TWI574737B - Method for Detecting Leakage of Double - cone Valve in Dust Collector - Google Patents

Method for Detecting Leakage of Double - cone Valve in Dust Collector Download PDF

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集塵器出料雙錐閥漏氣偵測方法
本發明是有關於一種漏氣偵測方法,特別是指一種用於偵測集塵器出料雙錐閥是否漏氣的偵測方法。
鐵礦燒結乃是將細粒鐵礦砂加熱至熔點附近的溫度而使鐵礦砂部分熔融結合成塊的礦石製塊法,其為煉鐵製程中重要的一環。鐵礦燒結所產生的廢氣需通過靜電集塵器除塵,及脫硝、脫硫器的處理之後才排入大氣中。
集塵器底部的出料雙錐閥的用途為收集由集塵器所震落的顆粒粉塵,但若雙錐閥有漏氣的情況,大量粉塵將隨外界進入的氣流飛至集塵器而對集塵器的運作效率造成負面的影響,並造成顆粒粉塵經由連接集塵器的煙囪向外逸散。
雙錐閥有磨損或故障造成漏氣時,常因檢查困難而無法即時發現,此外,因為漏氣時雙錐閥的溫度會下降至露點以下,使得氣體有產生水氣而引發腐蝕反應之虞;因此,有必要開發能自動偵測雙錐閥是否有漏氣的方法。
因此,本發明之目的,即在提供一種集塵器出料雙錐閥漏氣偵測方法。
於是,本發明集塵器出料雙錐閥漏氣偵測方法,由一偵測系統實施。該集塵器出料雙錐閥包含一上部空間、一下部空間、一上錐閥,及一下錐閥。該上錐閥與該下錐閥分別設置於該上部空間與該下部空間,且均可被操作於一關閉狀態及一開啟狀態之間。該偵測系統包含一差壓量測單元及一處理單元。該差壓量測單元連接該上部空間及該下部空間並用於當該上錐閥與該下錐閥被操作時量測該上部空間與該下部空間之間的一差壓。
該集塵器出料雙錐閥漏氣偵測方法包含一步驟(a)、一步驟(b),及一步驟(c)。
該步驟(a)是該差壓量測單元產生多個差壓信號,其中每一差壓信號對應一時點。
該步驟(b)是該處理單元針對每一差壓信號,計算該差壓信號的一差分值。
該步驟(c)是該處理單元根據該等差分值中的多個峰值判斷是否該上錐閥及該下錐閥的其中至少一者發生漏氣。
本發明之功效在於:能自動判斷出是否該上錐閥及該下錐閥的其中至少一者發生漏氣。
在本發明被詳細描述之前,應當注意在以下的說明內容中,類似的元件是以相同的編號來表示。
參閱圖1,本發明集塵器出料雙錐閥漏氣偵測方法是由圖1所示的偵測系統2實施。該集塵器出料雙錐閥1包含一上部空間11、一下部空間12、一上錐閥13,及一下錐閥14。該上錐閥13設置於該上部空間11並可被操作於一關閉狀態及一開啟狀態之間,當該上錐閥13處於該開啟狀態時,該上部空間11連通一第一壓力環境3,在此該第一壓力環境3為該集塵器(圖未示)的主風道,而當該上錐閥13處於該關閉狀態時,該上部空間11不連通該第一壓力環境3。該下部空間12可連通一第二壓力環境4,在此該第二壓力環境4為一大氣環境。該下錐閥14設置於該下部空間12,並可被操作於該關閉狀態及該開啟狀態之間,當該下錐閥14處於該開啟狀態時,該上部空間11連通該下部空間12,而當該下錐閥14處於該關閉狀態時,該上部空間11不連通該下部空間12。
該偵測系統2包含一差壓量測單元22及一電連接該差壓量測單元22的處理單元21。該處理單元21例如為一電腦。該差壓量測單元22包含一差壓裝置221及二空心管件222。該差壓裝置221可為防塵(毛細管式)差壓計(量度範圍約0~6000mm水柱高)。該等空心管件222分別連接該差壓裝置221至該上部空間11及該下部空間12,從而該差壓裝置221能量測到該上部空間11的壓力與該下部空間12的壓力,並進一步計算出該上部空間11與該下部空間12之間的一差壓。
