一种粉尘沉积检测感应单元、系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种粉尘沉积检测感应单元、系统及方法，该粉尘沉积检测感应单元包括检测孔、积灰斗和称重传感器总成，检测孔开设在除尘管道底部，积灰斗用于积累除尘管道底部的沉积粉尘，积灰斗的底部与称重传感器总成的称重面接触连接，该感应单元可在线连续监测，不需要采集积尘后单独测试重量，实时监测除尘管道积尘厚度。对称重传感器输出信号进行滤波、模数转换、滑动平均、奇异值剔除和振动干扰去除等处理，减小了因测试环境复杂带来的振动干扰和称重传感器本身蠕变特性对测试结果的影响，能准确测试除尘管道内单位面积上的平均积尘厚度，实现提前预知粉尘爆炸的可能性。

An induction unit, system and method for dust deposition detection

【技术实现步骤摘要】
一种粉尘沉积检测感应单元、系统及方法
本专利技术涉及粉尘检测领域，具体涉及一种粉尘沉积检测感应单元、系统及方法。
技术介绍
在如抛光打磨车间、大型粮食加工厂、石材、木材加工厂等生产性粉尘作业场所，为避免粉尘职业危害和粉尘爆炸事故的发生，须对生产性粉尘进行除尘处理，一般采用除尘器对粉尘进行除尘治理；但随之而来带来了安全隐患：除尘管道的粉尘沉积，在出现火源(如静电、摩擦火花等)时会产生剧烈的爆炸，带来非常严重的危害。目前，在管道沉积粉尘的检测方面还没有有效的手段，国家安监总局《严防企业粉尘爆炸五条规定》中规定“必须按标准规范设计、安装、使用和维护通风除尘系统，每班按规定检测和规范清理粉尘，在除尘系统停运期间和粉尘超标时严禁作业，并停产撤人”，标准规定沉积厚度超过1mm时必须清扫。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种粉尘沉积检测感应单元、系统及方法，基于称重原理，解决除尘管道积尘连续监测的难题，以便提前预知粉尘爆炸可能性。为了实现本专利技术的上述目的，根据本专利技术的第一个方面，本专利技术提供了一种粉尘沉积检测感应单元，从上至下包括检测孔、积灰斗和称重传感器总成；检测孔开设在除尘管道底部，在除尘管道底部有粉尘沉积时会积累在积灰斗上；积灰斗的底部与称重传感器总成称重面连接。选择除尘管道水平段区域，在其底部开设检测孔，在除尘管道有粉尘沉积时，本应沉积在检测孔处的粉尘，从检测孔逸出积累在积灰斗里；积灰斗可为碟状或者漏斗状；检测孔的内径要求小于除尘管道内径，在保证测试精度的情况下，检测孔内径尽量小，以减小对除尘管道内气体流动特性的破坏；称重传感器总成包括重量敏感元件以及重力引入机构，重力引入机构的作用主要是将积灰斗及其内的积尘的重力以最佳的作用力点作用在重量敏感元件上，其中重量敏感元件可选择电阻应变式；积灰斗的底部与称重传感器总成称重面连接，使积灰斗内的积尘重量直接作用在称重传感器总成上，能准确将积尘重量信号转换为电压信号，具体连接方式可为螺钉连接；该感应单元工作时，无需关闭除尘系统，可一边通过积灰斗采集积尘，一边将积尘重量信号转变为电压信号送入检测处理单元，能实时监测除尘管道的积尘情况。在本专利技术的一种优选实施方式中，所述积灰斗的开口端靠近且覆盖检测孔。因除尘管道内的粉尘具有一定速度，其从检测孔逸出时轨迹类似抛物线，为使积灰斗完全接收这些粉尘，不跌落在积灰斗开口外，要求积灰斗的开口至少要覆盖检测孔，并且要靠近检测孔设置；优选的，积灰斗的开口口径远大于检测孔孔径。在本专利技术的另种优选实施方式中，所述粉尘沉积检测感应单元还包括竖直设置的导尘管，所述导尘管上端与检测孔连接，下端伸入积灰斗，将检测孔逸出的积尘导入积灰斗。