TWI776204B

TWI776204B - 耐磨耗檢測裝置

Info

Publication number: TWI776204B
Application number: TW109127368A
Authority: TW
Inventors: 曾志富
Original assignee: 台灣電力股份有限公司
Priority date: 2020-08-12
Filing date: 2020-08-12
Publication date: 2022-09-01
Also published as: TW202206795A

Abstract

一種耐磨耗檢測裝置，藉由磨損劑沖蝕一待測物來檢測待測物的磨損強度，包含一給料單元、一控制單元、一樣品測試單元，及一回收單元。該給料單元包括一提供氣流的送風元件、一管路，及一自動給料機，該自動給料機包括一螺桿，用於將磨損劑添入管路中，該控制單元包括一非接觸式的轉速測量器，用以測得該螺桿的轉速來計算磨損劑的重量，該樣品測試單元供放置該待測物，且令磨損劑進行沖刷，該回收單元用於回收磨損劑。透過該非接觸式的轉速測量器能減少磨損劑重量的測量誤差，使測得的磨損強度更精準，且不會與磨損劑接觸而磨損，導致準確度下降。

Description

耐磨耗檢測裝置

本發明是有關於一種耐磨耗檢測裝置，特別是指一種是用於檢測觸媒的耐磨強度的耐磨耗檢測裝置。

常見的空氣汙染來自於機動車、火力發電廠或工廠的鍋爐所排放的廢氣，為了改善空氣汙染，業界會在排放廢氣的煙道排出口設置一觸媒，用以過濾該廢氣中的汙染物，例如氮氧化物或硫化物等，由於該觸媒經常需要承受來自廢氣中固體微粒或粉塵的沖刷侵蝕，因此，磨損強度對該觸媒的使用壽命及品質好壞相當重要。

習知用於檢測觸媒之耐磨強度的方法，是將觸媒放置在一管路中，然後透過給料機以螺桿轉動的方式將磨損劑(例如：石英砂) 投入於該管路中，再透過鼓風機提供氣流來帶動該磨損劑沖刷該觸媒，藉由控制磨損劑的濃度及氣流的流體速率等參數，模擬該觸媒在煙道中受到粉塵或固體微粒沖蝕的情形，並測量該觸媒經沖蝕過後的重量損失，以此評估該觸媒的磨損強度。

現有測量該磨損劑的進料量的方式，是在該給料機上設置一接觸式的轉速測量計，例如在該給料機的螺桿上安裝一齒輪組，並藉由檢測該齒輪組的轉速來得知該磨損劑的進料量，然而，此類接觸式的轉速測量計因經常與該磨損劑接觸而產生磨損，因此，在長期使用下會使測得的轉速誤差逐漸擴大，而無法準確控制該磨損劑的進料量。此外，受限於該管路的尺寸，習知的檢測裝置僅能測量單一尺寸的觸媒。

因此，本發明的目的，即在提供一可控制磨損劑入料量的耐磨耗檢測裝置。

於是，該耐磨耗檢測裝置供檢測一待測物的磨損強度，包含一給料單元、一控制單元、一樣品測試單元，及一回收單元。

該給料單元包括一送風元件、一入料管路，及一自動給料機，該送風元件提供一氣流，並連接該入料管路的其中一端，該入料管路供該氣流在內部流通，該自動給料機具有一供存放一磨損劑的儲料倉，及一螺桿，該螺桿可被控制地以轉動的方式將該磨損劑自該儲料倉添加進該入料管路中。

該控制單元包括一非接觸式的轉速測量器，及一控制器，該轉速測量器用於檢測該螺桿的轉動速率，該控制器分別與該轉速測量器，及該螺桿訊號連接，可依據該轉速測量器的檢測結果調整該螺桿的轉動速率。

該樣品測試單元可分離地設置在該入料管路相對於該送風元件的一端，包括一與該入料管路相通的中空管體，並供該待測物放置於其中，自該入料管路流入的該氣流與該磨損劑可進入該中空管體並沖刷該待測物。

該回收單元設置在該樣品測試單元遠離該給料單元的一側且與該中空管體連通，用於回收自該中空管體導出的該磨損劑。

本發明的功效在於：藉由設置非接觸式的該轉速測量器檢測該螺桿的轉動速率，由於非接觸式的該轉速測量器不會與該磨損劑接觸而產生磨損，因此能避免該轉速測量器隨著使用時間增加，因磨損而導致準確率逐漸下降的情況發生。

