FI113701B - Menetelmä kiintoainehiukkasvirtaaman ja/tai hiukkaskokojakauman määrittämiseen - Google Patents

Description

113701

MENETELMÄ ΚΙIΝΤΟΑΙΝΕΗIUKKASVIRTAAMAN JA/TAI HIUKKASKOKOJAKAUMAN MÄÄRITTÄMISEEN

Keksinnön kohteena on menetelmä kiinto-5 ainehiukkasvirtaaman ja/tai hiukkaskokojakauman mää rittämiseksi äänen intensiteetin avulla. Edelleen keksinnön kohteena on laite kiintoainehiukkasvirtaaman ja/tai hiukkaskokojakauman määrittämiseksi, kuten patenttivaatimuksissa on esitetty.

10 Kiintoainehiukkasvirtaaman ja/tai hiukkasko ko jakauman määrittämiseksi sovellettavat menetelmät ovat olleet aikaisemmin hankalasti toteutettavissa käytännössä.

Keksinnön tarkoituksena on tuoda esiin uusi, 15 vaihtoehtoinen ja helpommin toteutettava menetelmä ja laite kiintoainehiukkasvirtaaman ja/tai hiukkaskokoja-kauman määrittämiseksi. Edelleen keksinnön tarkoituksena on tuoda esiin menetelmä ja laite kiintoainehiukkasvirtaaman ja/tai hiukkaskokojakauman määrittämisek-20 si siten, että tulokset vastaavat aiempaa olennaisesti paremmin todellisia kiintoainehiukkasvirtaamia ja/tai hiukkaskokoj akaumia.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle ja lait- c · * : *.· teelle tunnusomaista on se, mikä on esitetty patentti- • · :t’·· 25 vaatimuksissa.

: : Keksinnön kohteena on menetelmä kiinto- ;';L ainehiukkasvirtaaman ja/tai hiukkaskoko jakauman mää- rittämiseksi siten, että kiintoainehiukkasten törmää-misestä putkessa sijaitsevaan virtausesteeseen synty-30 neen äänen intensiteetti, joka on verrannollinen kiin- *;i; toainehiukkasvirtaamaan ja/tai hiukkaskokojakaumaan, mitataan ja mitatun intensiteetin perusteella määrite-: M tään kiintoainehiukkasvirtaama ja/tai hiukkaskokoja- kauma. Keksinnön mukaisesti äänen intensiteetti mita-*. 35 taan olennaisesti putkeen sijoitetun kotelon sisälle *;**, sijoitetun, vähintään yhden, mittauslaitteen avulla olennaisesti virtausesteen läheisyydessä.

113701 2

Virtausesteellä tarkoitetaan tämän keksinnön yhteydessä estettä, joka estää kaasun, nesteen ja/tai kiintoaineen putkessa tapahtuvan vapaan virtauksen jollakin tavalla, esim. putken mutka, putken kuristus, 5 putkessa oleva levy tms.

Keksinnön perustana on ollut suoritettu tutkimustyö, jossa on todettu kiintoainehiukkasten törmäämisestä putkessa sijaitsevaan virtausesteeseen syntyneen äänen intensiteetin olevan suoraan verrannolli-10 nen kiintoainehiukkasvirtaamaan. Äänen intensiteetin on todettu korreloivan myös hiukkaskokojakauman kanssa. Äänen intensiteetti mitataan vähintään yhdellä mittauslaitteella, esim. mikrofonilla. Keksinnön eräässä sovellutuksessa mittauslaitteena käytetään 15 putkeen sijoitetun esim. titaanikarbidi- (TiC-)kotelon sisällä olevaa vähintään yhtä mikrofo-nia/mikrofonikennoa. Äänen intensiteetin mittauslaite sijaitsee välittömästi virtausesteen läheisyydes-sä/yhteydessä tai sen jälkeen. Mitatun äänen intensi-20 teetin tai osiin jaetun äänen spektrin, eli äänen intensiteetti taajuuden funktiona, perusteella voidaan määrittää kiintoainehiukkasvirtaama ja/tai hiukkasko-kojakauma matemaattisesti, esim. tilastollisia mene-

• · I

: telmiä apuna käyttäen. Keksinnön eräässä sovellutuk- • « ·'/·' 25 sessa matemaattisena menetelmänä käytetään kemometris- tä menetelmää.

Mittaukset ja mittauslaitteet äänen intensi-;·. teetin mittaamiseksi on helppo toteuttaa, eikä se vaa di olemassa oleviin putkistoihin olennaisia muutoksia, . 30 so. mittaukset voidaan suorittaa rikkomatta putkistoa, ;; sillä mittauslaitteet voidaan sijoittaa putken ulko- *·* pinnalle haluttaessa. Myös mittaustulosten käsittele- minen matemaattisesti, esim. tilastollisilla menetel- * · millä, kuten kemometrisesti, on helppo toteuttaa. Mit- » I * ·, 35 taus- ja laitekustannukset eivät ole kohtuuttomia, ··· jolloin keksinnön mukaiset menetelmä- ja laiteinves- toinnit eivät vaadi suuria pääomia.

