CN214066650U - 一种利用非接触式测量方法实现煤粉等速取样的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种利用非接触式测量方法实现煤粉等速取样的装置，其包括采用阵列式静电感应方式测量风速的非接触式风速测量模块、煤粉取样模块、压缩空气模块和控制模块，煤粉取样模块的前端穿过磁性固定封堵装置伸入到一次风管的直管段内，煤粉取样模块的后端连接所述压缩空气模块；控制模块根据非接触式风速测量模块传递的风速信号控制压缩空气模块向煤粉取样模块中通入压缩空气以实现等速取样。本实用新型所述装置具有测量精度高、使用寿命长、工作效率高等优点。

Description

一种利用非接触式测量方法实现煤粉等速取样的装置

技术领域

本实用新型涉及一种火力发电厂试验仪器，尤其涉及一种煤粉取样装置。

背景技术

电站锅炉的燃料主要是煤炭，煤进入锅炉燃烧前需要研磨成一定细度的煤粉，而煤粉的细度则对锅炉的燃烧、传热、流动具有较大的影响。因此，如何能够准确测量煤粉的细度极为关键。

要准确测量煤粉细度，必须要求对煤粉进行等速取样，如果是非等速取样，则取样结果与实际煤粉细度会发生较大的偏差，不利于指导生产。传统的煤粉等速取样装置如图1所示，煤粉取样枪2前端插入到一次风管直管段7内，煤粉取样枪2尾端通过旋风分离器8连接抽气器3，抽气器3连接压缩空气管路，压缩空气管路上装有压力表4及电动调节阀5。采用在煤粉取样枪2前设置压力靠背管10测量一次风动压，再计算出一次风风速，进而通过电动调节阀5调节压缩空气的压力来实现等速取样。但是传统的等速取样存在以下弊端：

1)测量元件易堵塞。由于一次风携带有大量煤粉，测量元件容易被煤粉堵塞，造成测量不准确、甚至测量错误的问题。一旦出现堵塞，就必须重新取出测量元件，疏通后再进行煤粉取样，导致工作效率低。

2)测量元件易磨损。由于一次风携带煤粉且流速较快，对测量元件磨损较大，影响测量元件的测量精度及寿命。

3)测量元件影响流场。无论是测量元件，还是煤粉取样枪，设置在上游，都会对下游的设备产生影响。

4)测量精度受测量元件位置的影响较大。由于通过压力靠背管(或毕托管)进行风速的测量，要测量准确，就要求测量元件必须正对气流来流方向，一旦测量元件与来流方向稍有偏差，测量数据就会有较大影响。

5)为适用于不同厂家生产的试验设备，不同电厂煤粉管道使用的风速测孔设计的五花八门，不仅孔径、高度等尺寸各不相同，测孔与堵头的密封方式也不同，有的是内螺纹，有的是外螺纹，有的甚至没有螺纹；有时甚至同一机组的不同煤粉管道使用风速测孔规格都不同；常用密封测孔和取样枪的方法，根本无法满足现场测孔多变的形式，只能采用塞布条的形式，遮挡定位标识，且无法真正起到密封的作用。

6)粉取样时，完全靠测量人用双手固定取样管以及把握其方向，往往在插拔取样枪变换测点位置时，很容易出现前后左右晃动的情况，致使实际的测量位置与预计的测量位置不一致，增加了试验测量的不确定度，使得测量结果的精确性大打折扣；此外，当管道中的工质温度很高、管道内为正压或者管道存在大量静电等情况时，操作人员需要工作在上述恶劣环境中，在固定和插拔取样枪时，不仅困难重重，而且特别吃力，无形中给试验工作带来的很大的危险因素。甚至，有些管道因为布置方式等原因，测点的开孔位置五花八门，有时需要把取样枪以倾斜的方式插入测孔，给操作人员带来很多不便。

综上，传统的煤粉取样装置，在实际运用中存在测量不准确，测量寿命短、密封方式不通用以及工作效率低等问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种利用非接触式测量方法实现煤粉等速取样的装置，该装置采用非接触式测量方法进行风速测量，同时在煤粉取样装置穿过一次风管处设置磁性固定封堵装置，使得该煤粉取样装置具有测量准确、测量寿命长、工作效率高且使用方便的优点。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种利用非接触式测量方法实现等速煤粉取样的装置，包括非接触式风速测量模块、煤粉取样模块、压缩空气模块和控制模块，所述煤粉取样模块的前端伸入到一次风管的直管段内，所述煤粉取样模块的后端连接所述压缩空气模块；

