CN110603102A - 检测和诊断粉末流稳定性的方法 - Google Patents

Abstract

从粉末进料器(2,111,45)输送到处理设备(3,20)(例如热喷枪)的粉末流可能具有不稳定性，该不稳定性可以使用软管背压来检测和诊断。在粉末软管管线(7,17)中，在粉末管线(7,17)与进料器(2,111,45)的连接处，结合有压力换能器，这允许以高采样率实时测量背压，以检测不稳定性并帮助诊断不稳定性的原因。诊断包括识别软管(7,17)中的周期性振荡，例如声学振荡，以及检测软管堵塞和软管破裂条件。一旦检测到，可以建议适当的纠正措施来纠正不稳定性的原因。

Description

检测和诊断粉末流稳定性的方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年4月27日提交的美国临时申请第62/490,955号和2017年5月31日提交的美国专利申请第15/609,846号的优先权，这两份专利的公开内容全文以引用方式明确地并入本文中。

背景技术

使用输送软管的粉末进料通常使用飞行输送来完成，在飞行输送中，颗粒被夹带在载气流中，以将粉末递送到最终处理设备，例如喷枪。由于多种原因，流动可能产生不稳定性，导致可能影响喷涂效果的粉末流波动。

激光已被用来测量通过粉末流的光传输。然而，这种方法有几个缺点：

1. 必须改变输送粉末流的软管，以提供合适的位置，优选地靠近处理设备或最终用途，在该位置激光可以照射穿过粉末流。这种改变本身可以通过在流动中产生不连续性而引入不稳定性。

2. 激光光传输的信号衰减很高，尽管这提供了极好的灵敏度，但信号在高流量条件下可能很快变得饱和，从而妨碍正确诊断。在粉末与载气的质量流量比高的情况下尤其如此，在这种情况下，粉末流可能完全阻挡激光光传输。

3. 增加激光会给处理设备增加相当大的成本，同时也增加了必须精确进料和控制粉末流的已经复杂的系统的复杂性。

粉末进料器的两种主要类型是射流式和容积式。两种类型都可以进料尺寸范围从约150µm到小于5µm且粉末密度从约3g/cc到高达15g/cc的各种粉末。另外，这些进料器可以以从约1g/min到高达300g/min的宽范围进料速率进料粉末。这些粉末进料器可用于工业应用，例如制药、食品加工、热喷涂和其他合适的工业。

许多粉末进料器在粉末进料器出口处的粉末管线中结合有压力换能器，例如Oerlikon Metco 9MP-CL。该换能器用于定义软管压力反馈，该反馈进而用于计算料斗压差，该压差是使用重力设备控制射流式进料器中的进料速率所需的。在某些型式的粉末进料器中，软管背压也可用作安全检测，以便在突然或意外的高背压条件下隔离粉末料斗。该信号也作为经过严格滤波的信号显示在粉末进料器上，该信号每秒更新约一次。迄今为止，还没有进料器试图使用压力信号来确定软管中的粉末流是否稳定。

发明内容

在实施例中，从粉末进料器输送到处理设备(即热喷枪)的粉末流可能具有不稳定性，该不稳定性可以使用软管背压来检测和诊断。在粉末软管管线中，例如在粉末管线与进料器的连接处，结合有压力换能器，这允许以高采样率实时测量背压，以检测不稳定性并帮助诊断不稳定性的原因。诊断包括识别软管中的周期性振荡，例如声学振荡，以及检测软管堵塞和软管破裂条件。一旦检测到，可以建议、推荐和/或采取适当的纠正措施来纠正不稳定性的原因。

因此，实施例涉及检测粉末流波动并在它们发生时检测和诊断不稳定性的装置和方法。优选地，这些装置和方法不需要额外的仪器。

本发明的实施例涉及用于检测和/或诊断粉末输送问题的方法。载气中夹带的粉末通过粉末进料软管从料斗引导至最终处理设备，并且该方法包括监测粉末进料软管中的压力，并且基于监测的压力执行下列操作中的至少一项：检测缺失或损坏的粉末进料软管；检测粉末进料软管堵塞；以及检测和诊断进料不稳定性。

