CN107589053A - 自动取样煤粉细度在线测量方法及测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自动取样煤粉细度在线测量方法：通过控制机构驱动取样枪伸入煤粉管道，并控制抽气机构负压抽吸实现煤粉颗粒取样，煤粉颗粒在旋风分离器作用下被收集；将收集的煤粉颗粒由控制机构控制经煤粉颗粒处理机构处理成薄面下落的煤粉流体，通过图像采集机构采集图片，并由图像处理单元从图片中分析出煤粉颗粒大小分布；由控制机构控制煤粉回收机构回收图像采集机构采集完的煤粉颗粒至原煤粉管道；测量装置包括采集煤粉颗粒的取样机构、抽气机构、煤粉颗粒处理机构、采集煤粉颗粒图片的图像采集机构及回收煤粉颗粒的煤粉回收机构。本发明可在线实时测量煤粉细度，不需人参与检测，省时省力，测量精度高，耐污染，可长时间使用。
Description
技术领域
本发明涉及煤粉细度测量技术领域，尤其涉及一种采用自动取样煤粉细度在线测量方法及测量装置。
背景技术
能源和坏境是人类赖以生存的物质基础，随着科学技术的高速发展，人类社会生活水平的提高，必然需要消耗更多的能源，这使得我们能源产业特别是发电企业迫切地需要提高燃烧效率，提高高效清洁的能源供应；同时全球气候环境变暖、超低排放标准的实施，要求发电企业提高燃煤效率，降低排放。
煤粉粒径检测是火力发电燃烧参数检测的一个特别重要的部分，检测结果不仅直接影响到煤粉颗粒在锅炉里燃烧的稳定性和安全性，而且与提高煤粉燃烧效率、降低污染气体排放和减少排放有密切关系。
煤粉粒径过粗，首先煤粉颗粒点火温度变高，点火变难，造成炉膛火焰中心向上偏移，这使得炉膛内壁容易结焦，影响导热。其次过大颗粒煤粉在锅炉里面不能完全稳定的燃烧，这使得机械不完全燃烧损失增大、排放增大。煤粉粒径过细，制粉系统的磨煤机磨煤能耗的增加，不利于提高电厂的发电效益。煤粉粒径检测对增加燃煤稳定性、发电厂安全性、提高发电效益和降低污染物排放有着积极的作用，也是积极响应国家全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作，有着非常重要的意义。
传统的，应用煤粉取样方式从一次风管中取出煤粉样品，再到实验室进行筛分计算得出煤粉细度分布，这种方法是大家普遍认可的一种检测煤粉细度分布的方法。但是这种方法存在一定的滞后性，筛分法不仅需要很长的时间，而且耗费人力；取样煤粉只能代表煤粉管道中一定时间内流过的煤粉，因为燃煤电厂往往会使用不同的煤种发电和制粉系统的制粉能力也会随时间发生变化。可见，筛分法无法应用于在线实时监测煤粉细度分布。
现阶段，缺少一种能在线检测煤粉细度分布的有效手段。在线实时检测煤粉细度变化，进而指导磨煤机工作，调整锅炉配风比，实现煤粉完全燃烧，减少污染物的排放，增加电厂能源效益。
近年来也出现一些在线检测方法，包括声学法、静电法和光学法。相较于其他测量方法，光学法具有测量结果直观、后续处理简单、测量精度高的优点。然而，也存在一个显著的问题--在带粉运行的情况下，微细粉体颗粒容易污染光学探头，从而使得光学探头难以获得有效的测量信号，这成为限制光学测量方法在工业应用的一个瓶颈问题。目前，一般在微细粉体颗粒污染光学探头后，采用直接更换光学探头或拆卸光学探头进行手工清理。这种方案成本较高，且不利于实现粉体参数的连续在线测量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种自动取样煤粉细度在线测量方法及测量装置，其可以在线实时测量煤粉细度，不需要人参与检测过程，省时省力，测量精度高，耐污染，可长时间使用。
为了实现上述目的，本发明提供一种自动取样煤粉细度在线测量方法，其包括如下步骤：
