CN109085102B - 一种抑尘剂抗风性能测试系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种抑尘剂抗风性能测试系统及方法，系统包括测试舱、无极变频风机、风速传感器、粉尘试样盛放器皿、板式电加热器、粉尘浓度检测仪、HEPA滤网及抑尘剂喷洒机构；无极变频风机、风速传感器、板式电加热器、粉尘浓度检测仪及HEPA滤网沿着测试舱轴向方向顺序布置，粉尘试样盛放器皿放置在板式电加热器上方，抑尘剂喷洒机构位于测试舱顶部。方法为：添加粉尘试样和抑尘剂，启动风机并测量未喷洒抑尘剂时粉尘浓度，喷洒抑尘剂并测量喷洒质量，烘干并测量粉尘试样质量，启动风机并测量喷洒抑尘剂后的粉尘浓度，计算单位质量抑尘剂平均风损率和单位质量抑尘剂平均抑尘率，重复测试过程，获取抑尘剂临界有效质量，将上述三个参量作为抑尘剂抗风性能评价指标。

Description

一种抑尘剂抗风性能测试系统及方法

技术领域

本发明属于抑尘剂性能测试技术领域，特别是涉及一种抑尘剂抗风性能测试系统及方法。

背景技术

在公路运输、建筑施工、露天矿开采等领域，通常会面对严重的扬尘问题，而扬尘不仅会造成严重的环境污染，还会对现场人员的身体健康造成危害，因此有必要对扬尘区域进行防尘降尘处理，而通过喷洒抑尘剂便是防尘降尘的主要措施之一，并且抑尘剂的抗风性能也是抑尘剂性能评估的重要内容之一。

目前，国内外用于评估抑尘剂抗风性能的测试手段还不够完善，仍然存在测试重复性差、测试准确度低、评价指标不科学的问题。

例如，申请号为201420789965.9的中国专利申请，公开了一种抑尘剂性能评价装置，其通过测量吹风前和吹风后的喷洒过抑尘剂的煤样质量，并通过煤样质量的变化来评估抑尘剂的抗风性能，但是，由于吹风过程中存在抑尘剂挥发和损失的情况，因此上述方案中测得的煤样质量变化数据将存在明显误差，同时该装置也无法精确控制抑尘剂的喷洒动作，因此还会导致测试重复性差的缺陷。

再有，申请号为201710115929.2的中国专利申请，公开了一种抑尘剂、防尘剂除尘效果测试装置及测试方法，其为了检测抑尘剂喷洒后的防尘效果，在测试前需要制备浸泡和未浸泡抑尘剂溶液的粉尘，但抑尘剂在实际应用中只会采用喷洒方式分布到粉料的表层，不会出现浸泡的情况，并且整个测试过程也比较复杂，测试重复性同样不高。

另外，申请号为201510483050.4的中国专利申请，公开了一种无组织粉尘抑尘剂抑尘率的测试装置及方法，其通过双流体雾化喷嘴喷入抑尘剂，并与装置顶部物料下落口进入的物料进行混合，但是，上述方案中并没有考虑抑尘剂是否喷洒均匀的问题，抑尘剂喷洒量也无法精确控制，因此，抑尘剂喷洒量不均匀必然会对测试结果产生不良影响。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种抑尘剂抗风性能测试系统及方法，能够有效提升测试重复性和测试准确性，使评价指标更科学。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种抑尘剂抗风性能测试系统，包括测试舱、无极变频风机、风速传感器、粉尘试样盛放器皿、板式电加热器、粉尘浓度检测仪、HEPA滤网及抑尘剂喷洒机构；所述测试舱采用筒形结构，测试舱水平放置，所述无极变频风机、风速传感器、粉尘试样盛放器皿、板式电加热器、粉尘浓度检测仪及HEPA滤网均位于测试舱内部，且无极变频风机、风速传感器、板式电加热器、粉尘浓度检测仪及HEPA滤网沿着测试舱轴向方向顺序布置；所述HEPA滤网将测试舱的筒口全部封堵；所述粉尘试样盛放器皿放置在板式电加热器上方，且粉尘试样盛放器皿采用长方体器皿；所述抑尘剂喷洒机构位于测试舱顶部。