根据实施例，粉末软管背压的缺乏可以指示缺失或损坏的粉末进料软管。此外，在稳态流动条件下增加粉末进料软管背压可以指示粉末进料软管堵塞。在实施例中，当粉末进料软管既没有缺失或损坏也没有堵塞时，该方法还可以包括计算监测的粉末进料软管压力的标准偏差，其中标准偏差超过预定值检测进料不稳定性。用于标准偏差的预定值可以是十秒钟5%。在实施例中，该方法还可以包括数字化监测的粉末进料软管压力以计算标准偏差。

根据本发明的实施例，当检测到进料不稳定性时，该方法还可以包括分析粉末进料软管压力以识别周期性振荡频率。在0.4至约2.0Hz之间的范围内的识别振荡频率指示粉末进料软管中的声学振荡，低于0.4Hz的识别振荡频率指示具有超过预定质量流量比的粉末与载气的质量流量比的流动转变，并且高于2.0Hz的识别振荡频率指示由料斗中的压差和粉末进料软管压力之间的压力比在预定压力比范围之外引起的控制振荡。此外，存在下列至少一种情况：声学振荡可以是通过改变粉末进料软管的长度可校正的；预定的质量流量比可以是15，并且流动转变可以是通过将质量流量比减少到小于15可校正的；并且预定的压力比范围可以在0.5和2.0之间，并且控制振荡可以是通过改变进料器的硬件，使得压力比大于0.5且小于2.0而可校正的。此外，当粉末进料软管压力的分析没有识别周期性振荡频率时，该方法还可以包括：确定粉末与载气的质量流量比是否超过预定质量流量比；确定料斗中的压差和粉末进料软管压力之间的压力比是否在预定的压力比范围之外；下列中的至少一项：确定料斗中的压差是在操作窗口的上端还是下端，以及确定圆盘速度或螺杆速度之一是在操作范围的上端还是下端；确定进料器是否损坏；以及确定粉末是否是湿的、被污染的和具有差的流动特性中的至少之一。

在实施例中，粉末进料软管压力的分析可包括进行快速傅立叶变换(FFT)频率分析或类似的数值方法，以将基于时间的压力信号转换到频域。

本发明的实施例涉及用于检测和/或诊断粉末输送问题的系统。该系统包括粉末进料软管，粉末通过该软管输送；压力换能器，其被布置成检测粉末进料软管内的压力；以及进料器诊断装置，其联接到压力换能器，用于监测粉末进料软管内的压力，以便执行下列操作中的至少一项：检测缺失或损坏的粉末进料软管；检测软管堵塞；以及检测和诊断进料不稳定性。

在实施例中，该系统还可以包括布置成将粉末定量供给到粉末进料软管中的进料器，以及粉末通过粉末进料软管被输送到的最终处理设备。

根据实施例，压力换能器可以在进料器的外部。特别地，压力换能器可以被布置成检测在沿着进料器和最终处理设备之间的粉末输送路径的任何点处的粉末进料软管压力，或者压力换能器可以被布置成检测进料器和粉末进料软管的一半长度之间的粉末进料软管压力。此外，进料器可以包括料斗，并且压力换能器可以被布置在进料器和料斗之一的出口处。在实施例中，进料器诊断装置可以在进料器的外部。在实施例中，压力换能器可以集成在进料器中。此外，进料器诊断装置可以集成在进料器中。