（1）采用等速取样方式通过控制机构驱动取样枪伸入煤粉管道内，通过控制机构控制抽气机构负压抽吸实现煤粉颗粒的等速取样，煤粉颗粒在旋风分离器作用下被收集；
（2）将步骤（1）收集的煤粉颗粒由所述控制机构控制经煤粉颗粒处理机构处理成薄面下落的低流速低浓度的煤粉流体，通过图像采集机构采集其图片，并由图像处理单元从图片中分析出煤粉颗粒大小的分布；
（3）通过所述控制机构控制煤粉回收机构回收图像采集机构采集完的煤粉颗粒至原煤粉管道。
优选地，所述步骤（2）中从煤粉管道采集的煤粉颗粒由所述控制机构控制经旋风分离器分离后、经煤粉颗粒处理机构的煤粉分散器吹散并通过气流携带至煤粉沉降器达到低流速、低浓度状态后，形成薄面下落的煤粉流体下落至图像采集机构处进行图像采集。
一种自动取样煤粉细度在线测量装置，其中包括：
取样机构：由控制机构控制采集煤粉管道内的煤粉颗粒，包括一端伸入煤粉管道内的取样枪；
抽气机构：由控制机构控制将煤粉管道内的煤粉颗粒抽进所述取样枪的取样管内腔，其抽气压力可改变取样管内的煤粉流速，保证煤粉管道内煤粉流速与取样管内煤粉流速相等；
煤粉颗粒处理机构：由控制机构控制将采集的煤粉颗粒处理成薄面下落的煤粉流体；
图像采集机构：设置于薄面下落的煤粉流体下方，由控制机构控制拍摄并保存薄面下落的煤粉颗粒图片，并从采集的图片中计算颗粒大小的分布，从而分析出煤粉细度分布；
煤粉回收机构：由控制机构控制将图像采集机构采集完的煤粉颗粒回收至原煤粉管道。
优选地，所述取样机构还包括旋风分离器，所述旋风分离器的进口端通过管路与取样枪的出口端连通，所述旋风分离器的出口端通过管路与煤粉装载器的进口端连通，所述煤粉装载器的出口端通过管路与煤粉取样罐连通，所述取样枪、煤粉装载器分别通过第一电动执行器、第二电动执行器与所述控制机构电连接。
优选地，所述取样枪伸入煤粉管道的取样探头端和取样枪位于煤粉管道外的取样管上分别安装有静电传感器，两个所述静电传感器与所述控制机构电连接，通过两个所述静电传感器分别测量出煤粉管道和取样管内的煤粉流速，由所述控制机构通过两个煤粉流速之差来控制所述抽气机构的抽气压力，从而改变取样管内的煤粉流速，保证两个煤粉流速相等，实现等速取样。
优选地，所述抽气机构包括抽气器，所述抽气器的负压端通过管路与所述旋风分离器连接，所述抽气器的压缩空气端与负压调节器连接，所述负压调节器与所述控制机构电连接，所述负压调节器的调节开度由煤粉管道内的煤粉流速与样管内煤粉流速之差来控制。
优选地，还包括乏气回吹管，所述乏气回吹管安装于煤粉管道与抽气器的出口端之间。
优选地，所述煤粉颗粒处理机构包括煤粉分散器，所述煤粉分散器通过管路与所述煤粉装载器连接，所述煤粉分散器通过管路与煤粉沉降器连接，所述煤粉沉降器的出口端下方设有所述图像采集机构。
优选地，所述煤粉回收机构包括第一煤粉吸收回吹器，所述第一煤粉吸收回吹器位于所述图像采集机构的下方，且其进口端正对所述煤粉沉降器的出口端，所述第一煤粉吸收回吹器通过回吹管与煤粉管道内腔相通。
优选地，所述煤粉沉降器上端与一煤粉回收管连通，所述煤粉回收管的出口端的正下方设置有第二煤粉吸收回吹器。
优选地，所述图像采集机构包括图像采集系统和平行背光源，所述图像采集系统和平行背光源设置于煤粉沉降器下方的两侧且正对设置，所述图像采集系统与平行背光源分别与图像处理单元电连接，所述图像处理单元与所述控制机构电连接，所述图像采集系统用于拍摄从所述煤粉沉降器下落的煤粉颗粒图像，由所述图像处理单元通过图像处理算法实时运行，计算出煤粉颗粒大小分布，从而统计分析出煤粉细度。
采用上述方案后，本发明自动取样煤粉细度在线测量方法及测量装置具有以下优益效果：