在所述测试舱内部分别设置有第一升降杆、第二升降杆、第三升降杆及第四升降杆；所述无极变频风机安装在第一升降杆顶端，无极变频风机与第一升降杆顶端之间通过铰接接头相连，无极变频风机通过铰接接头具有俯仰角度调节能力；所述风速传感器安装在第二升降杆顶端；所述粉尘试样盛放器皿及板式电加热器安装在第三升降杆顶端；所述粉尘浓度检测仪安装在第四升降杆顶端。

所述抑尘剂喷洒机构包括抑尘剂储罐、动力泵、供液软管、均布平扇喷头、电磁阀、丝母滑块、丝杆、导轨及步进电机；所述导轨及步进电机均固装在测试舱内部顶板上，导轨与测试舱中轴线相平行；所述丝杆一端与步进电机的电机轴相固连，丝杆另一端通过轴承座与测试舱内部顶板相连，丝杆与导轨相平行；所述丝母滑块连接在丝杆与导轨之间，丝母滑块相对于丝杆和导轨具有直线移动自由度；所述电磁阀固装在丝母滑块上，所述均布平扇喷头安装在电磁阀的出液口，均布平扇喷头位于粉尘试样盛放器皿上方；所述抑尘剂储罐和动力泵均位于测试舱舱外，抑尘剂储罐与动力泵吸入口之间通过吸液管道相连，动力泵排出口依次通过排液管道及供液软管与电磁阀的进液口相连通，在所述测试舱舱壁上开设有排液管道穿装孔；在所述排液管道上安装有电磁流量计。

一种抑尘剂抗风性能测试方法，采用了所述的抑尘剂抗风性能测试系统，包括如下步骤：

步骤一：向粉尘试样盛放器皿中定量添加测试用的粉尘试样，同时向抑尘剂储罐中注入待检测的抑尘剂；

步骤二：调整无极变频风机、风速传感器、粉尘试样盛放器皿及粉尘浓度检测仪的高度位置，使风速传感器、粉尘试样盛放器皿及粉尘浓度检测仪均处在风流范围内，同时调整无极变频风机的俯仰角度，使无极变频风机输出的风流方向与粉尘试样盛放器皿内粉尘试样上表面相平行或具有夹角；

步骤三：启动无极变频风机，通过风速传感器实时检测风流的风速，直到风速稳定后，通过粉尘浓度检测仪记录下此时的粉尘浓度值，然后关闭无极变频风机；

步骤四：启动动力泵，开启电磁阀，抑尘剂储罐中的抑尘剂依次经过吸液管道、动力泵、排液管道、供液软管及电磁阀进入均布平扇喷头内，并通过均布平扇喷头将抑尘剂均匀的喷洒到粉尘试样上表面，且抑尘剂喷洒截面为均匀条带状；同时启动步进电机，使均布平扇喷头由丝杆一端移动到另一端，之后关闭电磁阀，抑尘剂完成一个喷洒周期，再通过电磁流量计上显示的数值即可获得抑尘剂的喷洒质量；