根据本发明的又一些实施例，进料器诊断装置可以适于分析粉末进料软管压力，以便识别周期性振荡频率。

通过阅读本公开和附图，可以确定本发明的其他示例性实施例和优点。

附图说明

通过本发明的示例性实施例的非限制性示例，参考所述多个附图，在下面的详细描述中进一步描述本发明，其中贯穿附图的几个视图，相同的附图标记表示相似的部件，并且其中：

图1示出了粉末软管诊断的示例性方法的流程图；

图2示出了已知的射流式粉末进料器的框图；

图3示出了已知的容积式粉末进料器的框图；

图4示出了已知的重力式粉末进料器的框图；

图5以图形方式描绘了粉末软管中不稳定性的各种测量；

图6以图形方式描绘了粉末软管中声学振荡的上游压力测量；

图7示出了用压力换能器和激光换能器测量粉末软管的示例性试验台；

图8以图形方式描绘了在采取纠正措施以解决粉末软管中的声学振荡之前和采取纠正措施之后的上游压力的比较；和

图9以图形方式描绘了作为软管压力的标准偏差计算的上游软管压力稳定性与压力比的关系。

具体实施方式

此处示出的细节仅作为示例并用于说明性地讨论本发明的实施例，并且是为了提供被认为是对本发明的原理和概念方面的最有用和最容易理解的描述而呈现的。在这点上，没有试图比基本理解本发明所必需的更详细地示出本发明的结构细节，结合附图进行的描述使得本发明的几种形式可以如何在实践中实施对于本领域技术人员来说是显而易见的。

图2示出了已知类型的射流式粉末进料器的功能框图。载气流1由载气源(未示出)通过软管7供应，软管7穿过加压料斗4的底部部分，以将粉末6从进料器2运输到处理设备3，例如喷枪。料斗4中的粉末6通过小孔5被吸入软管7，并被流动的载气流1夹带到处理设备3。粉末6通过软管7的粉末进料速率由加压料斗4和软管7的压力之间的压差决定或确定。料斗4包括气体振动器8驱动的搅拌器9或机械搅拌器(未示出)，例如搅拌机，以流化料斗4的底部部分中的粉末6，从而有助于粉末6流入载气流1，以便通过软管7输送。

图3示出了已知类型的盘式或容积式粉末进料器的功能框图。包含粉末6的粉末料斗14通过料斗14的底部处的出口将粉末6供应到旋转圆盘12的凹槽15中。圆盘12在方向22上旋转，将粉末19从料斗14输送到软管17。随着粉末19朝软管17输送，从载气源(未示出)供应的载气流11被导向到凹槽15中，使得粉末流13，即载气流11中夹带的粉末19，被引导到粉末软管7并被运输到处理设备20，例如喷枪。料斗14包括气体振动器18驱动的搅拌器16或机械搅拌器(未示出)，例如搅拌机，以流化料斗1的底部部分中的粉末19，从而有助于粉末19流入旋转圆盘12的凹槽15中。圆盘12的转速可约为10-30rpm，其决定粉末进料速率。

已知的射流式和容积式粉末进料器可以设有重量控制器。图4示出了具有重量控制器的射流式粉末进料器的示例性已知布置的功能框图。料斗41可以被布置在附接到称重秤42的支架43上，称重秤42安装到进料器45的固定底座44。粉末进料速率通过由称重秤42测量的重量损失直接控制，并用于调节料斗压力(射流式)或圆盘速度(容积式)，以获得所需的粉末进料速率。

存在将粉末进料和/或定量供给到载气流中的其他方法，其包括旋转螺杆，并且在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以在实施例中使用这种旋转螺杆。

由已知粉末进料器提供的处理设备可以包括喷枪，喷枪可以包括但不限于粉末涂料喷涂器、热喷枪和粉末分配器。

在已知的粉末进料器中，可能出现粉末流中的不稳定性，其中出现声学振荡、软管堵塞和/或软管破裂/断开情况。因此，希望检测这种不稳定性的发生，以确保最终产品的质量一致，并在最坏的情况下防止损坏进料系统。还希望诊断检测到的不稳定性，以便采取纠正措施以从进料系统中消除不稳定性。在检测粉末流中不稳定性的发生时，软管压力反馈的主动监测可用于诊断是否：

