CN109164228A - 一种对带速变化进行补偿的在线煤炭热值分析系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种对带速变化进行补偿的在线煤炭热值分析系统，该分析系统包括：激光源和摄像头被固定在物料的上方，通过激光源出射一字线形的激光，照在物料的上表面，形成一道亮线，被摄像头拍摄成数码照片后传输给测控仪，测控仪分析出物料的截面积；压力传感器被安装在上皮带的下方，测控仪根据压力传感器的信号分析出上皮带的负荷；带速传感器检测出皮带运行速度；微波水分仪检测出物料的水分；测控仪进而根据以上信息通过公式计算出物料的热值。该分析仪不采用具有电离辐射的放射源，对环境无不良影响，对操作人员不存在安全隐患。
Description
技术领域
本发明涉及一种可针对煤炭的热值进行在线分析的分析系统，具体说涉及一种可针对煤炭的热值进行在线分析的激光辅助检测分析系统。
背景技术
煤炭热值是衡量煤炭质量的重要参数，特别是能够直接分析输送皮带上的入炉煤的热值，能对调整锅炉工作状态起到重要的指导作用。但是目前还没有能够在线直接分析煤炭热值的仪表，都是通过在线分析煤炭的灰分和水分这二个指标推算出来。
而现有的煤炭灰分在线检测一般采用辐射测量技术，例如：低能伽马射线反散射法、高能伽马射线电子对效应、天然伽马射线测量法、双能量伽马射线透射法、中子活化瞬发伽马分析法、反射式X射线法。
但是这些方法都存在电离辐射，在测量过程中，会对环境带来影响，同时给操作人员带来安全隐患。
发明内容
针对目前现有的在线煤炭的热值分析中所存在缺陷，本发明提出一种无辐射的、对工作环境没有危害的，并可对带速变化进行补偿的在线煤炭热值分析系统。
本发明的具体技术方案是：
激光源（2）和摄像头（4）分别通过支架A（1）和支架B（3）被固定在上皮带（10）和物料（11）的上方。激光源（2）出射一字线形的激光，照在物料（11）的上表面，形成一道亮线，被摄像头（4）拍摄成数码照片后传输给测控仪（8）。测控仪（8）根据摄像头（4）所拍摄的数码照片，对亮线的位置进行识别，可以得到物料（11）的横截面形状，进而推算出物料（11）的横截面积S。
压力传感器A（5）和压力传感器B（6）通过固定架（7）被固定在上皮带（10）的下方，压力传感器A（5）和压力传感器B（6）上固定有上皮带辊（9），上皮带辊（9）支撑着上皮带（10），可以通过压力传感器A（5）和压力传感器B（6）实时输出的信号与上皮带（10）上没有物料（11）时输出信号的对比得知上皮带（10）的负荷W。
具体有：
其中：WtA为压力传感器A（5）在上皮带（10）有物料（11）时所受到的压力，W0A为压力传感器A（5）在上皮带（10）上没有物料（11）时所受到的压力，WtB为压力传感器B（6）在上皮带（10）有物料（11）时所受到的压力，W0B为压力传感器B（6）在上皮带（10）上没有物料（11）时所受到的压力。
其中WtA和WtB是正常生产时，上皮带（10）有物料（11）时的实时测量值；W0A和W0B是分析仪在正常投入使用前，让上皮带（10）空转时进行测量得到。
带速传感器（21）直接联结在皮带辊的滑轮轴上，可以检测出皮带的运行速度V。
微波发生装置（32）通过C形架（31）被固定在上皮带（10）和物料（11）的上方，微波探测器（33）通过C形架（31）被固定在上皮带（10）和下皮带的中间，微波发生装置（32）和微波探测器（33）构成常规的微波水分仪可以检测出物料（11）的水分值P。
当现场正常生产时，皮带上的物料依次经过C形架（31）、支架A（1）、支架B（3）的位置，并且C形架（31）的位置尽可能与物料（11）上被照出亮线的位置接近。
激光源（2）、摄像头（4）、压力传感器A（5）、压力传感器B（6）、带速传感器（21）、微波发生装置（32）、微波探测器（33）分别通过电缆与测控仪（8）联接；测控仪（8）通过电源电缆分别为激光源（2）、摄像头（4）、压力传感器A（5）、压力传感器B（6）、带速传感器（21）、微波发生装置（32）、微波探测器（33）提供工作电源；摄像头（4）、压力传感器A（5）、压力传感器B（6）、带速传感器（21）、微波探测器（33）分别通过信号电缆将各自的输出信号传输给测控仪（8）。
测控仪（8）根据物料（11）的横截面积S、上皮带（10）的负荷W、皮带的运行速度V、物料（11）的水分值P，依照下面的公式计算得出煤炭的热值Q：