所述非接触式风速测量模块设置在一次风管的直管段的外壁上并采用阵列式静电感应方式测量直管段内的风速，所述非接触式风速测量模块及所述压缩空气模块分别与所述控制模块通信相连，所述控制模块根据所述非接触式风速测量模块传递的风速信号控制所述压缩空气模块向所述煤粉取样模块中通入压缩空气以实现等速取样。

在一个实施例中，所述煤粉取样模块伸入到一次风管内的穿孔处设置有磁性固定封堵装置。

在一个实施例中，所述磁性固定封堵装置包括强磁体固定片、密封片和定位凸台，所述强磁体固定片、密封片和定位凸台的中间设置有供煤粉取样模块穿过的通孔，所述强磁体固定片、密封片以及定位凸盘的底面通过强磁体固定片的磁性连接为一个整体并吸附在所述穿孔处。

在一个实施例中，所述通孔与所述煤粉取样模块穿过通孔的部分外形相适配。

在一个实施例中，所述强磁体固定片为稀土永磁金属片，所述密封片为硅胶材质，所述定位凸台为碳钢材质。

在一个实施例中，所述非接触式风速测量模块包括信号发射探头和信号接收探头，所述信号发射探头和信号接收探头采用非侵入的方式设置在一次风管直管段的外壁上，所述信号发射探头和信号接收探头设置位置对应的一次风管直管段的内壁光滑并呈环形。

在一个实施例中，所述煤粉取样模块包括煤粉取样枪、旋风分离器和抽气器，所述煤粉取样枪的前端伸入到一次风管的直管段内，所述煤粉取样枪的后端通过所述旋风分离器连接所述抽气器，所述抽气器连接所述压缩空气模块。

在一个实施例中，所述煤粉取样枪为平头式煤粉采样枪。

在一个实施例中，所述煤粉取样枪上标有刻度尺。

在一个实施例中，所述压缩空气模块包括压缩空气管路、压力表和电动调节阀，所述压缩空气管路与所述抽气器相连，所述压缩空气管道上设置所述压力表和所述电动调节阀。

本实用新型提供的装置具有如下有益效果：

(1)采用较为成熟的非接触式测速技术，测量精度较高；因为是非接触式测量，测量不会因为煤粉堵塞造成测量偏差，也不会影响一次风管内流场；测量元件不会被煤粉磨损，使用寿命长；测量元件的放置方位不会对测量结果产生影响，受干扰小；

(2)通过计算机控制电动调节阀进行控制，能够实现无人干预的等速取样，工作效率高；

(3)取样枪可以依靠固定片的磁性吸附在电厂煤粉管道的测量孔上，实现免堵头密封封堵和免塞布条定位，可适用于不同管径、不同密封形式的风速测孔，避免了传统螺纹堵头靠背管面对不同测孔孔径或内外丝不同形制时的不通用难题，同时也规避了螺纹出现滑丝、磨损、生锈等损伤时带来的安装难题；

(4)强磁体固定片通过硅胶密封片穿设在取样枪上，并通过磁性固定密封装置实现固定，以及管体和测孔的双重密封，将取样枪固定在预定的方向上，避免出现取样枪乱晃带来的较大误差，防止风粉泄露，极大提高了取样效率；

(5)可根据取样枪上的刻度尺，通过磁性固定密封装置实现取样枪长度的调节和定位，满足不同高度风速测孔和不同管径煤粉管道的多点等速取样；

(6)强磁体固定片材质为稀土永磁金属材料，强磁体固定片有较好的机械性能，轻便结实耐用，在存储和运输过程中，可以吸附于靠背管表面或者多个固定片吸附在一起，便于保存和携带，不易丢失；可大量备用，以备损坏时及时更换，并且规格统一，可以多片叠加使用，以增强磁力，加强它本身的密封和固定性能；使用硅胶密封圈，结实耐用，耐高温，耐腐蚀，具有很好的密封性，适用于不同孔径及密封形式的测孔；