1. 粉末软管在操作期间意外断开连接或断裂。在这种情况下，主动监测的软管压力将不存在或不会以足够高的指示功能正常的粉末软管的存在的值记录。因此，第一个诊断是通过软管背压的缺乏来确定软管断裂。

2. 粉末软管逐渐堵塞或已堵塞。在这种情况下，粉末软管中的压力在稳态操作期间增加，即在载体流量和粉末流量恒定的情况下。因此，第二个诊断是通过软管背压增加来确定软管堵塞。

3. 在进料或输送过程中存在不稳定。在这种情况下，软管背压的标准偏差超过某个预设值。此外，通过分析不稳定性的类型或模式，可以确定不稳定性的原因，以及减少或消除不稳定性的纠正措施。这种纠正措施可以是自动或手动的措施，例如改变硬件设置和/或改变操作参数。当然，在不脱离实施例的精神和范围的情况下，可以采取其他纠正措施来减少或消除不稳定性。该诊断在图1所示的流程图中描述，其中在101确定粉末软管的压力。在这点上，压力换能器，例如Omegadyne PX209-015G10V、Prosense SPT25-10-0100A，可以被布置成读取粉末软管压力。如果换能器不产生数字数据，来自换能器的模拟数据可以转换成数字数据。在102，计算粉末软管压力中的标准偏差，以检测不稳定性。在103，进行粉末软管压力的频率分析，以进一步帮助诊断。最后，在104，基于频率和操作条件来诊断不稳定性的原因。

为了执行全范围的流动稳定性诊断，即如图1的流程图所示，软管压力反馈需要以足够高的采样率进行扫描，参见101。虽然可以使用大于100的采样率，例如高达和大于每秒100,000个样本，但是已经发现使用大于每秒50个样本的采样率通常不能为诊断提供额外的信息。因此，采样率可以低至每秒10个样本，优选地每秒10至100,000个样本，更优选地每秒10至1000个样本，甚至更优选地每秒10至100个样本。

如图1中102所示，计算粉末软管压力值的标准偏差。如果计算的标准偏差超过预设值，例如，在1-30秒的时间间隔内在1%-10%的范围内，并且优选地在5-20秒的时间间隔内在3%-7%的范围内，并且最优选地在10秒的时间间隔内为5%，则粉末软管被认为具有不稳定性，其原因可以在104被诊断。粉末软管压力值被馈入频率分析程序，例如快速傅立叶变换(FFT)，以识别任何周期性振荡频率。根据频率分析，可以诊断以下不稳定性的原因：

1. 频率范围在0.4至约2.0Hz之间的周期性振荡通常指示粉末软管中的声学振荡。在某些条件下，这些振荡可能相当大(例如，参见图6，其中压力变化为总压力的38%或约1.44psi(99.3毫巴))，并且可能超过总压力的50%，例如100毫巴(1.45psi)。由于粉末的质量流量与压力振荡同步振荡，这些振荡在处理设备的喷雾羽流中的幅度很大，因此可以容易地观察到。

2. 频率范围小于0.4Hz的周期性振荡通常指示由粉末流与载气流的高质量流量比产生的流动转变，例如，在等于或大于10的质量流量比下，优选地在等于或大于12的质量流量比下，最优选地在等于或大于15的质量流量比下。通过这种诊断，可以计算出超过高质量流量比的粉末流与载气流的质量流量比，以确认不稳定性的原因。

3. 频率范围高于2.0Hz的周期性振荡通常指示由射流式进料器的压力不平衡引起的控制振荡。通过这种诊断，可以计算料斗压差和软管压力之间的压力比低于0.5或高于2.0(其中可以理解压力比在0.5和2.0之间是稳定的)，以确认不稳定性的原因。由于容积式进料器在料斗和粉末软管之间保持相同的压力，这种压力不平衡不会在容积式进料器中发生。

