CN108241047A - 一种基于土壤水分传感器的煤样干燥结束条件方法 - Google Patents

一种基于土壤水分传感器的煤样干燥结束条件方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于土壤水分传感器的煤样干燥结束条件方法,其步骤为:S1:利用土壤水分传感器采集煤样的样品在干燥过程中水分数据;S2:对步骤S1得到的水分数据进行数据归一操作;即,通过每一个周期的测量值B与初始测量基础值A相除,得到比率C;S3:差值计算;通过相邻周期C值的差值计算,得出的是斜率的变化率D,通过此差值,即斜率的变化率D与基准值比较得出是否达到干燥条件;如达到结束条件,即结束;如未达到结束条件,继续进行下一周期的判断,直到结束。本发明具有原理简单、易实现、能够自动判断干燥结束条件并结束、满足后续环节要求等优点。

Description

一种基于土壤水分传感器的煤样干燥结束条件方法
技术领域
本发明主要涉及到煤样检测领域,特指一种基于土壤水分传感器的煤样干燥结束条件方 法。
背景技术
在对煤样进行检测之前,往往需要对煤样进行干燥处理,以保证煤样在自动化检测设备 中的正常流转,也需要保证煤样的代表性和完整性。
现有技术中,有从业者为了提高自动化水平,采用自动化干燥设备的方式来完成煤样的 干燥处理(例如煤样风透干燥设备)。在这些设备当中,一般是采用定时结束的方式来对结束 对煤样干燥,这其中往往是靠人的经验或者依据人的经验形成模糊控制的手段。但这类方式 的缺点就在于,人工经验存在较大的主观性,判断并不准确,时间设置不够,存在干燥不彻 底不利于后续环节如破碎或制粉,影响整体性能,不利于实现自动化制样。时间设置过长则 会导致效率的降低,同时样品过干燥,后续环节煤样损失大。
发明内容
本发明要解决的技术问题就在于:针对现有技术存在的技术问题,本发明提供一种原理 简单、易实现、能够自动判断干燥结束条件并结束、满足后续环节要求的基于土壤水分传感 器的煤样干燥结束条件方法,进而能够在采用本发明方法后的煤样干燥设备中提高设备的整 体性能,提高整体效率,减小煤样损失。
为解决上述技术问题,本发明采用以下技术方案:
一种基于土壤水分传感器的煤样干燥结束条件方法,其步骤为:
S1:利用土壤水分传感器采集煤样的样品在干燥过程中水分数据;
S2:对步骤S1得到的水分数据进行数据归一操作;即,通过每一个周期的测量值B与 初始测量基础值A相除,得到比率C;
S3:差值计算;通过相邻周期C值的差值计算,得出的是斜率的变化率D,通过此差值, 即斜率的变化率D与基准值比较得出是否达到干燥条件;如达到结束条件,即结束;如未达 到结束条件,继续进行下一周期的判断,直到结束。
作为本发明的进一步改进:所述步骤S3中,进行相邻多个周期的C值取最小值进行差 值计算,得出多个周期的D值,求和后再与基准值比较。
作为本发明的进一步改进:所述步骤S3中,在去除最小值、最大值后再求和与基准值进 行比较判断是否达到干燥条件。
作为本发明的进一步改进:所述步骤S3中,根据设定的周期进行前几个周期C值的计 算,取最小值为母本,求差得出D,然后求和得出E;接下来,比较E值与设定基准值,判 断是否地域设定值;如达到结束条件,即结束;如未达到结束条件,继续进行下一周期的判断,直到结束。
作为本发明的进一步改进:所述土壤水分传感器采用FDR或TDR原理进行水分的精确 测量。
作为本发明的进一步改进:所述步骤S1中还包括采集煤样的样品在干燥过程中的温度数 据。
作为本发明的进一步改进:所述将土壤水分传感器直接放置于煤样的干燥样品中。
与现有技术相比,本发明的优点在于:
1、本发明的基于土壤水分传感器的煤样干燥结束条件方法,是基于土壤水分传感器进行 数据分析计算得出的一种干燥结束条件判断方法,具有准确性高,样品适应范围广的优点。 通过此方法的应用,在采制化技术领域大大提高了样品干燥环节效率,同时因干燥结束条件 的精准控制,样品干燥不会过干或过湿,便于后续环节稳定运行,提高设备整体性能,减小 样品过干导致的扬尘损失,提高样品的代表性。
2、由于传统干燥设备是带有此闭环控制,但是相对来说干燥效率低,干燥时间长,对判 断的灵敏度、准确度并无特殊的要求,换言之,其准确度并不能达到此算法的快捷有效准确 的效果。本发明的方法能够达成上述效果的关键在于土壤水分传感器的快速灵敏准确的测量 出物质的水分变化情况,能够快速反馈干燥过程中物质的干燥程度。通过本发明的方法基于 物质水分变化得到更可靠、稳定、快速的判断。
附图说明
图1是本发明的流程示意图。
图2是在具体应用实例中将土壤水分传感器至于煤样的干燥样品中的原理示意图。
图3是本发明在另一个具体实例中的流程示意图。
图4是土壤湿度计放入不同煤样中保持状态不变时,测的干燥过程中数值的变化情况。
具体实施方式
以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