1、与传统筛分法相比，本发明具有实时性好的优点，本发明的测量装置直接安装在煤粉管道上，可在线实时测量煤粉细度；
2、本发明对煤粉管道内的煤粉流速和取样管内的煤粉流速直接测量，调节相应的负压调节器，实现等速取样，等速取样调节在整个取样过程中持续的进行，在煤粉管道内径上煤粉流速差异较大时，本方法依然适用，是真正意义下的等速取样，且样品更具有代表性；
3、本发明通过控制机构的PLC控制单元控制取样机构、抽气机构、煤粉颗粒处理机构、图像采集机构及煤粉回收机构工作，整个测量过程无需人为干预，自动化强度高；
4、通过图像采集系统获取高质量的煤粉颗粒图像，通过快速颗粒图像粒度识别，计算出煤粉细度，做统计分析得出煤粉细度分布；通过特定的光路布置，使平行背光源消除景深的影响，提高测量精度；
5、本发明测量完的煤粉颗粒通过第一、二煤粉吸收回吹器分别直接回吹到煤粉管道内，不存在煤粉的泄露，实现零污染。
附图说明
图1为本发明自动取样煤粉细度在线测量装置实施例一结构示意图；
图2为本发明自动取样煤粉细度在线测量装置实施例二结构示意图；
图3为本发明自动取样煤粉细度在线测量装置实施例三结构示意图。
具体实施方式
下面根据附图所示实施方式阐述本发明。此次公开的实施方式可以认为在所有方面均为例示，不具限制性。本发明的范围不受以下实施方式的说明所限，仅由权利要求书的范围所示，而且包括与权利要求范围具有同样意思及权利要求范围内的所有变形。
下面结合具体实施例阐述本发明自动取样煤粉细度在线测量装置的结构。
如图1所示为本发明自动取样煤粉细度在线测量装置实施例一结构示意图，包括：
取样机构：由控制机构控制采集煤粉管道1内的煤粉颗粒，包括一端伸入煤粉管道1内的取样枪2和旋风分离器3，取样枪2包括取样管4，取样管4内嵌陶瓷。取样管4的一端伸入煤粉管道1内，该伸入端上设置有取样探头5，取样探头5上设置有取样孔，取样管4的另一端通过软管6及不锈钢制成的第一管路连接旋风分离器3，取样管4上安装有第一电动阀门7，取样枪2的末端与第一电动执行器13电连接，该第一管路靠近软管6的部位上通有气源S1，第一管路上连接有第二电动阀门8，旋风分离器3的出口端通过管路与煤粉装载器9的进口端连通，管路上安装有第三电动阀门10，该第三电动阀门10采用电动球阀。煤粉装载器9的出口端通过管路与煤粉取样罐11连通，该管路上安装有第四电动阀门12，煤粉装载器9与第二电动执行器29电连接。取样枪2伸入煤粉管道1的取样探头5前端以及位于煤粉管道1外的取样管4上分别安装有第一静电传感器14和第二静电传感器15，第一静电传感器14和第二静电传感器15均与控制机构电连接，通过第一静电传感器14和第二静电传感器15分别测量出煤粉管道1内的煤粉流速VO和取样管4内的煤粉流速V1，由控制机构通过两个煤粉流速VO、V1之差ΔV来控制抽气机构的抽气压力，从而改变取样管4内的煤粉流速V1，保证两个煤粉流速V0、V1相等，实现等速取样。取样探头5上设置有取样孔，取样探头5通过取样孔可采集煤粉管道1的各取样点，取样点为煤粉管道1横截面分成的多个等面积同心圆环与直径的交点，煤粉管道1上安装有流动检测传感器34，用于实时检测煤粉管道1内是否有煤粉颗粒流动；
抽气机构：由控制机构将煤粉管道1内的煤粉颗粒抽进取样枪2的取样管4的内腔，其抽气压力可改变取样管4内的煤粉流速V1，保证煤粉管道1内的煤粉流速V0与取样管4内的煤粉流速V1相等，抽气机构包括抽气器16，抽气器16的负压端通过不锈钢材料制成的第二管路与旋风分离器3连接，抽气器16的压缩空气端与负压调节器17的出气端连接，负压调节器17的进气端通过管路与气源S2连通，负压调节器17与控制机构电连接，负压调节器17的调节开度由煤粉管道1内的煤粉流速V0与取样管4内煤粉流速V1之差ΔV来控制，通过调节ΔV，保证VO=V1；