如果在频率分析中没有检测到明显的周期性频率，可能存在多个问题，根据这些问题可以利用下述条件的排除过程来确定原因。

1. 如果粉末与载气的质量流量比是高质量流量比，例如10-20，优选地12-18，最优选地等于或大于15，那么这可能是不稳定性的原因。该诊断适用于射流式和容积式进料器。此外，在发现高质量流量比是不稳定性的原因的情况下，可以采取纠正措施，将粉末与载气的质量流量比降低到小于限定的高质量流量比。

2. 如果料斗压差和粉末软管压力之间的压力比小于0.5或大于2.0，那么料斗压差和粉末软管压力之间的压力不平衡可能是不稳定性的原因。这仅适用于射流式进料器，因为容积式进料器将这些压力保持相同。在发现这种压力不平衡的情况下，可以采取纠正措施来改变进料器硬件，例如软管直径、粉末拾取孔直径等，以改变压力比，直到它在极限内。

3. 如果料斗压差在射流式粉末进料器的目标操作窗口的低端(例如10%或更低)或者在顶端(例如90%或更高)，这可以指示射流式进料器中不稳定性的原因。举例来说，假设目标操作窗口为1-15psi(0.069-1.034巴)，当料斗压差在低端(例如1-2.4psi(0.069-0.166巴))内或在顶端(例如13.6-15psi(0.038-1.034巴))内时，这可以指示射流式进料器中不稳定性的原因。在容积式进料器中，如果圆盘或螺杆速度处于容积式粉末进料器的正常操作范围的顶端(例如90%或更高)，或者处于低端(例如10%或更低)，这可能是不稳定性的原因。因此，举例来说，假设正常操作范围为1-30rpm，当圆盘或螺杆速度在低端(例如1-3.9rpm)或高端(例如27.1-30rpm)内时，这可能是不稳定性的原因。

4. 如果上述条件都不满足，那么不稳定性的原因可能是粉末本身，例如潮湿、被污染、诸如静电吸附等的不良流动特性、或进料设备损坏(例如调节器不稳定、内部泄漏等)。在这种情况下，可以采取纠正措施来执行进料器的泄漏检查，重新校准进料器，并尝试另一批粉末，优选按此顺序，但不是必须的。

当检测到多重不稳定性时，最大的不稳定性，例如频率分析中识别的最大振幅频率，被诊断以进行校正。然后，每个被识别的不稳定性随后被诊断，例如，按照频率振幅减小的顺序。

该方法的实施例适用于使用飞行输送(即在载气中夹带粉末)将颗粒运输到最终处理设备的任何粉末进料器，包括但不限于：

重力式进料器

容积式进料器

射流式进料器

为了执行和测试根据在本申请中描述的实施例的方法，试验台被配置为测量粉末软管内部的条件。图7示出了试验台设备的框图。粉末进料软管70以三种不同的方式测量：

1. 激光器71，例如具有Keyence IB-1000控制模块的Keyence IB-05，其朝向粉末软管70的粉末出口端布置，以测量通过粉末软管70中与载气一起流动的粉末的光传输。据发现，粉末流的波动将导致通过软管中的粉末的光传输的波动。

2. 压力换能器72，例如Omegadyne PX209-015G10V，其安装在软管中朝向粉末软管70的粉末出口端定位的三通中，以测量在粉末软管70靠近处理设备的下游端处的压力，即下游压力。据发现，粉末流的波动导致下游压力波动。

3. 压力换能器73，例如Omegadyne PX209-015G10V，其安装在软管中朝向粉末软管70的粉末入口端定位的三通中，以测量在软管的上游端的压力，即上游压力。据发现，粉末流的波动将导致压力波动。此外，由于一些已知的粉末进料器(例如Oerlikon Metco9MP)包括压力换能器以限定用于计算料斗压差的软管压力反馈，根据实施例，这种压力换能器可以另外用于测量上游压力。此外，在没有这种压力换能器的粉末进料器中，已经发现将压力换能器定位在料斗的出口或软管的入口处提供了有利的结果。