如图1和图2所示,本发明的一种基于土壤水分传感器的煤样干燥结束条件方法,其步 骤为:
S1:将土壤水分传感器至于煤样的干燥样品中,采集煤样的样品在干燥过程中水分、温 度数据;土壤水分传感器采用FDR或TDR原理进行水分的精确测量,具有稳定性高的特点, 它的优点在于能够快速准确的反馈物质水分的变化,可以达到1S每次的刷新频率,准确而高 效。本发明的条件结束的判断是基于采集数据的稳定性来设计的,如果水分稳定性不高,极 易引起误判断。
S2:进行数据归一操作;
因不同煤样样品的粒度、含水量、松紧程度、样品属性不一致,测得水分值并不相同, 不利于后续判断。为此,本发明通过每一个周期的测量值B与初始测量基础值A相除,得到 比率C。即,干燥开始时采集水分作为基础值A,然后每隔一个周期定时采集水分作为比对 值(B1、B2、B3……);进行数据归一,如C1=B1/A,进而逐步得出C1、C2、C3……。
通过此方法排除了煤样样品的不同特性,所有的值都是接近于1或小于1的值,便于后 续进行分析计算。
S3:差值计算;
经过归一后计算的C值体现的就是曲线的斜率,但因样品水分含量的不同,即样品基础 值A不同,并不能直接以C值进行结束条件的判断。为此,本发明是通过相邻周期C值的差 值计算,得出的是斜率的变化率D,通过此差值,即斜率的变化率D与基准值比较得出是否 达到干燥条件。即,根据设定的周期进行前几个周期C值的比较得出D1=C2-C1, D2=C3-C2,……。如达到结束条件,即结束;如未达到结束条件,继续进行下一周期的判断, 直到结束。
参见图3,作为较佳的实施例,本发明进一步优化,进行相邻多个周期的C值取最小值 进行差值计算,得出多个周期的D值,求和后再与基准值比较。可以理解,在具体应用时,也可以考虑在去除最小值、最大值后再求和与基准值进行比较判断是否达到干燥条件,此优 化可以排除掉个别异常值的影响。即,根据设定的周期进行前几个周期C值的计算,如:C1、 C2、C3、C4、C5,取最小值为母本,求差得出D1、D2、D3、D4,然后求和得出E(可在 去除D值最大值、最小值后再求和)。接下来,比较E值与设定基准值,判断是否地域设定 值。如达到结束条件,即结束;如未达到结束条件,继续进行下一周期的判断,直到结束。
由上可知,本发明是采用土壤水分传感器作为样品水分、温度采集设备,通过干燥过程 中采集的样品水分变化来判断干燥结束条件。土壤水分传感器可实时测量样品的水分,采用 FDR或TDR或FD原理制作,可快速准确反映样品水分值。但基于样品属性、粒度、松紧程 度不一致,所反映的值与样品实际水分值会存在差异,但对于所测的样品未发生改变时能够 真实反映样品水分含量的变化,而干燥结束条件的判断基准为样品中水分已基本去除,根据 土壤水分传感器测得的曲线会不断趋于平缓,本方法就是基于此类传感器采集的数据完成结 束条件的判断。
在一个具体应用实例中,采用不同煤种同等质量的煤样经过107℃干燥6h后再加入不同 质量的水搅拌均匀后放置48h,使用土壤湿度传感器测试其水分值。
结论:通过不同位置的重复测量,本发明的方法都能较为客观反映同一煤种水分的变化 情况,但存在数据差异,经对比分析判断为煤样的紧实程度有关;不同煤种测量值会因煤样 本身的特性状态存在差异。
在另一个具体应用实例中,采用不同煤种同等质量的煤样经过107℃干燥6h后再加入不 同质量的水搅拌均匀后放置48h,压紧后再使用土壤湿度传感器测试其水分值。
20g褐煤 40g褐煤 60g褐煤 80g褐煤
5.48-5.52 5.47-5.52 8.18-8.24 10.65-10.68
5.00-5.02 5.89-5.92 8.08-8.17 9.15-9.22
5.42-5.44 5.55-5.58 8.61-8.66 9.90-9.96
4.52-4.55 6.58-6.66 8.48-8.51 10.25-10.30
5.97-6.01 7.26-7.31 7.81-7.97 10.24-10.27
5.00-5.03 5.13-5.16 8.81-8.85 10.38-10.42
5.08-5.10 6.33-6.37 8.51-9.63 10.51-10.53
10g烟煤 20g烟煤 30g烟煤 40g烟煤
5.79-5.83 8.10-8.15 10.79-10.95 14.29-14.40
5.89-5.91 6.51-6.56 10.39-10.47 14.52-14.66
5.75-5.79 7.18-7.21 11.41-11.47 13.63-13.78
6.36-6.39 7.06-7.09 10.64-10.70 15.11-15.14
5.81-5.86 7.60-7.64 11.81-11.97 14.02-14.05
6.39-6.43 7.95-7.97 11.48-11.59 14.57-14.71
6.07-6.10 8.03-8.07 11.62-11.70 13.52-13.59