步骤五：启动板式电加热器，对粉尘试样盛放器皿中的粉尘试样加热烘干，再对烘干后的粉尘试样进行称重，并记录下粉尘试样的质量；

步骤六：重新启动无极变频风机，通过风速传感器实时检测风流的风速，直到风速稳定后，通过粉尘浓度检测仪记录下此时的粉尘浓度值，然后关闭无极变频风机；

步骤七：通过公式Q＝(m₁-m₂)/(m₁×m₃)计算出单位质量抑尘剂平均风损率，式中，Q为单位质量抑尘剂平均风损率，m₁为喷洒抑尘剂后并完成烘干且风机启动前的粉尘试样质量，m₂为喷洒抑尘剂后并完成烘干且风机关闭后的粉尘试样质量，m₃为抑尘剂的喷洒质量；同时，通过公式R＝(ρ₀-ρ_x)/(ρ₀×m₃)计算出单位质量抑尘剂平均抑尘率，式中，R为单位质量抑尘剂平均抑尘率，ρ₀为抑尘剂喷洒前的粉尘浓度，ρ_x为抑尘剂喷洒后的粉尘浓度，m₃为抑尘剂的喷洒质量；

步骤八：重复步骤一至步骤六，并且每重复一次测试，抑尘剂喷洒增加一个喷洒周期，每一次重复过程均要计算出该次测试后的抑尘剂常规抑尘率，而抑尘剂常规抑尘率的计算公式为P＝(ρ₀-ρ_x)/ρ₀，式中，P为抑尘剂常规抑尘率，ρ₀为抑尘剂喷洒前的粉尘浓度，ρ_x为抑尘剂喷洒后的粉尘浓度；当抑尘剂常规抑尘率首次趋近于1时，记录下该次测试抑尘剂的喷洒质量，并将其记为抑尘剂临界有效质量；

步骤九：将获得的单位质量抑尘剂平均风损率、单位质量抑尘剂平均抑尘率及抑尘剂临界有效质量作为抑尘剂抗风性能的评价指标，且单位质量抑尘剂平均风损率越小、单位质量抑尘剂平均抑尘率越大、抑尘剂临界有效质量越小则表明该抑尘剂的抗风性能越好。

本发明的有益效果：

本发明的抑尘剂抗风性能测试系统及方法，能够有效提升测试重复性和测试准确性，并首次引入了单位质量抑尘剂平均风损率、单位质量抑尘剂平均抑尘率及抑尘剂临界有效质量作为抑尘剂抗风性能的评价指标，使评价指标更科学。

附图说明

图1为本发明的一种抑尘剂抗风性能测试系统的结构示意图；

图中，1—测试舱，2—无极变频风机，3—风速传感器，4—粉尘试样盛放器皿，5—板式电加热器，6—粉尘浓度检测仪，7—HEPA滤网，8—第一升降杆，9—第二升降杆，10—第三升降杆，11—第四升降杆，12—铰接接头，13—抑尘剂储罐，14—动力泵，15—供液软管，16—均布平扇喷头，17—电磁阀，18—丝母滑块，19—丝杆，20—导轨，21—步进电机，22—轴承座，23—吸液管道，24—排液管道，25—电磁流量计。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。

如图1所示，一种抑尘剂抗风性能测试系统，包括测试舱1、无极变频风机2、风速传感器3、粉尘试样盛放器皿4、板式电加热器5、粉尘浓度检测仪6、HEPA滤网7及抑尘剂喷洒机构；所述测试舱1采用筒形结构，测试舱1水平放置，所述无极变频风机2、风速传感器3、粉尘试样盛放器皿4、板式电加热器5、粉尘浓度检测仪6及HEPA滤网7均位于测试舱1内部，且无极变频风机2、风速传感器3、板式电加热器5、粉尘浓度检测仪6及HEPA滤网7沿着测试舱1轴向方向顺序布置；所述HEPA滤网7将测试舱1的筒口全部封堵；所述粉尘试样盛放器皿4放置在板式电加热器5上方，且粉尘试样盛放器皿4采用长方体器皿；所述抑尘剂喷洒机构位于测试舱1顶部。

在所述测试舱1内部分别设置有第一升降杆8、第二升降杆9、第三升降杆10及第四升降杆11；所述无极变频风机2安装在第一升降杆8顶端，无极变频风机2与第一升降杆8顶端之间通过铰接接头12相连，无极变频风机2通过铰接接头12具有俯仰角度调节能力；所述风速传感器3安装在第二升降杆9顶端；所述粉尘试样盛放器皿4及板式电加热器5安装在第三升降杆10顶端；所述粉尘浓度检测仪6安装在第四升降杆11顶端。