煤粉颗粒处理机构：由控制机构控制将采集的煤粉颗粒处理成薄面下落的煤粉流体，煤粉颗粒处理机构包括煤粉分散器20，该煤粉分散器20与气源S3相通。煤粉分散器20通过管路与煤粉装载器9连通，煤粉装载器9与第二电动执行器29电连接，煤粉分散器20通过管路与煤粉沉降器21连通，煤粉沉降器21的出口端安装有第一流体控制器22，煤粉沉降器21的出口端下方设有图像采集机构；
图像采集机构：设置于薄面下落的煤粉流体下方，由控制机构控制拍摄并保存薄面下落的煤粉颗粒图片，并从采集的图片中计算出煤粉颗粒大小的分布，从而分析出煤粉细度分布，图像采集机构包括图像采集系统26和平行背光源27，图像采集系统26和平行背光源27设置于煤粉沉降器21下方的两侧且呈水平正对设置，图像采集系统26与平行背光源27分别与图像处理单元35电连接，图像采集系统26用于拍摄从煤粉沉降器21下落的煤粉颗粒图像，本实施例图像采集系统26采用高分辨率的CCD相机配备远心工业镜头，获取高质量的煤粉颗粒图片，通过快速颗粒图片粒度识别，由图像处理单元35通过图像处理算法实时运行，计算出煤粉颗粒大小分布，从而统计分析出煤粉细度。通过特定的光路布置，平行背光源27消除景深的影响，提高了测量精度；
煤粉回收机构：由控制机构控制将图像采集机构采集完的煤粉颗粒回收至原煤粉管道1。煤粉回收机构包括与气源S4相通的第一煤粉吸收回吹器30，第一煤粉吸收回吹器30位于图像采集机构的下方，且其进口端正对煤粉沉降器21的出口端，第一煤粉吸收回吹器30通过回吹管31与煤粉管道1内腔相通，回吹管31上安装有第七电动阀门33。第一煤粉吸收回吹器30将图像采集机构采集完的煤粉颗粒送回原煤粉管道1，实现图像采集系统26、平行背光源27的长时间清洁干净；
控制机构，控制机构包括PLC控制单元28，PLC控制单元28分别与第一静电传感器14、第二静电传感器15、第一电动执行器13、负压调节器17、第二电动执行器29、图像采集系统26、第一电动阀门7、第二电动阀门8、第三电动阀门10、第四电动阀门12、第七电动阀门33、图像处理单元35电连接，通过PLC控制单元28分别控制取样机构、抽气机构、煤粉颗粒处理机构、图像采集机构及煤粉回收机构工作。
本实施例自动取样煤粉细度在线测量装置的在线测量方法，包括如下步骤：
（1）通过PLC控制单元28驱动取样枪2伸入煤粉管道1内，通过PLC控制单元28控制抽气机构的负压调节器17负压抽吸实现煤粉颗粒的取样,煤粉颗粒在旋风分离器3的作用下被收集，其采用等速取样方式采集煤粉颗粒，即分别在取样枪2的取样探头5及取样管4上安装第一静电传感器14和第二静电传感器15，通过第一静电传感器14和第二静电传感器15分别测量出煤粉管道1和取样管4内的煤粉流速V0、V1，由PLC控制单元28通过两个煤粉流速之差ΔV来控制抽气机构的抽气压力，从而改变取样管4内的煤粉流速V1，保证两个煤粉流速V0、V1相等，实现等速取样；
（2）将步骤（1）收集的煤粉颗粒由控制机构控制经煤粉颗粒处理机构处理成薄面下落的低流速低浓度的煤粉流体，其过程为：从煤粉管道1采集的煤粉颗粒由PLC控制单元28控制经旋风分离器3分离后、经煤粉颗粒处理机构的煤粉分散器20吹散并通过气流携带至煤粉沉降器21达到低流速、低浓度状态后，形成薄面下落的煤粉流体下落至图像采集机构处进行图像采集，由PLC控制单元28控制通过图像采集机构采集图片，并由图像处理单元35从图片中分析出煤粉颗粒大小的分布；
（3）通过PLC控制单元28控制煤粉回收机构的第一煤粉吸收回吹器30回收图像采集机构采集完的煤粉颗粒，吸收进煤粉回吹管31内并送回原煤粉管道1内。