6.14-6.16 7.65-7.67 10.84-10.95 14.17-14.40
10g无烟煤 20g无烟煤 30g无烟煤 40g无烟煤
13.06-13.13 14.40-14.43 19.89-19.96 23.32-23.37
13.36-13.41 13.67-13.79 19.80-19.88 23.39-23.42
14.27-14.31 14.92-15.08 18.05-18.34 23.35-23.39
13.25-13.32 13.88-13.93 17.11-17.13 22.90-22.93
13.59-13.70 14.75-14.83 19.03-19.07 22.28-22.33
12.49-12.60 15.27-15.50 19.67-19.72 23.30-23.32
13.57-13.61 15.01-15.15 18.33-18.38 22.68-22.71
12.22-12.27 13.99-14.10 18.91-18.98 22.78-22.81
结论:通过压紧后不同位置的重复测量,同一煤种加入同一质量水测得水分值稳定性得 到了很大提高。
基于以上两次测量可以确定本发明所采用的土壤水分传感器测量水分快速、稳定,但对 于不同煤种不同紧实程度会存在差异,无法直接以测得的数值进行煤样的干燥程度判断,但 能反映煤样的水分变化情况。
参见图4,为土壤湿度计放入不同煤样中保持状态不变时,测的干燥过程中数值的变化 情况。结论:能够客观反映干燥过程随着水分损失其数值不断降低,最终达到一个较为稳定 的状态。但存在以下几个问题:a、受不同煤种导致初始值不一致,可达到干燥条件结束时的 值也不一样;b、同一煤种含水量不一致导致初始值不一样。为排除不同煤种或同一煤种含水 量不同导致初始值的差异,本发明的方法特进行数据归一(即斜率),即排除初始值的影响, 以自身的数据进行比较。结论:能够客观反映干燥过程随着水分损失其数值不断降低,最终 达到一个较为稳定的状态,即水分损失达到一定程度后,水分无法再去除,曲线趋近平缓, 以判断曲线是否平缓来判断干燥是否完成即斜率的变化率。
下表是采用本发明上述方法来进行条件结束的验证数据。
结论:采用本发明的所述条件结束方法,经过验证不论不同煤种不同水分含量的煤种经 过干燥自动条件结束后均能达到要求,从而能够进行后续制粉环节的顺利进行,并大大提高 干燥效率,不会导致煤样的过干燥,确保煤样的代表性。
以上仅是本发明的优选实施方式,本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例,凡属于 本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出,对于本技术领域的普通技术 人员来说,在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰,应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于土壤水分传感器的煤样干燥结束条件方法,其特征在于,步骤为:
S1:利用土壤水分传感器采集煤样的样品在干燥过程中水分数据;
S2:对步骤S1得到的水分数据进行数据归一操作;即,通过每一个周期的测量值B与初始测量基础值A相除,得到比率C;
S3:差值计算;通过相邻周期C值的差值计算,得出的是斜率的变化率D,通过此差值,即斜率的变化率D与基准值比较得出是否达到干燥条件;如达到结束条件,即结束;如未达到结束条件,继续进行下一周期的判断,直到结束。
2.根据权利要求1所述的基于土壤水分传感器的煤样干燥结束条件方法,其特征在于,所述步骤S3中,进行相邻多个周期的C值取最小值进行差值计算,得出多个周期的D值,求和后再与基准值比较。
3.根据权利要求2所述的基于土壤水分传感器的煤样干燥结束条件方法,其特征在于,所述步骤S3中,在去除最小值、最大值后再求和与基准值进行比较判断是否达到干燥条件。
4.根据权利要求3所述的基于土壤水分传感器的煤样干燥结束条件方法,其特征在于,所述步骤S3中,根据设定的周期进行前几个周期C值的计算,取最小值为母本,求差得出D,然后求和得出E;接下来,比较E值与设定基准值,判断是否地域设定值;如达到结束条件,即结束;如未达到结束条件,继续进行下一周期的判断,直到结束。
5.根据权利要求1~4中任意一项所述的基于土壤水分传感器的煤样干燥结束条件方法,其特征在于,所述土壤水分传感器采用FDR或TDR原理进行水分的精确测量。
6.根据权利要求1~4中任意一项所述的基于土壤水分传感器的煤样干燥结束条件方法,其特征在于,所述步骤S1中还包括采集煤样的样品在干燥过程中的温度数据。
7.根据权利要求1~4中任意一项所述的基于土壤水分传感器的煤样干燥结束条件方法,其特征在于,所述将土壤水分传感器直接放置于煤样的干燥样品中。
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