通过导尘管，可避免粉尘跌落在积灰斗开口外的情况，通过导尘管引导积尘使其全部累积在积灰斗上；竖直放置可减少积尘附着在导尘管内壁；导尘管的上端与检测孔连接，连接方式可为螺纹连接，也可为与除尘管道的本体一体成型，也可以为粘接；导尘管的内壁需光滑，不易吸附积尘。在本专利技术的再一种优选实施方式中，所述粉尘沉积检测感应单元还包括密封机构，用于容纳和密封所述积灰斗和称重传感器总成；密封机构从上至下依次包括外接头、密封外壳、防爆密封圈和压紧头；所述外接头为中空结构，上端与导尘管下端连接，下端与密封外壳的上端连接且在连接处设置密封垫；在密封外壳下端开设容纳信号线缆的通孔，在通孔内放置防爆密封圈，并通过压紧头压紧防爆密封圈。为了避免外部环境破坏除尘管道内气体的流动特性，设置密封机构；外接头为中空结构，其与密封外壳配合提供了可容纳积灰斗和称重传感器总成的空间；外接头的上端与导尘管的下端可通过螺纹连接；外接头的下端与密封外壳的上端可通过螺纹连接，为避免连接缝隙对密封性能影响，在连接处增设密封垫；为了引出称重传感器的测试信号，在密封外壳下端开设容纳传感器信号线缆的通孔；为了增加密封性能和防止外部电火花进入除尘管道引起爆炸，在通孔内放置防爆密封圈，并通过压紧头压紧防爆密封圈，压紧头与通孔通过螺纹连接。在本专利技术的再一种优选实施方式中，所述粉尘沉积检测感应单元还包括接地装置，接地装置一端与密封机构连接，另一端与大地连接，避免积尘静电吸附在导尘管内壁上；该接地装置可以是一根金属棒，一端与密封机构焊接，另一端掩埋在大地或与测试环境的公共地连接。为了实现本专利技术的上述目的，根据本专利技术的第二个方面，本专利技术提供了一种粉尘沉积检测系统，包括粉尘沉积检测感应单元、信号检测处理单元和稳压电源；所述信号检测处理单元对粉尘沉积检测感应单元中称重传感器的输出信号进行采集和处理，实时监测沉积粉尘的质量并计算出单位面积的粉尘平均厚度，信号检测处理单元可以为自带A/D采集器的单片机；所述稳压电源为信号检测处理单元采集信号提供电压基准，以提高采集精度。在本专利技术的一种优选实施方式中，所述粉尘沉积检测系统还包括滤波器、模数转换器、显示器和报警器；称重传感器的信号输出线缆与滤波器输入端连接，滤波器输出端与模数转换器的输入端连接，模数转换器的输出端与信号检测处理单元连接，所述稳压电源为模数转换器提供电压基准，显示器和报警器分别与信号检测处理单元连接，信号检测处理单元与模数转换器的控制端连接。滤波器用于滤除称重传感器输出信号中的高频干扰，可选用RC一阶低通滤波器；选用高精度的模数转换器可提高检测精度，用于将称重传感器输出的模拟信号转换为数字信号并传递给信号检测处理单元；可通过信号检测处理单元开启或关闭采样；为了提高采样精度，单独设置一个稳压电源作为模数转换器的参考电源，可通过信号检测处理单元控制稳压电源开启或关闭；信号检测处理单元接收数字信号并进行处理，所述处理包括滑动平均处理、奇异值剔除处理，振动干扰剔除和运算处理等，得到除尘管道单位面积平均积尘厚度；信号检测处理单元控制显示器显示当前除尘管道单位面积上的平均积尘厚度，若大于等于报警阈值，信号检测处理单元控制报警器报警，通知管理人员及时清扫除尘管道，若小于报警阈值，则继续测试。按照国家相关标准规定沉积厚度超过1mm时必须清扫，因此报警阈值小于等于1mm。通过本系统，管理人员通过显示器可实时获知除尘管道内单位面积上的平均积尘厚度，通过报警器可及时获得平均积尘厚度超标警示，并安排人员及时清扫除尘管道。