參閱圖1及圖2，本發明耐磨耗檢測裝置是透過導入一磨損劑1沖刷一待測物2，以模擬該待測物2在實際情況中受到粉塵或固體微粒沖蝕之情形，並計算該待測物2在沖刷前後的重量變化來評估該待測物2的磨損強度。該待測物2可以是蜂巢式觸媒，該磨損劑1可以是石英砂或金鋼砂等微粒。

該耐磨耗檢測裝置的一實施例包含一給料單元3、一控制單元4、一樣品測試單元5、一回收單元6，及一偵測單元7。

該給料單元3包括一送風元件31、一入料管路32，及一自動給料機33。該送風元件31連接該入料管路32的其中一端，能調節風速的流量和強度，以產生一穩定地氣流在該入料管路32的內部流通，在本實施例中，是以該入料管路32為不銹鋼材質，該送風元件31為鼓風機為例，但不以此為限。該自動給料機33具有一儲料倉331，及一螺桿332，該儲料倉331與該入料管路32連通並可用來存放該磨損劑1，該螺桿332位於該儲料倉331與該入料管路32之間，並藉由轉動將該磨損劑1添加到與該入料管路32中。

該控制單元4設置在鄰近該自動給料機33的位置，包括一非接觸式的轉速測量器41，及一控制器42。非接觸式的該轉速測量器41與該控制器42訊號連接，用於實時地測量該螺桿332的轉動速率，並將檢測結果即時的回饋給該控制器42，其中，該轉速測量器41為紅外線轉速測量器或雷射轉速測量器等，藉由光學方法來檢測的轉速測量器41，能提高檢測的精準度，且非接觸式的測量方式亦不會受到檢測物本身轉動的干擾而能維持測量的穩定度。該控制器42分別與該螺桿332及該轉速測量器41訊號連接，用於將自該轉速測量器41接收到的轉速測量訊號與預設的螺桿轉速進行比對，並可依據比對結果調整該螺桿332的轉動速率，進而使該磨損劑1的進料量與進料速率可以保持穩定。透過非接觸式的該轉速測量器41實時地監控該螺桿332的轉速，可減少習知採用接觸式轉速量測器因耗損導致轉速量測失真，而無法準確控制磨損劑入料量的問題。此外，再配合該控制器42依據該螺桿332的量測結果得以較準確推估該磨損劑1實際的進料量，而可適時調整該自動給料機33的螺桿332轉速以確保磨損劑1的進料量維持穩定，而可將磨損劑1的進料誤差控制在介於3%以內。

該樣品測試單元5設置在該入料管路32遠離該送風元件31的另一端並與該入料管路32連通，包括一中空管體51、一前轉接頭52，及一後轉接頭53。

該中空管體51具有一混合區511，及一位於該混合區511下游的測試區512，該混合區511供來自該入料管路32的氣流與夾帶的磨損劑1充分混合後流入該測試區512，該測試區512供該待測物2放置。在本實施例中，該待測物2與該中空管體51之間會填充泡棉50使該待測物2可以固定在該中空管體51中，並避免該待測物2與該中空管體51之間產生空隙。

該前轉接頭52可拆卸地連接該入料管路32與該中空管體51，並具有位於相對兩端且彼此連通的一外接口521，及一內接口522。該外接口521連接該入料管路32，該內接口522連接該中空管體51鄰近該混合區511的一端。

該後轉接頭53可拆卸地連接該中空管體51靠近該測試區512的一端及該回收單元6，並具有分別位於兩端且彼此連通的一外接口531，及一內接口532。其中，該外接口531與該內接口532分別連接該回收單元6及該中空管體51靠近該測試區512的一端。