如图2所示为本发明自动取样煤粉细度在线测量装置实施例二结构示意图，其大部分结构与上述实施例一的结构相同，相同之处不再赘述，不同之处是：煤粉沉降器21的上端与由不锈钢材料制成的煤粉回收管23的进口端连通，煤粉回收管23的出口端安装有第二流体控制器24，煤粉回收管23上安装有第六电动阀门25，工作时，第一煤粉吸收回吹器30用于将图像采集机构采集完的煤粉颗粒送回原煤粉管道1，第二煤粉吸收回吹器32用于将风和极少量的煤粉从煤粉回收管23、经过第二煤粉吸收回吹器32被吸收回吹；整体不存在任何的漏煤粉地方，实现图像采集系统26、平行背光源27的长时间清洁干净。
如图3所示为本发明自动取样煤粉细度在线测量装置实施例三结构示意图，包括：
取样机构：由控制机构控制采集煤粉管道1内的煤粉颗粒，包括一端伸入煤粉管道1内的取样枪2和旋风分离器3，取样枪2包括取样管4，取样管4内嵌陶瓷。取样管4的一端伸入煤粉管道1内，该伸入端上设置有取样探头5，取样探头5上设置有取样孔，取样管4的另一端通过软管6及不锈钢制成的第一管路连接旋风分离器3，取样管4上安装有第一电动阀门7，取样枪2的末端与第一电动执行器13电连接，该第一管路靠近软管6的部位上通有气源S1，第一管路上连接有第二电动阀门8，旋风分离器3的出口端通过管路与煤粉装载器9的进口端连通，管路上安装有第三电动阀门10，该第三电动阀门10采用电动球阀。煤粉装载器9的出口端通过管路与煤粉取样罐11连通，该管路上安装有第四电动阀门12，煤粉装载器9与第二电动执行器29电连接。取样枪2伸入煤粉管道1的取样探头5前端以及位于煤粉管道1外的取样管4上分别安装有第一静电传感器14和第二静电传感器15，第一静电传感器14和第二静电传感器15均与控制机构电连接，通过第一静电传感器14和第二静电传感器15分别测量出煤粉管道1内的煤粉流速VO和取样管4内的煤粉流速V1，由控制机构通过两个煤粉流速VO、V1之差ΔV来控制抽气机构的抽气压力，从而改变取样管4内的煤粉流速V1，保证两个煤粉流速V0、V1相等，实现等速取样。取样探头5上设置有取样孔，取样探头5通过取样孔可采集煤粉管道1的各取样点，取样点为煤粉管道1横截面分成的多个等面积同心圆环与直径的交点，煤粉管道1上安装有流动检测传感器34，用于实时检测煤粉管道1内是否有煤粉颗粒流动；
抽气机构：由控制机构将煤粉管道1内的煤粉颗粒抽进取样枪2的取样管4的内腔，其抽气压力可改变取样管4内的煤粉流速V1，保证煤粉管道1内的煤粉流速V0与取样管4内的煤粉流速V1相等，抽气机构包括抽气器16，抽气器16的负压端通过不锈钢材料制成的第二管路与旋风分离器3连接，抽气器16的压缩空气端与负压调节器17的出气端连接，负压调节器17的进气端通过管路与气源S2连通，负压调节器17与控制机构电连接，负压调节器17的调节开度由煤粉管道1内的煤粉流速V0与取样管4内煤粉流速V1之差ΔV来控制，通过调节ΔV，保证VO=V1。抽气器16的出口端还连接有由不锈钢材料制成的乏气回吹管18，乏气回吹管18的另一端通入煤粉管道1内腔，乏气回吹管18上安装有第五电动阀门19；
煤粉颗粒处理机构：由控制机构控制将采集的煤粉颗粒处理成薄面下落的煤粉流体，煤粉颗粒处理机构包括煤粉分散器20，该煤粉分散器20与气源S3相通。煤粉分散器20通过管路与煤粉装载器9连通，煤粉装载器9与第二电动执行器29电连接，煤粉分散器20通过管路与煤粉沉降器21连通，煤粉沉降器21的出口端安装有第一流体控制器22，煤粉沉降器21的出口端下方设有图像采集机构，煤粉沉降器21的上端与由不锈钢材料制成的煤粉回收管23的进口端连通，煤粉回收管23的出口端安装有第二流体控制器24，煤粉回收管23上安装有第六电动阀门25；
