向的另一端设出气口，出气口通过管路接至负压模块；在稀释腔的两侧的相对壳体上，各设置一个光学窗口作为激光通道，激光通道与混合气体的流经通道是相互垂直的；所述负压模块包括一个用于生成负压的采样泵，稀释腔的出气口通过管路依次接于过滤器和采样泵的入口端。本专利技术中，所述取样模块中的流量计是皮托管流量计；所述阀门是手动阀门或电动阀门，能控制管道内气体的流量。本专利技术中，在激光器、空间滤波器、光学窗口、CCD相机和稀释腔上均设有匹配的螺纹，各部件之间通过螺纹实现相互连接。本专利技术中，所述稀释腔的壳体是塑料或金属材质的壳体，其形状为长方体。本专利技术中，所述稀释腔中设吹气管；吹气管的一端接至零气发生器的出口管路，另一端封闭，在靠近光学窗口位置的吹气管上设有多个吹气孔。本专利技术进一步提供了利用前述装置的管道煤粉粒径测量的方法，包括：由采样嘴采集煤粉输送管道中的气体，并通过阀门控制取样气体的流量；使洁净空气与取样气体混合形成混合气体，并作为被测样本送入稀释腔中；采样泵形成负压，使被测样本在稀释腔中流动；激光器和空间滤波器组合产生准直激光，通过稀释腔上两个光学窗口形成的激光通道投射在CCD相机上，激光通道与混合气体的流经通道是相互垂直的；对CCD相机获取的全息图像进行处理，得到被测样品的浓度和粒径分布信息，再根据被测样本的稀释比例换得到取样气体中煤粉浓度和粒径分布数据。本专利技术中，所述采样嘴能连续、稳定地进行等速采样；所述等速采样是指，采样嘴能根据预测流速法、皮托管平行采样法或瞬时压力零点平衡法进行工作。本专利技术中，所述洁净空气与取样气体按5:1～20:1的比例混合形成混合气体。专利技术原理描述：本专利技术中的采样头能进行等速采样。所述的零气发生器产生洁净空气，大部分空气与样气按预定比例混合稀释，小部分作为保护气体，防止所述的光学窗口被煤粉污染。激光器能够发出稳定单色光，可以是红色、绿色或者其他颜色的光。与空间滤波器产生准直激光，通过所述的光学窗口入射到稀释后的样气上，CCD相机通过另一端的光学窗口对产生的全息图像进行捕捉，全息图导入计算机进行处理。含煤粉气体经所述的过滤材料过滤之后，由所述的采样泵排出。所述全息图包含了颗粒的空间信息，通过对所述全息图像的进一步处理得到所述样品的浓度、粒径分布信息。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1、本专利技术涉及数字全息装置，可以同时实现管道内煤粉颗粒粒径和浓度的在线定量测量。该装置操作简单，自动化程度较高，测量过程无需人为干预；2、本专利技术采用数字全息的方法，电脑计算可以给出接近实时的测量结果，节省人力物力，方便锅炉燃煤设备的日常运行监测和维护工作。附图说明图1管道煤粉粒径测量装置气路图；图2管道煤粉粒径测量装置稀释腔结构示意图；图中1．采样嘴，2．流量计，3．阀门，4．皮托管，5．零气发生器，6．稀释腔，7．激光器，8．空间滤波器，9．光学窗口，10．CCD，11．过滤器，12．采样泵，13．主进气口，14．吹气管，15．吹气孔，16．壳体，17．出气口。具体实施方式下面结合附图进行更进一步的详细说明：本专利技术中的管道煤粉粒径测量装置，包括取样模块Ⅰ、空气配送模块Ⅱ、激光测量模块Ⅲ和负压模块Ⅳ。取样模块Ⅰ包括由管路依次连接的采样嘴1、流量计2和阀门3；采样嘴1能连续、稳定地进行等速采样。所述等速采样是指，采样嘴1能根据预测流速法、皮托管平行采样法或瞬时压力零点平衡法进行工作。图1中的采样嘴1是根据皮托管平行采样法进行工作的，因此流量计2是皮托管流量计，另行配置了皮托管4。阀门3可采用手动阀门或电动阀门，用于控制管道内气体的流量。空气配送模块Ⅱ包括用于生成洁净空气的零气发生器5，其出口管路分为两路：一路管路接至激光测量模块Ⅲ中，用于提供光学窗口9所用的保护气（防止光学窗口9被煤粉污染）；另一路管路上设流量计和阀门，且与取样模块的出口管路相接，使洁净空气与取样气体混合形成混合气体，并作为被测样本送入激光测量模块Ⅲ中；此处的阀门同样能用于控制管道内气体的流量。