所述抑尘剂喷洒机构包括抑尘剂储罐13、动力泵14、供液软管15、均布平扇喷头16、电磁阀17、丝母滑块18、丝杆19、导轨20及步进电机21；所述导轨20及步进电机21均固装在测试舱1内部顶板上，导轨20与测试舱1中轴线相平行；所述丝杆19一端与步进电机21的电机轴相固连，丝杆19另一端通过轴承座22与测试舱1内部顶板相连，丝杆19与导轨20相平行；所述丝母滑块18连接在丝杆19与导轨20之间，丝母滑块18相对于丝杆19和导轨20具有直线移动自由度；所述电磁阀17固装在丝母滑块18上，所述均布平扇喷头16安装在电磁阀17的出液口，均布平扇喷头16位于粉尘试样盛放器皿4上方；所述抑尘剂储罐13和动力泵14均位于测试舱1舱外，抑尘剂储罐13与动力泵14吸入口之间通过吸液管道23相连，动力泵14排出口依次通过排液管道24及供液软管15与电磁阀17的进液口相连通，在所述测试舱1舱壁上开设有排液管道穿装孔；在所述排液管道24上安装有电磁流量计25。

一种抑尘剂抗风性能测试方法，采用了所述的抑尘剂抗风性能测试系统，包括如下步骤：

步骤一：向粉尘试样盛放器皿4中定量添加测试用的粉尘试样，同时向抑尘剂储罐13中注入待检测的抑尘剂；

步骤二：调整无极变频风机2、风速传感器3、粉尘试样盛放器皿4及粉尘浓度检测仪6的高度位置，使风速传感器3、粉尘试样盛放器皿4及粉尘浓度检测仪6均处在风流范围内，同时调整无极变频风机2的俯仰角度，使无极变频风机2输出的风流方向与粉尘试样盛放器皿4内粉尘试样上表面相平行或具有夹角；

步骤三：启动无极变频风机2，通过风速传感器3实时检测风流的风速，直到风速稳定后，通过粉尘浓度检测仪6记录下此时的粉尘浓度值，然后关闭无极变频风机2；

步骤四：启动动力泵14，开启电磁阀17，抑尘剂储罐13中的抑尘剂依次经过吸液管道23、动力泵14、排液管道24、供液软管15及电磁阀17进入均布平扇喷头16内，并通过均布平扇喷头16将抑尘剂均匀的喷洒到粉尘试样上表面，且抑尘剂喷洒截面为均匀条带状；同时启动步进电机21，使均布平扇喷头16由丝杆19一端移动到另一端，之后关闭电磁阀17，抑尘剂完成一个喷洒周期，再通过电磁流量计25上显示的数值即可获得抑尘剂的喷洒质量；本实施例中，电磁阀17的启闭控制选用单片机进行控制，以实现抑尘剂喷洒启停的精准控制；

步骤五：启动板式电加热器5，对粉尘试样盛放器皿4中的粉尘试样加热烘干，烘干时间设为30分钟即可，再对烘干后的粉尘试样进行称重，并记录下粉尘试样的质量；本实施例中，电加热器5选用带有自动控温以及温度显示功能的电加热器，以实现粉尘试样加热烘干的精准控制；