(7)安装时，先装磁性固定封堵装置，再装取样枪，以撞针的形式破坏测孔内部的积煤，防止管道内工质对外喷溅；

(8)本实用新型解决了使用传统螺纹封头时不同风速测孔孔径、螺纹形式带来的密封方式不通用问题的同时，同时可以满足不同风速测孔高度和不同管径煤粉管道的风速测量，提高了传统取样枪的通用性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为背景技术中提到的传统的煤粉等速取样装置的结构示意图；

图2为实施例1所述装置的结构示意图；

图3为实施例1中所述磁性固定封堵装置的零件主视结构图。

其中，图中各附图标记：

1	非接触式风速测量模块	2	煤粉取样枪
				3	抽气器	4	压力表
5	电动调节阀	6	控制模块
				7	一次风管的直管段	8	旋风分离器
9	磁性固定封堵装置	10	压力靠背管
				91	强磁体固定片	92	密封片
93	定位凸台

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接或者间接位于该另一个部件上。当一个部件被称为“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置为基于附图所示的方位或位置，仅是为了便于描述，不能理解为对本技术方案的限制。术语“第一”、“第二”仅用于便于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明技术特征的数量。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

实施例1

如图2所示，一种利用非接触式测量方法实现等速煤粉取样的装置，包括非接触式风速测量模块、煤粉取样模块、压缩空气模块和控制模块。

其中，煤粉取样模块包括煤粉取样模块包括煤粉取样枪2、旋风分离器8和抽气器3，煤粉取样枪2的前端伸入到一次风管的直管段7内，煤粉取样枪2的后端通过旋风分离器8连接抽气器3。

作为优选，煤粉取样枪2为平头式煤粉采样枪。

作为优选，煤粉取样枪2上标有刻度尺，便于实现取样枪长度的调节可控。

压缩空气模块包括压缩空气管路、压力表4和电动调节阀5，压缩空气管路与抽气器3相连，压缩空气管道上设置压力表4和电动调节阀5。

非接触式风速测量模块包括信号发射探头和信号接收探头，信号发射探头和信号接收探头采用非侵入的方式设置在一次风管的直管段7的外壁上，信号发射探头和信号接收探头设置位置对应的一次风管的直管段7的内壁光滑并呈环形。非接触式风速测量模块设置在一次风管的直管段的外壁并采用阵列式静电感应方式测量风速。

非接触式风速测量模块及压缩空气模块分别与控制模块通信相连，控制模块根据所述非接触式风速测量模块传递的风速信号控制压缩空气模块向煤粉取样模块中通入压缩空气以实现等速取样。

其实现等速取样的原理如下：

A、通过预备性试验，标定出试验用的抽气器3的特性：即压缩空气压力与煤粉取样枪2的抽气速度的关系函数，并将此关系函数预存于控制模块6的控制系统内；

B、利用非接触式测量信号测量一次风管内的实时风速V；实时风速V输入控制模块的控制系统内；

C、控制模块的控制系统根据实时风速V，计算出按照此风速等速取样需要的压缩空气压力P(通过预备性试验得到的关系函数计算)；

D、根据计算得出的需要的压缩空气压力P，控制调节电动调节阀5，使得抽气器3前的压缩空气管路的压力为P；

E、抽气器3前压缩空气的压力调至P后，开始煤粉取样，这时取样速度等于一次风速，实现等速取样。

为了实现煤粉取样枪2的灵活固定和密封固定，本实施例中，煤粉取样枪2伸入到一次风管内的穿孔处设置有磁性固定封堵装置9，磁性固定封堵装置9可实现煤粉取样枪2与一次风管上穿孔处的密封连接。

磁性固定封堵装置9的结构如图3所示，包括强磁体固定片91、密封片92和定位凸台93，强磁体固定片91、密封片92和定位凸台93的中间设置有供煤粉取样枪2穿过的通孔，强磁体固定片91、密封片92以及定位凸盘93的底面通过强磁体固定片91的磁性连接为一个整体并吸附在煤粉取样枪2伸入一次风管的穿孔处，强磁体固定片91、密封片92和定位凸台93中间设置的通孔与煤粉取样腔穿过通孔的部分外形相适配，煤粉取样枪2通过磁性固定封堵装置9的通孔穿入到一次风管的直管段7内。通过磁性固定封堵装置9，将煤粉取样枪2固定在预定的的方向和位置上，避免出现煤粉取样枪2乱晃带来的较大误差。