要說明的是，在一些實施例中，該中空管體51可配合該待測物2的尺寸而具有不同的管徑，因此，該中空管體51的管徑可能會大於或小於該入料管路32的管徑。此時，即可透過該前轉接頭52及該後轉接頭53的替換，令該前轉接頭52及該後轉接頭53選自具有與該中空管體51接合的一端相配適之口徑，得以透過該前轉接頭52及該後轉接頭53將具有不同管徑的該中空管體51與該入料管路32及該回收單元6連接，而可讓本發明的耐磨耗檢測裝置可用於檢測不同尺寸的待測物2。如圖2所示，即為該中空管體51具有較大管徑以供較大尺寸的待測物2放置，此時可選用該內接口522、532的口徑大於該外接口521、531口徑的該前轉接頭52及該後轉接頭53。

類似地，參閱圖3，當欲檢測的待測物2尺寸較小，該中空管體51的管徑小於該入料管路32的管徑，此時即可選用該內接口522、532的口徑小於該外接口521、531的口徑的該前轉接頭52及該後轉接頭53。

藉由令該前轉接頭52與該後轉接頭53兩端口徑不同而具有變徑的功能，可因應不同管徑的管路間的連接，並確保管路連接處的封閉性，也就是說，本實施例可以是依據不同的待測物2尺寸設置不同管徑尺寸的該中空管體51，以適用於檢測不同尺寸的該待測物2，而無須受限於該入料管路32的管徑尺寸。

再參閱圖1，該回收單元6設置在該樣品測試單元5遠離該給料單元3的一側，包括一出料管路61、一過篩區62、一收集區63，及一出風口64。該出料管路61由不銹鋼材料構成，且其中一端與該後轉接頭53的外接口531連接，沖刷過該待測物2的該氣流與該磨損劑1可被導入該出料管路61。該過篩區62與該出料管路61的其中另一端連通，用於將該磨損劑1自該氣流中分離出來。該收集區63位於該過篩區62的下方並與該過篩區62連通，以收集自該過篩區62落出的磨損劑1，該出風口64與該過篩區62連通用以令進入該過篩區62的氣流向外排出。本實施例中，該過篩區62是以具有濾袋的袋式集塵器為例，在該氣流通過時藉由濾袋收集該磨損劑1，但並不以此為限。

該偵測單元7安裝在該入料管路32及/或該出料管路61，並用於偵測管路內部的氣體流量、流速，或壓力，包括風速計71、壓力計72，及流量計的其中至少一種。在本實施例中，分別以該入料管路32和該出料管路61上均安裝風速計71、及壓力計72，亦即，安裝在該樣品測試單元5的前端與後端，以偵測該氣流在沖刷該待測物2前後的流速與在管路內部壓力的變化為例說明。然，實際實施時也可視需求，僅在其中一側設置該偵測單元7，或是無須設置該偵測單元7。

使用本發明該實施例檢測該待測物2的磨損強度時，是先依據該待測物2的尺寸選擇適合管徑的中空管體51，及配適的該前轉接頭52與該後轉接頭53，將該待測物2固設於該中空管體51的測試區512後，再利用該前、後轉接頭52、53將該中空管體51與該入料管路32及該出料管路61連接。接著，藉由該送風元件31產生一穩定的氣流通入該入料管路32中，並由安裝在該入料管路32上的該壓力計72與該風速計71得知管路內部的氣體流速與壓力。透過該控制器42傳遞訊號指令控制該自動給料機33的螺桿332將該磨損劑1添入該入料管路32中

該磨損劑1進入該入料管路32內部後，被該氣流帶動流入該中空管體51的混合區511，該混合區511作為一緩衝區域讓該氣流與該磨損劑1充分混合，隨後進入該測試區512，該待測物2放置於該測試區512並承受來自磨損劑1的沖刷(例如可設定沖刷時間為2小時)。沖刷後，該磨損劑1隨著該氣流被導出該中空管體51而進入該出料管路61，該氣流自該出料管路61的另一端離開後，會通過該過篩區62並自該出風口64排出。隨著該氣流離開該出料管路61並進入該過篩區62的磨損劑1，部分重量較大的磨損劑1會掉落至該收集區63，而部分重量較輕的磨損劑1會隨著氣流上浮並流經該過篩區62，該過篩區62過濾並收集該氣流中的磨損劑1等固體微粒，以避免該磨損劑1或來自該待測物2受沖蝕所損失的部分直接排放到空氣中而造成汙染，而該收集區63所回收的磨損劑1可再經由過篩及乾燥後重複利用。