參閱圖2,該集塵器出料雙錐閥1裝設於該集塵器之下方,以馬達讓輪桿轉動並帶動分別連接於該上錐閥13及該下錐閥14的機械臂(圖未示),以循環開關的方式向下排放自該集塵器所捕捉的顆粒粉塵;其中,該循環開關的方式為:首先,如圖2(a)所示,使該上錐閥13關閉且使該下錐閥14關閉;接著,如圖2(b)所示,使該上錐閥13開啟且使該下錐閥14關閉;接著,如圖2(c)所示,使該上錐閥13關閉且使該下錐閥14關閉;接著,如圖2(d)所示,使該上錐閥13關閉且使該下錐閥14開啟。藉由上述循環開關的方式,該集塵器出料雙錐閥1能將自該集塵器所捕捉的顆粒粉塵向下排放至該下部空間12所連接的第二壓力環境4。然而,如圖3所示,若在循環開關的過程中該上錐閥13或該下錐閥14有漏氣的情況發生,顆粒粉塵將隨外界進入的氣流向上飛至該集塵器而對該集塵器的運作效率造成負面的影響,並造成顆粒粉塵經由連接該集塵器的煙囪向外逸散。
圖4說明本發明集塵器出料雙錐閥漏氣偵測方法的一實施方式。
在步驟51,在該上錐閥13及該下錐閥14的循環開關過程中,該差壓量測單元22定期地感測該上部空間11的壓力及該下部空間12的壓力而產生多個差壓信號,其中每一差壓信號對應一時點。
參閱圖5,圖5示意在循環開關的過程中,該上錐閥13及該下錐閥14在正常或發生漏氣情況下的差壓信號變化的四種型態。其中,如圖5(a)所示,第一差壓信號型態對應「在循環開關的過程中,上錐閥13正常且下錐閥14正常」;如圖5(b)所示,第二差壓信號型態對應「在循環開關的過程中,上錐閥13正常且下錐閥14漏氣」;如圖5(c)所示,第三差壓信號型態對應「在循環開關的過程中,上錐閥13漏氣且下錐閥14正常」;如圖5(d)所示,第四差壓信號型態對應「在循環開關的過程中,上錐閥13漏氣且下錐閥14漏氣」。
每一差壓信號型態均對應一第一時點t 1、一第二時點t 2、一第三時點t 3,及一第四時點t 4。該第一時點t 1為在該下錐閥14處於該關閉狀態下,該上錐閥13開啟後的一時點。在該上錐閥13開啟時,該差壓裝置221會在該上錐閥13開啟後經一延遲時間才會量測到差壓,亦即該差壓裝置221會在該第一時點t 1測得其相應的一差壓。
類似地,該第二時點t 2為在該下錐閥14處於該關閉狀態下,該上錐閥13關閉後的一時點,該第三時點t 3為在該上錐閥13處於該關閉狀態下,該下錐閥14開啟後的一時點,該第四時點t4為在該上錐閥13關閉狀態下,該下錐閥14關閉後的一時點。
配合參考圖1及圖5(a),在該第一差壓信號型態中,也就是在該上錐閥13與該下錐閥14均正常的情況下,上錐閥13及該下錐閥14所進行的循環開關過程的差壓變化為:該第一時點t 1至該第二時點t 2以及該第三時點t 3至該第四時點t 4的差壓為壓力值P EP,其餘的差壓為零。
配合參考圖1及圖5(b),在該第二差壓信號型態中之差壓變化為:(1)由該第一時點t 1起始的差壓由一小於壓力值P EP的壓力值αP EP上升至壓力值P EP,差壓達壓力值P EP後持壓至該上錐閥13關閉,該上錐閥13關閉至該第二時點t 2之差壓由壓力值P EP下降至零,其中0<α<1;及(2)由該第三時點t 3起之差壓由壓力值αP EP上升至壓力值P EP,差壓達壓力值P EP後持壓至該下錐閥14關閉,並且該下錐閥14關閉至該第四時點t 4之差壓由壓力值P EP下降至零。
配合參考圖1及圖5(c),在該第三差壓信號型態中之差壓變化為:(1)該上錐閥13開啟至該第一時點t 1間之差壓由零上升至壓力值P EP,該第一時點t 1至該上錐閥13關閉之差壓為壓力值P EP,該上錐閥13關閉至該第二時點t 2之差壓由壓力值P EP下降至一小於壓力值P EP的壓力值βP EP,其中0<β<1;及(2)該下錐閥14開啟至該第三時點t 3間之差壓由零上升至壓力值P EP,該第三時點t 3至該下錐閥14關閉之差壓為壓力值P EP,該下錐閥14關閉至該第四時點t 4之差壓由壓力值P EP下降至壓力值βP EP