激光测量模块Ⅲ包括依次布置的激光器7、空间滤波器8、稀释腔6和CCD相机10，激光器7和空间滤波器8组合用于产生准直激光；稀释腔6的壳体内部为中空腔体，其一端设有用于引入混合气体的主进气口13，相对方向的另一端设出气口17，出气口17通过管路接至负压模块Ⅳ；在稀释腔6的两侧的相对壳体上，各设置一个光学窗口9作为激光通道，激光通道与混合气体的流经通道是相互垂直的；激光测量模块Ⅲ的各部件上均设有匹配的螺纹，通过螺纹实现相互连接（或通过转接口连接）。稀释腔6的壳体可选塑料或金属材质，其形状为长方体，应考虑密封性问题。稀释腔6中设吹气管14；吹气管14的一端接至零气发生器5的出口管路，另一端封闭，在靠近光学窗口9位置的吹气管14上设有多个吹气孔15。负压模块Ⅳ包括一个用于生成负压的采样泵12，稀释腔6的出气口17通过管路依次接于过滤器11和采样泵12的入口端。利用前述装置的管道煤粉粒径测量的方法，包括：由采样嘴1采集煤粉输送管道中的气体，并通过阀门3控制取样气体的流量；使洁净空气与取样气体按5:1～2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种管道煤粉粒径测量装置，包括取样模块，其特征在于：该装置还包括空气配送模块、激光测量模块和负压模块；其中，取样模块包括由管路依次连接的采样嘴、流量计和阀门；空气配送模块包括用于生成洁净空气的零气发生器，其出口管路分为两路：一路管路接至激光测量模块中，用于提供光学窗口保护气；另一路管路上设流量计和阀门，且与取样模块的出口管路相接，使洁净空气与取样气体混合形成混合气体，并作为被测样本送入激光测量模块中；所述激光测量模块包括依次布置的激光器、空间滤波器、稀释腔和CCD相机，激光器和空间滤波器组合用于产生准直激光；稀释腔的壳体内部为中空腔体，其一端设有用于引入混合气体的主进气口，相对方向的另一端设出气口，出气口通过管路接至负压模块；在稀释腔的两侧的相对壳体上，各设置一个光学窗口作为激光通道，激光通道与混合气体的流经通道是相互垂直的；所述负压模块包括一个用于生成负压的采样泵，稀释腔的出气口通过管路依次接于过滤器和采样泵的入口端。

【技术特征摘要】
1.一种管道煤粉粒径测量装置，包括取样模块，其特征在于：该装置还包括空气配送模块、激光测量模块和负压模块；其中，取样模块包括由管路依次连接的采样嘴、流量计和阀门；空气配送模块包括用于生成洁净空气的零气发生器，其出口管路分为两路：一路管路接至激光测量模块中，用于提供光学窗口保护气；另一路管路上设流量计和阀门，且与取样模块的出口管路相接，使洁净空气与取样气体混合形成混合气体，并作为被测样本送入激光测量模块中；所述激光测量模块包括依次布置的激光器、空间滤波器、稀释腔和CCD相机，激光器和空间滤波器组合用于产生准直激光；稀释腔的壳体内部为中空腔体，其一端设有用于引入混合气体的主进气口，相对方向的另一端设出气口，出气口通过管路接至负压模块；在稀释腔的两侧的相对壳体上，各设置一个光学窗口作为激光通道，激光通道与混合气体的流经通道是相互垂直的；所述负压模块包括一个用于生成负压的采样泵，稀释腔的出气口通过管路依次接于过滤器和采样泵的入口端。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述取样模块中的流量计是皮托管流量计；所述阀门是手动阀门或电动阀门，能控制管道内气体的流量。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在激光器、空间滤波器、光学窗口、CCD相机和稀释腔上均设有匹配的螺...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴学成，岑可法，陈玲红，邱坤赞，周永刚，周昊，赵亮，吴凯，薛志亮，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33