在示例性实施例中，粉末进料器，例如射流式粉末进料器，例如Oerlikon Metco9MP-CL、Oerlikon Metco 9MP或5MPE或更老一代的型号(例如Oerlikon Metco 4MP或9MP-DJ)，被设置为通过粉末软管70经由载气(例如，以6标准升/分钟(nlpm)流动的氩气)进料粉末(例如粒度为-45 +22 µm的氧化铬粉末)，该粉末软管70可以是例如标准9英尺长的直径3/16”粉末软管。应当注意，在不脱离实施例的精神和范围的情况下，可以使用适合与所选粉末进料器一起使用的任何粉末尺寸/粒度。同样，在不脱离实施例的精神和范围的情况下，可以使用适用于所选进料器以及粉末的特性等的任何尺寸的软管。利用这种试验台设备，据发现，在40g/min的进料参数下，在粉末软管中引起进料不稳定性，并且测量了软管70中的所得激光光传输值以及上游和下游压力。为了分析粉末进料器的上述测量的结果，激光换能器71和压力换能器72、73可以联接到数据采集模块75，例如National InstrumentsNI USB-6009，以读取换能器的输出并将采集的数字数据转发到数据处理系统76，例如计算机，其包括存储装置，该存储装置用于存储例如用于从采集的数据接收和绘制随时间推移的光传输值和压力的一组指令。

图5示出了在图7的试验台中进行的测量的结果。特别地，据发现，在该测试中，激光信号振幅超过了总挡光量（light blockage）的50%，这表明尽管粉末进料速率不是很高或不稳定，但是使用激光的衰减非常高。因此，在非常不稳定的流量或高粉末供给速率的情况下，激光换能器71中的激光信号可能容易饱和，并且因此不可用于诊断进料系统。据发现，来自压力换能器72的下游压力信号振幅非常低，这使得流动不稳定性的检测变得困难。来自压力换能器73的上游压力信号振幅产生了使检测可行的足够的信号振幅，同时仍然允许压力换能器有足够的范围来避免信号饱和。作为料斗压力和软管压力之间的差值计算的压差也被绘制并且发现为较低。

基于这些结果，发明人发现由换能器73读取的上游压力信息在检测和测量进料系统中的粉末流不稳定性方面提供了最有利的结果。因此，粉末软管70中不稳定性的检测和诊断可以利用从料斗74的出口/软管70的入口处的压力换能器73采集的数据来执行。为了分析结果，压力换能器73联接到数据采集模块75，例如National Instruments NI USB-6009，以读取压力换能器的输出并将采集的数字数据转发到数据处理系统76，例如计算机或PLC，该系统包括：存储装置，其用于存储例如用于对采集的数据执行诸如FFT的频率分析的一组指令；以及处理器，其用于接收和处理该组指令以产生和提供所采集数据的频率分析。此外，存储装置或单独的存储装置可以存储另一组指令，这组指令可以由处理器处理以监测和保持料斗74中的压差。可由用户读取的显示器可以接收频率分析的结果。处理器还可以向显示器发送供用户采取的纠正措施，以减轻粉末软管70中的计算出的不稳定性。显示器可以被结合到数据处理系统76中，或者可以是单独的显示器，其被配置为通过有线或无线传输从数据处理系统76接收要显示的数据。