式中：E1、E2、E3、E4、E5、E6、E7、E8、E9、E10、D1、D2、D3、D4、C为常数项，在仪表投入使用前的标定过程中，通过取样对照建立大量的数据，经过常规的非线性回归拟合得到。
根据现场的工艺要求以及仪表的实际运行情况，测控仪（8）可以设定每次间隔固定时间或者根据皮带上物料的状态特征进行数据处理或计算结果输出，这是该领域的常规处理方式。
有益效果：
本发明所述的分析系统结构简单，易于安装实施，在分析过程中不采用有电离辐射的射线源，对环境无不良影响，不存在安全隐患。并在分析过程中对影响到分析精度的带速变化进行了补偿，使得分析精度更高。
附图说明
图1：本发明所述的分析仪的主视图
图2：本发明所述的分析仪的侧视图
图中：1 支架A，2 激光源，3 支架B，4 摄像头，5 压力传感器A，6 压力传感器B，7 固定架，8 测控仪，9 上皮带辊，10 上皮带，11 物料，12 皮带架，21 带速传感器，31 C形架，32微波发生装置，33 微波探测器。
具体实施方式
结合附图详细说明激光分析仪的结构构成及使用方法：
如图1、图2所示：
皮带架（12）上安装有支架A（1）和支架B（3），支架A（1）上固定有激光源（2），支架B（3）上固定有摄像头（4）；
皮带架（12）上安装有固定架（7），固定架（7）上固定有压力传感器A（5）和压力传感器B（6），压力传感器A（5）和压力传感器B（6）上固定有上皮带辊（9）；
带速传感器（21）直接连结在下皮带的下压托辊的滑轮轴上；需要说明的是，带速传感器（21）原则上可以联结于任意一个皮带辊的滑轮轴上，此处仅是为说明本发明内容的具体安装方式而描述的一个具体实例，并非限制带速传感器（21）仅能直接连结在下皮带的下压托辊的滑轮轴上。
皮带架（12）上安装有C形架（31），C形架（31）上固定有微波发生装置（32）、微波探测器（33），其中微波发生装置（32）被固定在上皮带（10）和物料（11）的上方，微波探测器（33）被固定在上皮带（10）和下皮带的中间；
激光源（2）、摄像头（4）、压力传感器A（5）、压力传感器B（6）、带速传感器（21）、微波发生装置（32）、微波探测器（33）分别通过电缆与测控仪（8）联接；
测控仪（8）通过电源电缆分别为激光源（2）、摄像头（4）、压力传感器A（5）、压力传感器B（6）、带速传感器（21）、微波发生装置（32）、微波探测器（33）提供工作电源；
摄像头（4）、压力传感器A（5）、压力传感器B（6）、带速传感器（21）、微波探测器（33）的信号通过信号电缆传输给测控仪（8）。
激光源（2）采用一字线激光器；微波发生装置（32）和微波探测器（33）构成常规的微波水分仪可以检测出物料（11）的水分值P。
测控仪（8）内部安装有开关电源、信号处理板、转换接口等模块以及平板电脑，可以对接收到的摄像头（4）、压力传感器A（5）、压力传感器B（6）、带速传感器（21）、微波探测器（33）的信号进行识别、处理，经过平板电脑进行计算后显示结果。
当分析仪开始工作时，激光源（2）出射一字线形的激光，照在物料（11）的上表面，形成一道亮线，被摄像头（4）拍摄成数码照片后传输给测控仪（8）；
测控仪（8）根据摄像头（4）所拍摄的数码照片，对亮线的位置进行识别，可以得到物料（11）的横截面形状，进而推算出物料（11）的横截面积S。
测控仪（8）根据压力传感器A（5）、压力传感器B（6）传输来的信号可以推算出上皮带（10）的负荷W，
其中：WtA为压力传感器A（5）在上皮带（10）有物料（11）时所受到的压力，W0A为压力传感器A（5）在上皮带（10）上没有物料（11）时所受到的压力，WtB为压力传感器B（6）在上皮带（10）有物料（11）时所受到的压力，W0B为压力传感器B（6）在上皮带（10）上没有物料（11）时所受到的压力。
其中WtA和WtB是正常生产时，上皮带（10）有物料（11）时的实时测量值；W0A和W0B是分析仪在正常投入使用前，让上皮带（10）空转时进行测量得到。
带速传感器（21）检测到皮带的运行速度V，通过信号电缆传输给测控仪（8）；
微波发生装置（32）和微波探测器（33）构成常规的微波水分仪可以检测出物料（11）的水分值P，通过信号电缆传输给测控仪（8）。