图像采集机构：设置于薄面下落的煤粉流体下方，由控制机构控制拍摄并保存薄面下落的煤粉颗粒图片，并从采集的图片中计算出煤粉颗粒大小的分布，从而分析出煤粉细度分布，图像采集机构包括图像采集系统26和平行背光源27，图像采集系统26和平行背光源27设置于煤粉沉降器21下方的两侧且呈水平正对设置，图像采集系统26与平行背光源27分别与图像处理单元35电连接，图像采集系统26用于拍摄从煤粉沉降器21下落的煤粉颗粒图像，本实施例图像采集系统26采用高分辨率的CCD相机配备远心工业镜头，获取高质量的煤粉颗粒图片，通过快速颗粒图片粒度识别，由图像处理单元35通过图像处理算法实时运行，计算出煤粉颗粒大小分布，从而统计分析出煤粉细度。通过特定的光路布置，平行背光源27消除景深的影响，提高了测量精度；
煤粉回收机构：由控制机构控制将图像采集机构采集完的煤粉颗粒回收至原煤粉管道1。煤粉回收机构包括与气源S4相通的第一煤粉吸收回吹器30，第一煤粉吸收回吹器30位于图像采集机构的下方，且其进口端正对煤粉沉降器21的出口端，第一煤粉吸收回吹器30通过回吹管31与煤粉管道1内腔相通，回吹管31上安装有第七电动阀门33。煤粉回收管23的出口端的正下方设置有第二煤粉吸收回吹器32，第一煤粉吸收回吹器30将图像采集机构采集完的煤粉颗粒送回原煤粉管道1，第二煤粉吸收回吹器32用于将风和极少量的煤粉从煤粉回收管23、经过第二煤粉吸收回吹器32被吸收回吹；整体不存在任何的漏煤粉地方，实现图像采集系统26、平行背光源27的长时间清洁干净；
控制机构，控制机构包括PLC控制单元28，PLC控制单元28分别与第一静电传感器14、第二静电传感器15、第一电动执行器13、负压调节器17、第二电动执行器29、图像采集系统26、第一电动阀门7、第二电动阀门8、第三电动阀门10、第四电动阀门12、第五电动阀门19、第六电动阀门25、第七电动阀门33、图像处理单元35电连接，通过PLC控制单元28分别控制取样机构、抽气机构、煤粉颗粒处理机构、图像采集机构及煤粉回收机构工作。
本实施例自动取样煤粉细度在线测量装置的在线测量方法，包括如下步骤：
（1）通过PLC控制单元28驱动取样枪2伸入煤粉管道1内，通过PLC控制单元28控制抽气机构的负压调节器17负压抽吸实现煤粉颗粒的取样,煤粉颗粒在旋风分离器3的作用下被收集，其采用等速取样方式采集煤粉颗粒，即分别在取样枪2的取样探头5及取样管4上安装第一静电传感器14和第二静电传感器15，通过第一静电传感器14和第二静电传感器15分别测量出煤粉管道1和取样管4内的煤粉流速V0、V1，由PLC控制单元28通过两个煤粉流速之差ΔV来控制抽气机构的抽气压力，从而改变取样管4内的煤粉流速V1，保证两个煤粉流速V0、V1相等，实现等速取样；
（2）将步骤（1）收集的煤粉颗粒由控制机构控制经煤粉颗粒处理机构处理成薄面下落的低流速低浓度的煤粉流体，其过程为：从煤粉管道1采集的煤粉颗粒由PLC控制单元28控制经旋风分离器3分离后、经煤粉颗粒处理机构的煤粉分散器20吹散并通过气流携带至煤粉沉降器21达到低流速、低浓度状态后，形成薄面下落的煤粉流体下落至图像采集机构处进行图像采集，由PLC控制单元28控制通过图像采集机构采集图片，并由图像处理单元35从图片中分析出煤粉颗粒大小的分布；
（3）通过PLC控制单元28控制煤粉回收机构的第一煤粉吸收回吹器30、第二煤粉吸收回吹器32回收图像采集机构采集完的煤粉颗粒，吸收进煤粉回吹管31内并送回原煤粉管道1内，并通过乏气回吹管将测量完的煤粉颗粒返回原煤粉管道1内。
具体的实施过程为：