对来自试验台的其他结果的分析显示，不稳定性具有约0.65Hz的周期性频率。此外，发现这种周期性不稳定性是粉末软管70中声共振的结果，这是粉末流不稳定性的主要原因之一。对试验台结果的进一步分析证实，振荡的声学性质遵循一般声学理论。图6示出了在相同的40g/min的粉末流量下，由升高的载气流(例如，从6nlpm到10nlpm)引起的振荡的示例性曲线图。这里，产生的振荡频率几乎正好是1.0Hz。额外的测试还显示，这些声学振荡的频率范围从大约0.4Hz到高达2.0Hz。采取了各种纠正措施来解决声学振荡，并且发现仅仅改变粉末软管的长度就可以大大减少或消除共振。举例来说，图8示出了通过其输送粉末的9英尺长软管中的上游压力，该压力是大约1Hz的周期性振荡信号，其具有约1.5psi(103毫巴)的振幅，而当改变为15英尺长的软管时，周期性振荡减小了几乎一个数量级，同时频率下降到约0.4Hz。

在其他测试中，例如，对于密度范围从3g/cc到高达15g/cc的各种粉末，发现粉末与载气的质量流量比超过15导致所有粉末的不稳定流动。虽然一些粉末在质量流量比低至10时表现出不稳定的流动，但是一旦质量流量比达到15，所有测试的粉末都变得不稳定。对通过粉末软管的粉末流的这种模拟也支持了发明人基于在慕尼黑大学(Niederreiter，2005年)所做的计算和实验工作的发现，即，在大致相同的质量流量比下开始不稳定性(参见G. Niederreiter,"Untersuchung zur Pfropfenentstehung und Pfropfenstabilitätbei der pneumatischen Dichtstromförderung", Doktor-Ingenieurs genehmigtenDissertation, Technische Universität München, 16.11.2005，其公开内容全文以引用方式明确地并入本文中)。此外，据发现，如果允许粉末在这种高的质量流量比条件下继续流动，粉末软管很有可能经历流动转变并最终堵塞。因此，已经发现，通过以及时方式检测和警告降低质量流量比的需要将防止粉末软管堵塞。

在其他测试中，在载气和粉末流的不同流动条件下，通过试验台的示例性射流式粉末进料器，使用未优化的进料硬件设置来进料许多不同的粉末，例如Metco 601铝聚酯混合物、Amdry 9951 CoNiCrAlY和Amdry 6415氧化铬。因此，料斗压差和软管压力之间的压力不平衡导致了一些测试条件。此外，在该测试中，没有产生声学振荡，并且粉末与载气的质量流量比保持在15以下。

该测试的结果在图9中绘制和示出。从该图可以看出，当压力比在约0.5和2.0之间时，在所有情况下，粉末流都是稳定的，软管压力在10秒钟时期内的标准偏差低于5%。

通过对粉末软管压力进行实时监测和分析，发明人发现可以检测、诊断和校正与粉末流相关的不稳定性。此外，该方法可以形成为粉末进料器提供自诊断和自优化的方式的基础。

应当注意，前面的示例仅仅是为了解释的目的而提供的，决不能理解为对本发明的限制。虽然已经参照示例性实施例描述了本发明，但是应当理解，这里使用的词语是描述和说明性的词语，而不是限制性的词语。在不脱离本发明的范围和精神的情况下，可以在当前陈述和修改的所附权利要求的范围内进行改变。尽管这里已经参考特定的装置、材料和实施例描述了本发明，但是本发明并不旨在局限于这里公开的细节；相反，本发明延伸到所有功能等同的结构、方法和用途，例如在所附权利要求的范围内。

Claims (20)

1.一种用于检测和/或诊断粉末输送问题的方法，其中载气中的粉末通过粉末进料软管从料斗被引导至最终处理设备，所述方法包括：

监测所述粉末进料软管中的压力；和

基于所监测的压力，执行以下操作中的至少一项：

检测缺失或损坏的粉末进料软管；

检测粉末进料软管堵塞；和

检测和诊断进料不稳定性。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，粉末软管背压的缺乏指示缺失或损坏的粉末进料软管。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，增加的粉末进料软管背压指示所述粉末进料软管堵塞。