113701 3

Putkistolla tarkoitetaan tämän keksinnön yhteydessä putkia tai putkiverkkoa, jossa virtaa kiintoainetta sisältävää kaasumaista tai nestemäistä ainetta .

5 Keksintöä selostetaan seuraavassa yksityis kohtaisten sovellutusesimerkkien avulla viitaten oheisiin kuviin, jossa kuvat 1-2 esittävät eräiden keksinnön mukaisten laitteiden sovellutuksia ja 10 kuvat 3-6 esittävät eräällä keksinnön mukai sella menetelmällä saatuja mittaustuloksia: äänen intensiteetti taajuuden funktiona.

Kuvissa 1 ja 2 on esitetty eräitä sovellutuksia keksinnön mukaisista laitteista eräiden keksinnön 15 mukaisten menetelmien toteuttamiseksi. Laitteeseen kuuluu putki 1, jossa kiintoainehiukkaset virtaavat kaasu- tai nestevirtauksen mukana, ja putkeen sijoitettu virtauseste 2, johon kiintoainehiukkaset törmäävät virratessaan putkessa. Kuvissa esitetyissä sovel-20 lutuksissa virtausesteenä on putken mutka ja virtaava-na kaasuna ilma, joka sisältää kiintoainetta. Kiinto-ainehiukkasten törmäyksestä virtausesteeseen syntynyt '”· äänen intensiteetti mitataan putken ulkopinnalle asen- • \i netuilla mikrofoneilla 3 (kuva 1). Vaihtoehtoisena 25 mittauslaitteena on käytetty putkeen sijoitettua kote- * · loa 4, tässä sovellutuksessa titaanikarbidikoteloa, 1 » » jonka sisällä on useita mikrofonikennoja 5 (kuva 2). Äänen intensiteetin mittaukseen tarkoitetut mikrofo- * * nit/mikrofonikennot sijaitsevat välittömästi virtaus-30 esteen yhteydessä, sen edellä tai sen jälkeen. Lisäksi 1 * · äänen intensiteetin mittauslaitteeseen kuuluu mikrofo-neihin/mikrofonikennoihin (3, 5) kytketty mittaustu- losten rekisteröimisosa 6, joka rekisteröi äänen in-tensiteettiä vastaavat signaalit ja muodostaa niiden • 35 perusteella äänen spektrin. Mitattu äänen intensiteet- ·': ti esitetään taajuuden funktiona (6) .

t | 113701 4

Kuvissa 1 ja 2 esitetyissä laitesovellutuk-sissa on käytetty mittaustulosten eli äänen intensiteetin käsittely-/laskentalaitteena tietokonetta 7. Kiintoainehiukkasvirtaama ja/tai hiukkaskokojakauma 5 määritetään tietokoneen matemaattisten menetelmien avulla, kuten tilastollisilla ohjelmilla äänen inten-siteettimittausten perusteella. Keksinnön eräässä sovellutuksessa äänen spektri jaetaan osiin, minkä perusteella määritetään kemometrisellä menetelmällä 10 kiintoainehiukkasvirtaama ja/tai hiukkaskokojakauma. Kemometrisillä menetelmillä ennustetaan eri tekijöiden riippuvuutta/korrelaatiota toisistaan; tässä tapauksessa äänen intensiteetin riippuvutta kiintoaineen raekoosta ja määrästä. Riippuvuudet määritetään eri 15 virtausnopeuksilla.

Kuvissa 3-4 on esitetty graafisesti erään keksinnön mukaisen koesarjan mittaustulokset, so. äänen intensiteetti taajuuden funktiona, joista näkyy äänen intensiteetin kasvaminen ja spektrin leveneminen 20 matalammille taajuuksille, kun kiintoainehiukkasten raekoko kasvaa. Kiintoaineena tässä sovellutuksessa on käytetty hiekkaa, jonka raekoko on 0,6-3 mm (kuva 3) ja 0-0,6 mm (kuva 4) . Kuvissa 5-6 on esitetty graafi-|' : sesti erään keksinnön mukaisen koesarjan mittaustulok- 25 set, so. äänen intensiteetti taajuuden funktiona, joista näkyy äänen intensiteetin kasvaminen, kun kiin-.V. toaineen määrä lisääntyy. Kiintoaineena tässä sovellu- t I i tuksessa on käytetty hiekoitussepeliä, jonka määrä on vähäinen kuvassa 5 ja suuri kuvassa 6. Kuvissa 3-6 ää-30 nen intensiteettiä vastaavat signaalit on esitetty tummempina pylväinä ja matalammilla taajuuksilla esiintyvät himmeämmät pylväät ovat pohjakohinan vaih- * telua. Edellä esitetyn mukaisesti on nähtävissä se, » · ,···. että äänen intensiteetti on suoraan verrannollinen » t • 35 kiintoainehiukkasvirtaamaan (kuvat 5 ja 6) taajuusalu- eella 250 - 16 000 Hz ja korreloivan hiukkaskokoja- •.'j kauman kanssa (kuvat 3 ja 4) taajuusalueella 4-16 113701 5 kHz, jolloin kiintoaineen hiukkasvirtaama ja/tai hiuk-kaskokojakauma voidaan määrittää äänen intensiteetin ja taajuusalueen avulla.