配合參考圖1及圖5(d),在該第四差壓信號型態中之差壓變化為:(1)該上錐閥13開啟至該第一時點t 1間之差壓由零上升至壓力值αP EP,由該第一時點t 1起之差壓由該壓力值αP EP上升至壓力值P EP,差壓達壓力值P EP後持壓至該上錐閥13關閉,該上錐閥13關閉至該第二時點t 2之差壓由壓力值P EP下降至零;及(2)該下錐閥14開啟至該第三時點t 3間之差壓由零上升至壓力值αP EP,由該第三時點t 3起之差壓由該壓力值αP EP上升至壓力值P EP,差壓達壓力值P EP後持壓至該下錐閥14關閉,該下錐閥14關閉至該第四時點t 4之差壓由壓力值P EP下降至零。
接著,在步驟52,該處理單元21針對每一差壓信號,計算該差壓信號的一差分值;其中,若s(t)與s(t+1)為兩個連續的差壓信號,則s(t+1)-s(t)為此二差壓信號的差分值。
參閱圖6至圖9,藉由上述差分值的計算,可獲得圖6所示的對應該第一差壓信號型態的一第一差分值信號型態、圖7所示的對應該第二差壓信號型態的一第二差分值信號型態、圖8所示的對應該第三差壓信號型態的一第三差分值信號型態,及圖9所示的對應該第四差壓信號型態的一第四差分值信號型態。
特別地,由該等差分值信號型態可觀察出,藉由該等差分值信號中的峰值(peak)特徵,能判斷出該等差分值信號對應的該等差壓信號所屬的差壓信號型態。於是,在步驟53,該處理單元21根據多個相關於峰值的判斷條件來判斷是否該上錐閥13及該下錐閥14的其中至少一者發生漏氣,其中,再參閱圖6至圖9,該等差分值包含一對應該第一時點t 1的第一正峰值P 1、一對應該第二時點t 2的第一負峰值P 2,及一對應該第三時點t 3的第二正峰值P 3,且該等判斷條件包含: 第一 判斷條件:P 1大於|P 2|; 第二 判斷條件:P 1大於一第一門檻值; 第三判斷條件:|P 2|大於一第二門檻值,其中該第一門檻值大於該第二門檻值; 第四判斷條件:|P 2|大於P 1第五判斷條件:|P 2|大於一第三門檻值; 第六判斷條件:P 1大於一第四門檻值,其中該第三門檻值大於該第四門檻值; 第七 判斷條件:P 1小於一第五門檻值,其中該第五門檻值小於該第一門檻值; 第八 判斷條件:|P 2|小於一第六門檻值,其中該第六門檻值小於該第三門檻值; 第九判斷條件:|P 1-P 2|小於|P 2-P 3|;及 第十判斷條件:|P 1-P 2|大於|P 2-P 3|。
其中,上述該等門檻值大小的設定是藉由觀察該等差分值信號型態所訂定的;且當該處理單元21判斷出第一至第三判斷條件及第九判斷條件成立時,該處理單元21判定該下錐閥14發生漏氣且該上錐閥13正常;當該處理單元21判斷出第四至第六判斷條件及第十判斷條件成立時,該處理單元21判定該上錐閥13發生漏氣且該下錐閥14正常;當該處理單元21判斷出第七至第八判斷條件成立時,該處理單元21判定該上錐閥13與該下錐閥14均發生漏氣。
此外,因為該上錐閥13或該下錐閥14發生漏氣時,其內部溫度會降低至露點以下,所以在本發明集塵器出料雙錐閥漏氣偵測方法的另一實施方式中,可在該上錐閥13與該下錐閥14上方的漏斗部(hopper)設置多個溫度計,並訂定一 第十一判斷條件:每一溫度計所量測到的溫度值均小於一第七門檻值。如此,當該處理單元21判斷出第一至第三判斷條件、第九判斷條件,及第十一判斷條件成立時,該處理單元21判定該下錐閥14發生漏氣且該上錐閥13正常;當該處理單元21判斷出第四至第六判斷條件、第十判斷條件,及第十一判斷條件成立時,該處理單元21判定該上錐閥13發生漏氣且該下錐閥14正常;當該處理單元21判斷出第七至第八判斷條件及第十一判斷條件成立時,該處理單元21判定該上錐閥13與該下錐閥14均發生漏氣。