作为优选，所述强磁体固定片为稀土永磁金属片，强磁体外径为72mm，满足几乎所有测孔的封堵要求；所述密封片为硅胶材质，所述定位凸台为碳钢材质。

采用本实施例所述装置进行煤粉等速取样的方法如下：

步骤1：在一次风管的直管段7上安装非接触式测量信号发射和接收装置1。

步骤2：将预备性试验标定好的抽气器3前压力与煤粉取样枪2取样速度的对应关系函数设置在计算机控制系统6内。

步骤3：装设煤粉取样枪2及相关配套设备；安装时，先装磁性固定封堵装置9，再装取样枪2，以撞针的形式破坏测孔内部的积煤，防止管道内工质对外喷溅。

步骤4：接入压缩空气，并在压缩空气管路上设置压力表4及电动调节阀5，并将压力表4及电动调节阀5相关数据线及控制线连接计算机控制系统6。

步骤5：启动计算机控制系统6，采集非接触式测量信号发射和接收装置1的一次风速数据，通过调节抽气器3前的电动调节阀5，使得压力表4的压力与目标取样速度对应的压力相等。

通过上述装置的协调工作，实现煤粉的等速取样。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种利用非接触式测量方法实现煤粉等速取样的装置，其特征在于，

包括非接触式风速测量模块、煤粉取样模块、压缩空气模块和控制模块，所述煤粉取样模块的前端伸入到一次风管的直管段内，所述煤粉取样模块的后端连接所述压缩空气模块；

所述非接触式风速测量模块设置在一次风管的直管段的外壁上并采用阵列式静电感应方式测量直管段内的风速，所述非接触式风速测量模块及所述压缩空气模块分别与所述控制模块通信相连，所述控制模块根据所述非接触式风速测量模块传递的风速信号控制所述压缩空气模块向所述煤粉取样模块中通入压缩空气以实现等速取样。

2.如权利要求1所述的一种利用非接触式测量方法实现煤粉等速取样的装置，其特征在于，所述煤粉取样模块伸入到一次风管内的穿孔处设置有磁性固定封堵装置。

3.如权利要求2所述的一种利用非接触式测量方法实现煤粉等速取样的装置，其特征在于，所述磁性固定封堵装置包括强磁体固定片、密封片和定位凸台，所述强磁体固定片、密封片和定位凸台的中间设置有供煤粉取样模块穿过的通孔，所述强磁体固定片、密封片以及定位凸盘的底面通过强磁体固定片的磁性连接为一个整体并吸附在所述穿孔处。

4.如权利要求3所述的一种利用非接触式测量方法实现煤粉等速取样的装置，其特征在于，所述通孔与所述煤粉取样模块穿过通孔的部分外形相适配。

5.如权利要求4所述的一种利用非接触式测量方法实现煤粉等速取样的装置，其特征在于，所述强磁体固定片为稀土永磁金属片，所述密封片为硅胶材质，所述定位凸台为碳钢材质。

6.如权利要求1所述的一种利用非接触式测量方法实现煤粉等速取样的装置，其特征在于，所述非接触式风速测量模块包括信号发射探头和信号接收探头，所述信号发射探头和信号接收探头采用非侵入的方式设置在一次风管直管段的外壁上，所述信号发射探头和信号接收探头设置位置对应的一次风管直管段的内壁光滑并呈环形。

7.如权利要求2或6所述的一种利用非接触式测量方法实现煤粉等速取样的装置，其特征在于，所述煤粉取样模块包括煤粉取样枪、旋风分离器和抽气器，所述煤粉取样枪的前端伸入到一次风管的直管段内，所述煤粉取样枪的后端通过所述旋风分离器连接所述抽气器，所述抽气器连接所述压缩空气模块。

8.如权利要求7所述的一种利用非接触式测量方法实现煤粉等速取样的装置，其特征在于，所述煤粉取样枪为平头式煤粉采样枪。

9.如权利要求7所述的一种利用非接触式测量方法实现煤粉等速取样的装置，其特征在于，所述煤粉取样枪上标有刻度尺。

10.如权利要求7所述的一种利用非接触式测量方法实现煤粉等速取样的装置，其特征在于，所述压缩空气模块包括压缩空气管路、压力表和电动调节阀，所述压缩空气管路与所述抽气器相连，所述压缩空气管路上设置所述压力表和所述电动调节阀。

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