氣力輸送管道中大粒徑顆粒在線自動檢測裝置的製作方法

2023-05-17 00:25:56

專利名稱：氣力輸送管道中大粒徑顆粒在線自動檢測裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於氣固兩相流在線測量裝置範圍，特別涉及一種氣力輸送管道中大粒徑顆粒在線自動檢測裝置，具體說是一種基於聲敏和碰撞雙傳感器的在線自動檢測氣力輸送管道中大粒徑顆粒(如木屑顆粒燃料)的裝置。
背景技術：
近年來，面對化石能源資源日益枯竭、環境汙染日益嚴重以及全球氣候變暖威脅增加的狀況，世界各國許多燃煤電廠開始採用煤粉與生物質共燒或生物質燃燒發電技術，以降低二氧化碳的排放。與煤粉不同，運輸到電廠的生物質燃料通常需要先通過分離器將小粒徑的生物質粉塵(幾個微米至幾十微米)和大粒徑的生物質顆粒(幾個毫米至幾十毫米)分離。分離出的小粒徑粉塵直接作為燃料燃燒，大粒徑顆粒則通過磨粉機研磨成粉塵後燃燒。然而，分離器運行往往難以優化控制，當分離偏離優化運行狀態時，分離後的生物質小粒徑粉塵中會夾雜著大粒徑的顆粒。直接燃燒帶有大粒徑顆粒的生物質粉塵會造成燃燒不完全，燃燒不穩定，熱效率降低，汙染排放增加，甚至被迫停機，給電廠造成重大損失。因此，對電廠生物質粉塵流體中大顆粒生物質的自動在線檢測，有助於提高鍋爐燃燒的安全性及燃燒效率，降低汙染物排放。在現有的在線顆粒粒度測量技術中，比較成熟的採用光學成像裝置，但是其存在鏡頭易汙染，安裝複雜和難維護的缺點。本實用新型通過聲敏和碰撞雙傳感器實現在線自動檢測氣力輸送管道中的大粒徑顆粒。利用磁鐵的磁力作用將傳感器裝置吸附安裝在管道壁上。本發明結構簡單，成本低，容易維護。

實用新型內容本實用新型的目的是針對在現有的在線顆粒粒度測量技術中，比較成熟的採用光學成像裝置，但是其存在鏡頭易汙染，安裝複雜和難維護的缺點而提供一種氣力輸送管道中大粒徑顆粒在線自動檢測裝置，其特徵在於，將聲敏傳感器和碰撞傳感器集成在同一傳感器系統封裝盒內，內置的信號處理板同時對這兩路信號進行調理、採樣和處理，並將傳感器系統封裝盒安裝在氣力輸送管道的彎管處；所述傳感器系統封裝盒底部固定磁鐵塊，磁鐵塊將傳感器系統封裝盒吸附在氣力輸送管道的彎道處。在所述傳感器系統封裝盒內，碰撞傳感器緊貼在系統封裝盒靠管道彎道一邊的內側底部，聲敏傳感器安裝在碰撞傳感器附近，信號處理板固定在聲敏傳感器和碰撞傳感器的一個側面構成傳感器系統。所述碰撞傳感器為壓電陶瓷或者壓電薄膜，以達到長時間連續使用的目的。本實用新型的有益效果是提出一種基於聲敏和碰撞雙傳感器的測量氣力輸送管道中大粒徑顆粒分布的在線自動檢測裝置。該裝置採用聲敏傳感器和碰撞傳感器分別捕捉大粒徑顆粒撞擊管道壁所產生的聲音和震動，並利用時頻分析提取撞擊特徵來檢測大粒徑顆粒。採用高通濾波器對聲音信號和碰撞信號進行預處理，提高信噪比。本實用新型採用雙傳感器集成的形式，兩者互補，提高了檢測的靈敏度和可靠性。並且具有低成本，易安裝，易維護的特點。