初始状态时，PLC控制单元28控制第一电动阀门7、第三电动阀门10、第六电动阀门25开，控制第二电动阀门8、第四电动阀门12、第五电动阀门19、第七电动阀门33关；控制气源S1、S2、S3、S4关；取样枪2在第一电动执行器13的驱动下左边缘与第一电动阀门7齐平，即取样枪2不深入煤粉管道1内，降低了取样枪2的磨损，增长使用寿命。图像采集系统26、平行背光源27处于待机状态。在初始状态下，PLC控制单元28实时读取流动检测传感器34测量的速度，判断出煤粉管道1内是否有煤粉流过，是否可以进行在线测量，当测量速度大于0时，说明煤粉管道1中有煤粉流过，系统即进入吹扫取样枪状态；
吹扫取样枪状态：即在第一电动执行器7的驱动下，取样枪2伸入到煤粉管道1内，启动气源S1，以一定的气压大小往第一管路内部吹压缩空气，对取样管4进行吹扫清理。当吹扫结束后，关闭气源S1，系统进入到等速取样状态；
等速取样状态：首先同时开启气源S1、第五电动阀门19，待第五电动阀门19开启后，此时抽气器16会产生吸力；然后开启第二电动阀门8，煤粉管道1内的煤粉在抽气器16的吸力作用下，穿过取样管4、软管6、流经旋风分离器3时，在旋风作用下，煤粉颗粒被分离，落入煤粉装载器9内。PLC控制单元28发送控制信号至第一电动执行器13，使得取样枪2移动到预先设置好的取样位置。在取样时间内，PLC控制单元28实时测量煤粉管道1内的煤粉流速V0和取样管4内部取样煤粉流速V1，由两者速度差调节改变负压调节器17的开度，使抽气器16实现不同的吸力，改变取样管4内的煤粉流速V1，使其等于煤粉管道1内流速V0。等速取样持续时间达到设定的取样时间后，等速取样状态，关闭第五电动阀门19、第二电动阀门8后，再关闭气源S1，系统进入到测量分析状态；
测量分析状态：首先，启动第一煤粉吸收回吹器30、第二煤粉吸收回吹器32；打开第七电动阀门33，开启气源S4。然后开启气源S3，PLC控制单元28给出控制信号至第二电动执行器29，驱动煤粉装载器9向煤粉分散器20中给进煤粉。最后，开启平行背光源27，图像采集系统26识别到煤粉颗粒从第一流体控制器22落下时，开始记录图像，图像处理单元35通过图像处理算法实时运行，计算处理结果由PLC控制单元28显示给用户。当取样的煤粉被全部测量完后，关闭图像采集系统26，关闭平行背光源27，关闭第七电动阀门33，关闭第一煤粉吸收回吹器30、第二煤粉吸收回吹器32，整个测量过程结束，等待下个系统运行流程的启动。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由权利要求指出。
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述的实施例方法、结构，及在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (11)
1.一种自动取样煤粉细度在线测量方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）采用等速取样方式通过控制机构驱动取样枪伸入煤粉管道内，通过控制机构控制抽气机构负压抽吸实现煤粉颗粒的等速取样，煤粉颗粒在旋风分离器作用下被收集；
（2）将步骤（1）收集的煤粉颗粒由所述控制机构控制经煤粉颗粒处理机构处理成薄面下落的低流速低浓度的煤粉流体，通过图像采集机构采集其图片，并由图像处理单元从图片中分析出煤粉颗粒大小的分布；
（3）通过所述控制机构控制煤粉回收机构回收图像采集机构采集完的煤粉颗粒至原煤粉管道。