綜上所述,本發明集塵器出料雙錐閥漏氣偵測方法,藉由該差壓量測單元在該上錐閥與該下錐閥被操作時量測多個差壓信號,並藉由處理單元針對每一差壓信號,計算該差壓信號的一差分值,能根據該等差分值中的多個峰值的特徵來判斷是否該上錐閥及該下錐閥的其中至少一者發生漏氣,故確實能達成本發明之目的。
惟以上所述者,僅為本發明之實施例而已,當不能以此限定本發明實施之範圍,凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾,皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
1‧‧‧集塵器出料雙錐閥
11‧‧‧上部空間
12‧‧‧下部空間
13‧‧‧上錐閥
14‧‧‧下錐閥
2‧‧‧偵測系統
21‧‧‧處理單元
22‧‧‧差壓量測單元
221‧‧‧差壓裝置
222‧‧‧空心管件
3‧‧‧第一壓力環境
4‧‧‧第二壓力環境
51~53‧‧‧步驟
P1‧‧‧第一正峰值
P2‧‧‧第一負峰值
P3‧‧‧第二正峰值
本發明之其他的特徵及功效,將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現,其中: 圖1是一示意圖,說明一集塵器出料雙錐閥及一偵測系統; 圖2是一示意圖,說明該雙錐閥的循環開關過程,其中該雙錐閥並無發生漏氣; 圖3是一示意圖,說明該雙錐閥的循環開關過程,其中該雙錐閥的一上錐閥發生漏氣; 圖4是一流程圖,說明本發明集塵器出料雙錐閥漏氣偵測方法的步驟流程; 圖5是一示意圖,說明在循環開關的過程中,該雙錐閥在正常或發生漏氣情況下的差壓信號變化的四種型態; 圖6是一示意圖,說明一第一差壓信號型態與其所對應的一第一差分值信號型態; 圖7是一示意圖,說明一第二差壓信號型態與其所對應的一第二差分值信號型態; 圖8是一示意圖,說明一第三差壓信號型態與其所對應的一第三差分值信號型態;及 圖9是一示意圖,說明一第四差壓信號型態與其所對應的一第四差分值信號型態。
51~53‧‧‧步驟

Claims (7)

  1. 一種集塵器出料雙錐閥漏氣偵測方法,由一偵測系統實施,該集塵器出料雙錐閥包含一上部空間、一下部空間、一上錐閥,及一下錐閥,該上錐閥與該下錐閥分別設置於該上部空間與該下部空間,且均可被操作於一關閉狀態及一開啟狀態之間,該偵測系統包含一差壓量測單元及一處理單元,該差壓量測單元連接該上部空間及該下部空間並用於當該上錐閥與該下錐閥被操作時量測該上部空間與該下部空間之間的一差壓,該集塵器出料雙錐閥漏氣偵測方法包含以下步驟:(a)該差壓量測單元產生多個差壓信號,其中每一差壓信號對應一時點;(b)該處理單元針對每一差壓信號,計算該差壓信號的一差分值;及(c)該處理單元根據該等差分值中的多個峰值判斷是否該上錐閥及該下錐閥的其中至少一者發生漏氣,該等差分值包含一第一正峰值及一第一負峰值,且該處理單元根據多個判斷條件來判斷是否該上錐閥及該下錐閥的其中至少一者發生漏氣,其中該等判斷條件包含:第一判斷條件:該第一正峰值大於該第一負峰值的絕對值;第二判斷條件:該第一正峰值大於一第一門檻值;第三判斷條件:該第一負峰值的絕對值大於一第二門檻值,其中該第一門檻值大於該第二門檻值; 第四判斷條件:該第一負峰值的絕對值大於該第一正峰值;第五判斷條件:該第一負峰值的絕對值大於一第三門檻值;第六判斷條件:該第一正峰值大於一第四門檻值,其中該第三門檻值大於該第四門檻值;第七判斷條件:該第一正峰值小於一第五門檻值,其中該第五門檻值小於該第一門檻值;及第八判斷條件:該第一負峰值的絕對值小於一第六門檻值,其中該第六門檻值小於該第三門檻值。