圖1為自動檢測裝置的原理結構示意圖；圖中1、氣力輸送管道,2、固體顆粒,3、磁鐵,4、碰撞傳感器， 5、聲敏傳感器,6、信號處理板，7、系統封裝盒。圖2為信號處理板的信號處理流程示意圖。
具體實施方式
本實用新型提供米用聲敏傳感器和碰撞傳感器相結合的一種氣力輸送管道中大粒徑顆粒在線自動檢測裝置。
以下結合附圖對本實用新型的予以說明圖1中，傳感器系統封裝盒7採用磁鐵3吸附安裝在氣力輸送管道I(被測管道)的管道彎道處，在傳感器系統封裝盒7內碰撞傳感器4緊貼在系統封裝盒7靠管道彎道一邊的內側底部，聲敏傳感器5在碰撞傳感器4附近安裝,信號處理板6固定在聲敏傳感器5和碰撞傳感器4的一個側面,構成傳感器系統。為得到更好的信噪比，將傳感器系統封裝盒7安裝在氣力輸送管道I管道彎道處，此處，固體顆粒2由於氣流的作用撞擊到管道內壁，造成管道壁的局部震動和音頻信號尤為明顯劇烈，從而得到更好的信噪比。為了便於安裝並考慮到工業氣力輸送管道通常由鐵質材料製成，系統藉助磁鐵3的磁力作用牢牢吸附於管道外壁上。傳感器系統安裝簡單，無需對管道進行改造或藉助其它輔助機械裝置。聲敏傳感器5用於捕捉顆粒撞擊管道內壁所產生的音頻信號。碰撞傳感器4緊貼安裝於傳感器系統封裝盒7靠被測管道一邊的內側底部，聲敏傳感器5和碰撞傳感器4連接到信號處理板6，以獲得高的撞擊震動感應靈敏度；碰撞傳感器對於顆粒撞擊管道內壁引起的局部震動很敏感，並且不易受到環境噪音影響，但是其空間探測範圍相對較小；而聲敏傳感器的空間探測範圍相對大，卻容易受到環境噪音的影響，因此本發明採用雙傳感器集成的形式，兩者互補，提高了檢測的靈敏度和可靠性。信號處理板6所得到兩路傳感器信號的相應信號處理流程主要包括信號調理，數據採集，數據處理和檢測結果指示(如圖2所示)。首先，信號調理單元對傳感器信號進行模擬放大，抗混疊濾波。接著，數據採集單元對兩路調理後的信號同時進行模數轉換，數字採樣。然後，數據處理單元(微處理器)利用有效顆粒信號與環境信號噪聲在不同頻帶的特徵，採用高通濾波器對信號進行預處理，提高信噪比；並設立最大噪聲幅度閾值和顆粒數目閥值對濾波後的兩路信號進行檢測，若一定時間窗口內任一路信號大於最大噪聲幅度閾值的信號峰值數目大於顆粒數目閥值，則認為氣力輸送管道中存在大粒徑的顆粒，否則，則認為氣力輸送管道中不存在大粒徑的顆粒。最後，檢測結果通過LED/LCD顯示，並且當檢測到存在大粒徑的顆粒時系統會及時顯示。
權利要求1.一種氣力輸送管道中大粒徑顆粒在線自動檢測裝置，其特徵在於，將聲敏傳感器和碰撞傳感器集成在同一傳感器系統封裝盒內，內置的信號處理板同時對這兩路信號進行調理、採樣和處理，並將傳感器系統封裝盒安裝在氣力輸送管道的彎管處。
2.根據權利要求1所述氣力輸送管道中大粒徑顆粒在線自動檢測裝置，其特徵在於， 所述傳感器系統封裝盒底部固定磁鐵塊，磁鐵塊將傳感器系統封裝盒吸附在氣力輸送管道的彎道處。
3.根據權利要求1所述氣力輸送管道中大粒徑顆粒在線自動檢測裝置，其特徵在於， 在所述傳感器系統封裝盒內，碰撞傳感器緊貼在系統封裝盒靠管道彎道一邊的內側底部， 聲敏傳感器安裝在碰撞傳感器附近，信號處理板固定在聲敏傳感器和碰撞傳感器的一個側面構成傳感器系統。
4.根據權利要求1所述氣力輸送管道中大粒徑顆粒在線自動檢測裝置，其特徵在於， 所述碰撞傳感器為壓電陶瓷或者壓電薄膜，以達到長時間連續使用的目的。
專利摘要本實用新型公開屬於氣固兩相流在線測量裝置範圍內的一種氣力輸送管道中大粒徑顆粒在線自動檢測裝置。首先將聲敏傳感器和碰撞傳感器集成在同一傳感器系統封裝盒內，並將傳感器系統封裝盒安裝在氣力輸送管道的彎管處，內置的信號處理板同時對這兩路信號進行調理、採樣和處理，利用聲敏傳感器和碰撞傳感器分別捕捉大粒徑顆粒撞擊管道壁所產生的聲音和震動，採用時域分析和頻域分析相結合的方法，抑制聲敏信號和碰撞信號中包含的環境噪聲，提取大粒徑顆粒撞擊管道壁的信號特徵，來達到有效檢測大粒徑顆粒的目的。並且具有低成本，易安裝，易維護的特點。
文檔編號G01N15/02GK202854012SQ201220473819
公開日2013年4月3日 申請日期2012年9月17日 優先權日2012年9月17日
發明者閆勇, 孫多 申請人:華北電力大學