2.根据权利要求1所述的自动取样煤粉细度在线测量方法，其特征在于，所述步骤（2）中从煤粉管道采集的煤粉颗粒由所述控制机构控制经旋风分离器分离后、经煤粉颗粒处理机构的煤粉分散器吹散并通过气流携带至煤粉沉降器达到低流速、低浓度状态后，形成薄面下落的煤粉流体下落至图像采集机构处进行图像采集。
3.一种自动取样煤粉细度在线测量装置，其特征在于，包括：
取样机构：由控制机构控制采集煤粉管道内的煤粉颗粒，包括一端伸入煤粉管道内的取样枪；
抽气机构：由控制机构控制将煤粉管道内的煤粉颗粒抽进所述取样枪的取样管内腔，其抽气压力可改变取样管内的煤粉流速，保证煤粉管道内煤粉流速与取样管内煤粉流速相等；
煤粉颗粒处理机构：由控制机构控制将采集的煤粉颗粒处理成薄面下落的煤粉流体；
图像采集机构：设置于薄面下落的煤粉流体下方，由控制机构控制拍摄并保存薄面下落的煤粉颗粒图片，并从采集的图片中计算颗粒大小的分布，从而分析出煤粉细度分布；
煤粉回收机构：由控制机构控制将图像采集机构采集完的煤粉颗粒回收至原煤粉管道。
4.根据权利要求3所述的自动取样煤粉细度在线测量装置，其特征在于，所述取样机构还包括旋风分离器，所述旋风分离器的进口端通过管路与取样枪的出口端连通，所述旋风分离器的出口端通过管路与煤粉装载器的进口端连通，所述煤粉装载器的出口端通过管路与煤粉取样罐连通，所述取样枪、煤粉装载器分别通过第一电动执行器、第二电动执行器与所述控制机构电连接。
5.根据权利要求4所述的自动取样煤粉细度在线测量装置，其特征在于，所述取样枪伸入煤粉管道的取样探头端和取样枪位于煤粉管道外的取样管上分别安装有静电传感器，两个所述静电传感器与所述控制机构电连接，通过两个所述静电传感器分别测量出煤粉管道和取样管内的煤粉流速，由所述控制机构通过两个煤粉流速之差来控制所述抽气机构的抽气压力，从而改变取样管内的煤粉流速，保证两个煤粉流速相等，实现等速取样。
6.根据权利要求4所述的自动取样煤粉细度在线测量装置，其特征在于，所述抽气机构包括抽气器，所述抽气器的负压端通过管路与所述旋风分离器连接，所述抽气器的压缩空气端与负压调节器连接，所述负压调节器与所述控制机构电连接，所述负压调节器的调节开度由煤粉管道内的煤粉流速与样管内煤粉流速之差来控制。
7.根据权利要求6所述的自动取样煤粉细度在线测量装置，其特征在于，还包括乏气回吹管，所述乏气回吹管安装于煤粉管道与抽气器的出口端之间。
8.根据权利要求3所述的自动取样煤粉细度在线测量装置，其特征在于，所述煤粉颗粒处理机构包括煤粉分散器，所述煤粉分散器通过管路与所述煤粉装载器连接，所述煤粉分散器通过管路与煤粉沉降器连接，所述煤粉沉降器的出口端下方设有所述图像采集机构。
9.根据权利要求8所述的自动取样煤粉细度在线测量装置，其特征在于，所述煤粉回收机构包括第一煤粉吸收回吹器，所述第一煤粉吸收回吹器位于所述图像采集机构的下方，且其进口端正对所述煤粉沉降器的出口端，所述第一煤粉吸收回吹器通过回吹管与煤粉管道内腔相通。
10.根据权利要求9所述的自动取样煤粉细度在线测量装置，其特征在于，所述煤粉沉降器上端与一煤粉回收管连通，所述煤粉回收管的出口端的正下方设置有第二煤粉吸收回吹器。
11.根据权利要求3所述的自动取样煤粉细度在线测量装置，其特征在于，所述图像采集机构包括图像采集系统和平行背光源，所述图像采集系统和平行背光源设置于煤粉沉降器下方的两侧且正对设置，所述图像采集系统与平行背光源分别与图像处理单元电连接，所述图像处理单元与所述控制机构电连接，所述图像采集系统用于拍摄从所述煤粉沉降器下落的煤粉颗粒图像，由所述图像处理单元通过图像处理算法实时运行，计算出煤粉颗粒大小分布，从而统计分析出煤粉细度。
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