步骤六：重新启动无极变频风机2，通过风速传感器3实时检测风流的风速，直到风速稳定后，通过粉尘浓度检测仪6记录下此时的粉尘浓度值，然后关闭无极变频风机2；

步骤七：通过公式Q＝(m₁-m₂)/(m₁×m₃)计算出单位质量抑尘剂平均风损率，式中，Q为单位质量抑尘剂平均风损率，m₁为喷洒抑尘剂后并完成烘干且风机启动前的粉尘试样质量，m₂为喷洒抑尘剂后并完成烘干且风机关闭后的粉尘试样质量，m₃为抑尘剂的喷洒质量；同时，通过公式R＝(ρ₀-ρ_x)/(ρ₀×m₃)计算出单位质量抑尘剂平均抑尘率，式中，R为单位质量抑尘剂平均抑尘率，ρ₀为抑尘剂喷洒前的粉尘浓度，ρ_x为抑尘剂喷洒后的粉尘浓度，m₃为抑尘剂的喷洒质量；

步骤八：重复步骤一至步骤六，并且每重复一次测试，抑尘剂喷洒增加一个喷洒周期，每一次重复过程均要计算出该次测试后的抑尘剂常规抑尘率，而抑尘剂常规抑尘率的计算公式为P＝(ρ₀-ρ_x)/ρ₀，式中，P为抑尘剂常规抑尘率，ρ₀为抑尘剂喷洒前的粉尘浓度，ρ_x为抑尘剂喷洒后的粉尘浓度；当抑尘剂常规抑尘率首次趋近于1时，记录下该次测试抑尘剂的喷洒质量，并将其记为抑尘剂临界有效质量；

步骤九：将获得的单位质量抑尘剂平均风损率、单位质量抑尘剂平均抑尘率及抑尘剂临界有效质量作为抑尘剂抗风性能的评价指标，且单位质量抑尘剂平均风损率越小、单位质量抑尘剂平均抑尘率越大、抑尘剂临界有效质量越小则表明该抑尘剂的抗风性能越好。

实施例中的方案并非用以限制本发明的专利保护范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。

Claims (2)

1.一种抑尘剂抗风性能测试系统，其特征在于：包括测试舱、无极变频风机、风速传感器、粉尘试样盛放器皿、板式电加热器、粉尘浓度检测仪、HEPA滤网及抑尘剂喷洒机构；所述测试舱采用筒形结构，测试舱水平放置，所述无极变频风机、风速传感器、粉尘试样盛放器皿、板式电加热器、粉尘浓度检测仪及HEPA滤网均位于测试舱内部，且无极变频风机、风速传感器、板式电加热器、粉尘浓度检测仪及HEPA滤网沿着测试舱轴向方向顺序布置；所述HEPA滤网将测试舱的筒口全部封堵；所述粉尘试样盛放器皿放置在板式电加热器上方，且粉尘试样盛放器皿采用长方体器皿；所述抑尘剂喷洒机构位于测试舱顶部；在所述测试舱内部分别设置有第一升降杆、第二升降杆、第三升降杆及第四升降杆；所述无极变频风机安装在第一升降杆顶端，无极变频风机与第一升降杆顶端之间通过铰接接头相连，无极变频风机通过铰接接头具有俯仰角度调节能力；所述风速传感器安装在第二升降杆顶端；所述粉尘试样盛放器皿及板式电加热器安装在第三升降杆顶端；所述粉尘浓度检测仪安装在第四升降杆顶端；所述抑尘剂喷洒机构包括抑尘剂储罐、动力泵、供液软管、均布平扇喷头、电磁阀、丝母滑块、丝杆、导轨及步进电机；所述导轨及步进电机均固装在测试舱内部顶板上，导轨与测试舱中轴线相平行；所述丝杆一端与步进电机的电机轴相固连，丝杆另一端通过轴承座与测试舱内部顶板相连，丝杆与导轨相平行；所述丝母滑块连接在丝杆与导轨之间，丝母滑块相对于丝杆和导轨具有直线移动自由度；所述电磁阀固装在丝母滑块上，所述均布平扇喷头安装在电磁阀的出液口，均布平扇喷头位于粉尘试样盛放器皿上方；所述抑尘剂储罐和动力泵均位于测试舱舱外，抑尘剂储罐与动力泵吸入口之间通过吸液管道相连，动力泵排出口依次通过排液管道及供液软管与电磁阀的进液口相连通，在所述测试舱舱壁上开设有排液管道穿装孔；在所述排液管道上安装有电磁流量计。