为了实现本专利技术的上述目的，根据本专利技术的第三个方面，提供一种粉尘沉积检测方法，所述方法为：通过粉尘沉积检测感应单元检测除尘管道检测孔处沉积粉尘的质量信号并将质量信号转变成电压信号；通过模数转换器将电压信号转换成数字信号；信号检测处理单元接收数字信号并获取单位面积上的积尘质量，计算出单位面积平均积尘厚度，在连续监测同时，同步进行抗振动及蠕变处理。在本专利技术的一种优选实施方式中，所述抗振动及蠕变处理的方法包括：第一步，根据测试环境，设定参数初值；所述参数包括修正系数、静态测量时间、报警阈值、分段系数和粉尘密度；所述修正系数实现对粉尘沉积检测系统在不同粉尘不同环境下的快速现场校正；所述静态测量时间为无加载时静态测量时间；单位面积平均积尘厚度达到或超过报警阈值时，通过报警告知管理人员及时安排清扫除尘管道；分段系数和粉尘密度用于后续数据处理和计算；称重传感器的测试精度易受温度和湿度等环境因素影响，修正系数可以补偿这些本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种粉尘沉积检测感应单元，其特征在于，从上至下包括检测孔、积灰斗和称重传感器总成；检测孔开设在除尘管道底部，在除尘管道底部有粉尘沉积时会积累在积灰斗上；积灰斗的底部与称重传感器总成称重面连接。

【技术特征摘要】
1.一种粉尘沉积检测感应单元，其特征在于，从上至下包括检测孔、积灰斗和称重传感器总成；检测孔开设在除尘管道底部，在除尘管道底部有粉尘沉积时会积累在积灰斗上；积灰斗的底部与称重传感器总成称重面连接。2.如权利要求1所述的一种粉尘沉积检测感应单元，其特征在于，所述积灰斗的开口端靠近且覆盖检测孔。3.如权利要求1所述的一种粉尘沉积检测感应单元，其特征在于，还包括竖直设置的导尘管，所述导尘管上端与检测孔连接，下端伸入积灰斗，将检测孔逸出的积尘导入积灰斗。4.如权利要求3所述的一种粉尘沉积检测感应单元，其特征在于，还包括密封机构，用于容纳和密封所述积灰斗和称重传感器总成；密封机构从上至下依次包括外接头、密封外壳、防爆密封圈和压紧头；所述外接头为中空结构，上端与导尘管下端连接，下端与密封外壳的上端连接且在连接处设置密封垫；在密封外壳下端开设容纳信号线缆的通孔，在通孔内放置防爆密封圈，并通过压紧头压紧防爆密封圈。5.如权利要求4所述的一种粉尘沉积检测感应单元，其特征在于，还包括接地装置，接地装置一端与密封机构连接，另一端与大地连接，避免积尘静电吸附在导尘管内壁上。6.一种粉尘沉积检测系统，其特征在于，包括权利要求1-5中之一所述的粉尘沉积检测感应单元、信号检测处理单元和稳压电源；所述信号检测处理单元对粉尘沉积检测感应单元中称重传感器的输出信号进行采集和处理，实时监测沉积粉尘的质量并计算出单位面积的平均粉尘厚度，所述稳压电源为信号检测处理单元采集信号提供电压基准。7.如权利要求6所述的粉尘沉积检测系统，其特征在于，还包括滤波器、模数转换器、显示器和报警器；称重传感器的信号输出线缆与滤波器输入端连接，滤波器输出端与模数转换器的输入端连接，模数转换器的输出端与信号检测处理单元连接，所述稳压电源为模数转换器提供电压基准，显示器和报警器分别与信号检测处理单元连接，信号检测处理单元与模数转换器的控制端连接。8.一种粉尘沉积检测方法，其特征在于，包括如下步骤：通过粉尘沉积检测感应单元检测除尘管道检测孔处沉积粉尘的质量信号并将质量信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴付祥，张强，张少华，刘国庆，陈建阁，王杰，李德文，焦敏，赵政，邓勤，惠立锋，李征真，罗小博，晏丹，王俊庭，
申请(专利权)人：中煤科工集团重庆研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆,50