Keksinnön mukainen menetelmä ja laite sovel-5 tuvat erilaisina sovellutuksina minkä tahansa kiinto-ainehiukkasvirtaaman ja/tai hiukkaskokojakauman määrittämiseen, erityisesti voimalaitosten kivihiilipölyn hiukkasvirtaaman ja/tai -jakauman määrittämiseen.

Keksinnön sovellutukset voivat vaihdella 10 oheisten patenttivaatimusten puitteissa, kuten on selvää alan ammattimieh.ille.

t

Claims (13)

113701 6

1. Menetelmä kiintoainehiukkasvirtaaman ja/tai hiukkaskokojakauman määrittämiseksi siten, että kiintoainehiukkasten törmäämisestä putkessa sijaitse- 5 vaan virtausesteeseen syntyneen äänen intensiteetti, joka on verrannollinen kiintoainehiukkasvirtaamaan ja/tai hiukkaskokojakaumaan, mitataan ja mitatun intensiteetin perusteella määritetään kiintoainehiukkas-virtaama ja/tai hiukkaskokojakauma tunnettu 10 siitä, että äänen intensiteetti mitataan olennaisesti putkeen sijoitetun kotelon sisälle sijoitetun, vähintään yhden, mittauslaitteen avulla olennaisesti virtausesteen läheisyydessä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, 15 tunnettu siitä, että äänen intensiteetti mitataan TiC- (titaanikarbidi-)kotelon sisälle sijoitetun mittauslaitteen avulla.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mittauslaite on 20 mikrofoni.

4. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että äänen intensiteetti mitataan olennaisesti virtausesteen yhtey- • teen sijoitetulla mittauslaitteella. i»·· J > I . 25

5. Jonkin patenttivaatimuksista 1-4 mukai- • · 't \ nen menetelmä, tunnettu siitä, että äänen in- '· tensiteetti mitataan virtausesteen jälkeen sijoitetul- * I · la mittauslaitteella. * ·

6. Jonkin patenttivaatimuksista 1-5 mukai- .* 30 nen menetelmä, tunnettu siitä, että virtauses- te on putken mutka.

7. Jonkin patenttivaatimuksista 1-6 mukai-nen menetelmä, tunnettu siitä, että äänen spektri jaetaan osiin, minkä perusteella määritetään I » I 3. kiintoainehiukkasvirtaama ja/tai hiukkaskokoj akauma U": kemometrisellä menetelmällä. 7 113701

8. Laite kiintoainehiukkasvirtaaman ja/tai hiukkaskokojakauman määrittämiseksi, johon laitteeseen kuuluu putki (1), jossa kiintoainehiukkaset virtaavat, putkeen (1) sijoitettu virtauseste (2), johon kiinto-5 ainehiukkaset törmäävät, äänen intensiteetin mittauslaite (4, 5, 6), joka mittaa hiukkasten törmäämisestä virtausesteeseen syntyneen äänen intensiteettiä, ja laskentalaite (7) kiintoainehiukkasvirtaaman ja/tai hiukkaskokojakauman määrittämiseksi mitatun intensi-10 teetin perusteella, tunnettu siitä, että laitteeseen kuuluu olennaisesti putken (1) sisälle, virtausesteen välittömään läheisyyteen, sijoitettu kotelo (4), jonka sisälle on sijoitettu vähintään yksi äänen intensiteetin mittauslaite (5).

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen laite, tunnettu siitä, että laitteeseen kuuluu TiC-(titaanikarbidi-)kotelo (4).

10. Patenttivaatimuksen 8 tai 9 mukainen laite, tunnettu siitä, että mittauslaite on mikro- 20 foni (5) .

11. Jonkin patenttivaatimuksista 8-10 mukainen laite, tunnettu siitä, että laitteeseen kuuluva äänen intensiteetin mittauslaite (4, 5, 6) on . sijoitettu olennaisesti virtausesteen yhteyteen. ,, ,25

12. Jonkin patenttivaatimuksista 8-11 mu- 't kainen laite, tunnettu siitä, että laitteeseen • I ’· ’· kuuluva äänen intensiteetin mittauslaite (4, 5, 6) on ',,,· sijoitettu virtausesteen jälkeen.

13. Jonkin patenttivaatimuksista 8-12 mu-30 kainen laite, tunnettu siitä, että virtauseste (2) on putken mutka. • M · > I 1 · » · · • t t · I » · I I 113701 8