4.根据权利要求2和3所述的方法，其中，当所述粉末进料软管既没有缺失或损坏也没有堵塞时，所述方法还包括计算所述监测的粉末进料软管压力的标准偏差，其中标准偏差超过预定值检测进料不稳定性。

5.根据权利要求4的方法，其中，用于所述标准偏差的所述预定值为十秒钟5%。

6.根据权利要求4和5所述的方法，还包括数字化所述监测的粉末进料软管压力以计算所述标准偏差。

7.根据权利要求4-6所述的方法，其中，当检测到进料不稳定性时，所述方法还包括分析所述粉末进料软管压力以识别周期性振荡频率，

其中，在0.4至约2.0Hz范围内的识别的振荡频率指示所述粉末进料软管中的声学振荡，

其中，低于0.4Hz的识别的振荡频率指示具有超过预定质量流量比的所述粉末与所述载气的质量流量比的流动转变，并且

其中，高于2.0Hz的识别的振荡频率指示由所述料斗中的压差和所述粉末进料软管压力之间的压力比在预定压力比范围之外引起的控制振荡。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于下列中的至少一项：

其中，所述声学振荡能够通过改变所述粉末进料软管的长度来校正，

其中，所述预定质量流量比是15，并且所述流动转变能够通过将所述质量流量比降低到小于15来校正，并且

其中，所述预定压力比范围在0.5和2.0之间，并且所述控制振荡能够通过改变所述进料器的硬件来校正。

9.根据权利要求7和8所述的方法，其中，当所述粉末进料软管压力的所述分析没有识别周期性振荡频率时，所述方法还包括：

确定所述粉末与所述载气的所述质量流量比是否超过所述预定质量流量比；

确定所述料斗中的压差和所述粉末进料软管压力之间的压力比是否在所述预定压力比范围之外；

下列之一：

确定所述料斗中的压差是在操作窗口的上端还是下端；和

确定圆盘速度或螺杆速度中的一个是在操作范围的上端还是下端；

确定所述进料器是否损坏；和

确定所述粉末是否是湿的、被污染的和具有较差流动特性中的至少一种。

10.根据权利要求7-9所述的方法，其中，所述粉末进料软管压力的所述分析包括进行快速傅立叶变换(FFT)频率分析。

11.一种用于检测和/或诊断粉末输送问题的系统，包括：

粉末进料软管，粉末通过所述粉末进料软管被输送；

压力换能器，其被布置成检测所述粉末进料软管内的压力；和

进料器诊断装置，其联接到所述压力换能器，用于监测所述粉末进料软管内的压力，以便执行下列操作中的至少一项：

检测缺失或损坏的粉末进料软管；

检测软管堵塞；和

检测和诊断进料不稳定性。

12.根据权利要求11所述的系统，还包括：进料器，其被布置成将所述粉末定量供给到所述粉末进料软管中；以及最终处理设备，所述粉末通过所述粉末进料软管被输送到所述最终处理设备。

13.根据权利要求11和12所述的系统，其中所述压力换能器在所述进料器的外部。

14.根据权利要求11-13所述的系统，其中，所述压力换能器被布置成检测沿着所述进料器和所述最终处理设备之间的粉末输送路径的任何点处的粉末进料软管压力。

15.根据权利要求11-14所述的系统，其中，所述压力换能器被布置成检测所述进料器和所述粉末进料软管的一半长度之间的粉末进料软管压力。

16.根据权利要求11-15所述的系统，其中，所述进料器包括料斗，并且所述压力换能器被布置在所述进料器和所述料斗之一的出口处。

17.根据权利要求11-16所述的系统，其中，所述进料器诊断装置在所述进料器外部。

18.根据权利要求11-17的系统，其中，所述压力换能器集成在所述进料器中。

19.根据权利要求11-18所述的系统，其中，所述进料器诊断装置集成在所述进料器中。

20.根据权利要求11-19所述的系统，其中，所述进料器诊断装置适于分析所述粉末进料软管压力，以便识别周期性振荡频率。