  2. 如請求項1所述的集塵器出料雙錐閥漏氣偵測方法,其中在該步驟(c),當該處理單元判斷出第一至第三判斷條件成立時,該處理單元判定該下錐閥發生漏氣;當該處理單元判斷出第四至第六判斷條件成立時,該處理單元判定該上錐閥發生漏氣;當該處理單元判斷出第七至第八判斷條件成立時,該處理單元判定該上錐閥與該下錐閥均發生漏氣。
  3. 如請求項1所述的集塵器出料雙錐閥漏氣偵測方法,其中在該步驟(c),該等差分值還包含一第二正峰值,且該第二正峰值所對應的時點在該第一正峰值所對應的時點及該第一負峰值所對應的時點之後,該等判斷條件還包含:第九判斷條件:該第一正峰值與該第一負峰值的差值的絕對值小於該第一負峰值與該第二正峰值的差值的絕對值;及 第十判斷條件:該第一正峰值與該第一負峰值的差值的絕對值大於該第一負峰值與該第二正峰值的差值的絕對值;且當該處理單元判斷出第一至第三判斷條件及第九判斷條件成立時,該處理單元判定該下錐閥發生漏氣;當該處理單元判斷出第四至第六判斷條件及第十判斷條件成立時,該處理單元判定該上錐閥發生漏氣;當該處理單元判斷出第七至第八判斷條件成立時,該處理單元判定該上錐閥與該下錐閥均發生漏氣。
  4. 如請求項1所述的集塵器出料雙錐閥漏氣偵測方法,該偵測系統還包含多個設置於該上錐閥及該下錐閥的其中一者的溫度計,其中在該步驟(c),該處理單元根據該等峰值與該等溫度計所量測到的多個溫度值判斷是否該上錐閥及該下錐閥的其中至少一者發生漏氣。
  5. 如請求項4所述的集塵器出料雙錐閥漏氣偵測方法,其中在該步驟(c),該等差分值包含一第一正峰值及一第一負峰值,且該處理單元根據多個判斷條件來判斷是否該上錐閥及該下錐閥的其中至少一者發生漏氣,其中該等判斷條件包含:第一判斷條件:該第一正峰值大於該第一負峰值的絕對值;第二判斷條件:該第一正峰值大於一第一門檻值;第三判斷條件:該第一負峰值的絕對值大於一第二門檻值,其中該第一門檻值大於該第二門檻值; 第四判斷條件:該第一負峰值的絕對值大於該第一正峰值;第五判斷條件:該第一負峰值的絕對值大於一第三門檻值;第六判斷條件:該第一正峰值大於一第四門檻值,其中該第三門檻值大於該第四門檻值;第七判斷條件:該第一正峰值小於一第五門檻值,其中該第五門檻值小於該第一門檻值;第八判斷條件:該第一負峰值的絕對值小於一第六門檻值,其中該第六門檻值小於該第三門檻值;及第十一判斷條件:每一溫度計所量測到的溫度值均小於一第七門檻值。
  6. 如請求項5所述的集塵器出料雙錐閥漏氣偵測方法,其中在該步驟(c),當該處理單元判斷出第一至第三判斷條件及第十一判斷條件成立時,該處理單元判定該下錐閥發生漏氣;當該處理單元判斷出第四至第六判斷條件及第十一判斷條件成立時,該處理單元判定該上錐閥發生漏氣;當該處理單元判斷出第七至第八判斷條件及第十一判斷條件成立時,該處理單元判定該上錐閥與該下錐閥均發生漏氣。
  7. 如請求項5所述的集塵器出料雙錐閥漏氣偵測方法,其中在該步驟(c),該等差分值還包含一第二正峰值,且該第二正峰值所對應的時點在該第一正峰值所對應的時點及該第一負峰值所對應的時點之後,該等判斷條件還包含: 第九判斷條件:該第一正峰值與該第一負峰值的差值的絕對值小於該第一負峰值與該第二正峰值的差值的絕對值;及第十判斷條件:該第一正峰值與該第一負峰值的差值的絕對值大於該第一負峰值與該第二正峰值的差值的絕對值;且當該處理單元判斷出第一至第三判斷條件、第九判斷條件,及第十一判斷條件成立時,該處理單元判定該下錐閥發生漏氣;當該處理單元判斷出第四至第六判斷條件、第十判斷條件,及第十一判斷條件成立時,該處理單元判定該上錐閥發生漏氣;當該處理單元判斷出第七至第八判斷條件及第十一判斷條件成立時,該處理單元判定該上錐閥與該下錐閥均發生漏氣。
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