测控仪（8）根据物料（11）的横截面积S、上皮带（10）的负荷W、皮带的运行速度V、物料（11）的水分值P，依照下面的公式计算得出物料的热值Q：
式中：E1、E2、E3、E4、E5、E6、E7、E8、E9、E10、D1、D2、D3、D4、C为常数项，在仪表投入使用前的标定过程中，通过取样对照建立大量的数据，经过常规的非线性回归拟合得到。
应用实例：
激光源采用长春光机所的工业级一字线激光器，出射为绿光；
摄像头采用工业级高速摄像头，帧率120FPS，配可变焦镜头；
微波水分仪采用丹东东方测控技术股份有限公司自制的微波水分仪；
带速传感器采用西门子MD-256速度传感器；
测控仪为丹东东方测控技术股份有限公司自制。
Claims (6)
1.一种对带速变化进行补偿的在线煤炭热值分析系统，其特征在于：
皮带架（12）上安装有支架A（1）和支架B（3），支架A（1）上固定有激光源（2），支架B（3）上固定有摄像头（4）；皮带架（12）上安装有固定架（7），固定架（7）上固定有压力传感器A（5）和压力传感器B（6），压力传感器A（5）和压力传感器B（6）上固定有上皮带辊（9）；带速传感器（21）直接联结在皮带辊的滑轮轴上，可以检测出皮带的运行速度V；皮带架（12）上安装有C形架（31），支架C（31）上固定有微波发生装置（32）和微波探测器（33）；微波发生装置（32）通过C形架（31）被固定在上皮带（10）和物料（11）的上方，微波探测器（33）通过C形架（31）被固定在上皮带（10）和下皮带的中间；
当现场正常生产时，皮带上的物料依次经过C形架（31）、支架A（1）、支架B（3）的位置；
激光源（2）、摄像头（4）、压力传感器A（5）、压力传感器B（6）、带速传感器（21）、微波发生装置（32）、微波探测器（33）分别通过电缆与测控仪（8）联接；测控仪（8）通过电源电缆分别为激光源（2）、摄像头（4）、压力传感器A（5）、压力传感器B（6）、带速传感器（21）、微波发生装置（32）、微波探测器（33）提供工作电源；摄像头（4）、压力传感器A（5）、压力传感器B（6）、带速传感器（21）、微波探测器（33）的信号通过信号电缆传输给测控仪（8）。
2.基于权利要求1所述的一种对带速变化进行补偿的在线煤炭热值分析系统，其特征在于：所述的激光源（2）采用一字线激光器。
3.基于权利要求1所述的一种对带速变化进行补偿的在线煤炭热值分析系统，其特征在于：所述的微波发生装置（32）和微波探测器（33）构成常规的微波水分仪。
4.基于权利要求1所述的一种对带速变化进行补偿的在线煤炭热值分析系统，其特征在于：
测控仪（8）根据物料（11）的横截面积S、上皮带（10）的负荷W、皮带的运行速度V、物料（11）的水分值P，依照下面的公式计算得出煤炭的热值Q：
式中：E1、E2、E3、E4、E5、E6、E7、E8、E9、E10、D1、D2、D3、D4、C为常数项，在仪表投入使用前的标定过程中，通过取样对照建立大量的数据，经过常规的非线性回归拟合得到。
5.基于权利要求4所述的一种对带速变化进行补偿的在线煤炭热值分析系统，其特征在于：
所述的物料（11）的横截面积S，是当分析仪开始工作时，激光源（2）出射一字线形的激光，照在物料（11）的上表面，形成一道亮线，被摄像头（4）拍摄成数码照片后传输给测控仪（8）；测控仪（8）根据摄像头（4）所拍摄的数码照片，对亮线的位置进行识别，得到物料（11）的横截面形状，推算出物料（11）的横截面积S。
6.基于权利要求4所述的一种对带速变化进行补偿的在线煤炭热值分析系统，其特征在于：
所述的上皮带（10）的负荷W，是测控仪（8）根据压力传感器A（5）、压力传感器B（6）传输来的信号推算出上皮带（10）的负荷W：
其中：WtA为压力传感器A（5）在上皮带（10）有物料（11）时所受到的压力，W0A为压力传感器A（5）在上皮带（10）上没有物料（11）时所受到的压力，WtB为压力传感器B（6）在上皮带（10）有物料（11）时所受到的压力，W0B为压力传感器B（6）在上皮带（10）上没有物料（11）时所受到的压力；
其中WtA和WtB是正常生产时，上皮带（10）有物料（11）时的实时测量值；W0A和W0B是分析仪在正常投入使用前，让上皮带（10）空转时进行测量得到。
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