2.一种抑尘剂抗风性能测试方法，采用了权利要求1所述的抑尘剂抗风性能测试系统，其特征在于包括如下步骤：

步骤一：向粉尘试样盛放器皿中定量添加测试用的粉尘试样，同时向抑尘剂储罐中注入待检测的抑尘剂；

步骤二：调整无极变频风机、风速传感器、粉尘试样盛放器皿及粉尘浓度检测仪的高度位置，使风速传感器、粉尘试样盛放器皿及粉尘浓度检测仪均处在风流范围内，同时调整无极变频风机的俯仰角度，使无极变频风机输出的风流方向与粉尘试样盛放器皿内粉尘试样上表面相平行或具有夹角；

步骤三：启动无极变频风机，通过风速传感器实时检测风流的风速，直到风速稳定后，通过粉尘浓度检测仪记录下此时的粉尘浓度值，然后关闭无极变频风机；

步骤四：启动动力泵，开启电磁阀，抑尘剂储罐中的抑尘剂依次经过吸液管道、动力泵、排液管道、供液软管及电磁阀进入均布平扇喷头内，并通过均布平扇喷头将抑尘剂均匀的喷洒到粉尘试样上表面，且抑尘剂喷洒截面为均匀条带状；同时启动步进电机，使均布平扇喷头由丝杆一端移动到另一端，之后关闭电磁阀，抑尘剂完成一个喷洒周期，再通过电磁流量计上显示的数值即可获得抑尘剂的喷洒质量；

步骤五：启动板式电加热器，对粉尘试样盛放器皿中的粉尘试样加热烘干，再对烘干后的粉尘试样进行称重，并记录下粉尘试样的质量；

步骤六：重新启动无极变频风机，通过风速传感器实时检测风流的风速，直到风速稳定后，通过粉尘浓度检测仪记录下此时的粉尘浓度值，然后关闭无极变频风机；

步骤七：通过公式Q＝(m₁-m₂)/(m₁×m₃)计算出单位质量抑尘剂平均风损率，式中，Q为单位质量抑尘剂平均风损率，m₁为喷洒抑尘剂后并完成烘干且风机启动前的粉尘试样质量，m₂为喷洒抑尘剂后并完成烘干且风机关闭后的粉尘试样质量，m₃为抑尘剂的喷洒质量；同时，通过公式R＝(ρ₀-ρ_x)/(ρ₀×m₃)计算出单位质量抑尘剂平均抑尘率，式中，R为单位质量抑尘剂平均抑尘率，ρ₀为抑尘剂喷洒前的粉尘浓度，ρ_x为抑尘剂喷洒后的粉尘浓度，m₃为抑尘剂的喷洒质量；

步骤八：重复步骤一至步骤六，并且每重复一次测试，抑尘剂喷洒增加一个喷洒周期，每一次重复过程均要计算出该次测试后的抑尘剂常规抑尘率，而抑尘剂常规抑尘率的计算公式为P＝(ρ₀-ρ_x)/ρ₀，式中，P为抑尘剂常规抑尘率，ρ₀为抑尘剂喷洒前的粉尘浓度，ρ_x为抑尘剂喷洒后的粉尘浓度；当抑尘剂常规抑尘率首次趋近于1时，记录下该次测试抑尘剂的喷洒质量，并将其记为抑尘剂临界有效质量；

步骤九：将获得的单位质量抑尘剂平均风损率、单位质量抑尘剂平均抑尘率及抑尘剂临界有效质量作为抑尘剂抗风性能的评价指标，且单位质量抑尘剂平均风损率越小、单位质量抑尘剂平均抑尘率越大、抑尘剂临界有效质量越小则表明该抑尘剂的抗风性能越好。