最後，即可藉由測量該待測物2經過該磨損劑1沖刷前後的重量變化，並與一對照物的數據進行比對而得到該待測物2的磨損強度。該對照物的組成成分、外觀皆與該待測物2相同。類似地，將該對照物放置於該測試區512後，在未添加該磨損劑1的情況下，僅由該氣流進行沖刷，且該氣流的參數例如沖刷時間、氣體流速等皆和該磨損劑1沖刷該待測物2時的設定相同，隨後測量該對照物於沖刷前後的重量變化。

在本實施例中，該待測物2的磨損強度的公式：

，其中，ξ為該待測物2的磨損強度；M為該磨損劑1的進料重量；m₁ 為該待測物2在該磨損劑1沖蝕前的重量；m₂ 為該待測物2經過該磨損劑1沖蝕後的重量；m₃ 為該對照物在該氣流沖刷前的重量；m₄ 為該對照物經過該氣流沖刷後的重量。由於該待測物2與該對照物的重量變化可直接測量得知，因此，該磨損劑1的重量，即整個檢測過程中磨損劑1的進料量的準確度越高，所計算出來該待測物2的磨損強度ξ的誤差會越小。

綜上所述，本發明耐磨耗檢測裝置透過設置非接觸式的該轉速測量器41，並以光學的方法(例如：紅外線或雷射)實時地檢測該螺桿332的轉動速率，並以此推估該磨損劑1的進料量，可將所測得的該磨損劑1重量的誤差範圍控制在3%以下，而提高磨損強度ξ的模擬準確率，且由於該轉速測量器41為非接觸式，能避免與該磨損劑1接觸而產生磨損的情形發生，以避免該轉速測量器41隨著使用時間增加，而準確度逐漸下降的情形發生，故確實能達成本發明的目的。

惟以上所述者，僅為本發明的實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。

1:磨損劑 2:待測物 3:給料單元 31:送風元件 32:入料管路 33:自動給料機 331:儲料倉 332:螺桿 4:控制單元 41:轉速測量器 42:控制器 5:樣品測試單元 50:泡棉 51:中空管體 511:混合區 512:測試區 52:前轉接頭 521:外接口 522:內接口 53:後轉接頭 531:外接口 532:內接口 6:回收單元 61:出料管路 62:過篩區 63:收集區 64:出風口 7:偵測單元 71:風速計 72:壓力計

本發明的其他的特徵及功效，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，說明本發明耐磨耗檢測裝置的一實施例；圖2是一剖視圖，說明該實施例的一樣品測試單元；及圖3是一剖視圖，說明該樣品測試單元的另一態樣。

1:磨損劑

3:給料單元

31:送風元件

32:入料管路

33:自動給料機

331:儲料倉

332:螺桿

4:控制單元

41:轉速測量器

42:控制器

5:樣品測試單元

51:中空管體

511:混合區

512:測試區

52:前轉接頭

53:後轉接頭

6:回收單元

61:出料管路

62:過篩區

63:收集區

64:出風口

7:偵測單元

71:風速計

72:壓力計

Claims

一種耐磨耗檢測裝置，供檢測一待測物的磨損強度，包含：一給料單元，包括一送風元件、一入料管路，及一自動給料機，該送風元件提供一氣流，該入料管路的其中一端連接該送風元件，並供該氣流在內部流通，該自動給料機具有一供存放一磨損劑的儲料倉，及一螺桿，該螺桿可被控制地以轉動方式將該磨損劑自該儲料倉添加到該入料管路中；一控制單元，包括一控制器，及一非接觸式的轉速測量器，該轉速測量器用以檢測該螺桿的轉動速率，該控制器分別和該螺桿及該轉速測量器訊號連接，可將自該轉速測量器接收到的一轉速測量訊號與一預設的螺桿轉速進行比對，依據比對結果據以調整該螺桿的轉動速率，並依據所測得的該轉速測量訊號推估該磨損劑實際的進料量；一樣品測試單元，可分離地與該入料管路遠離該送風元件的另一端連接，包括一與該入料管路連通並可供放置該待測物的中空管體，自該入料管路流入的該氣流與該磨損劑可進入該中空管體並沖刷該待測物；及一回收單元，設置於該樣品測試單元遠離該給料單元的一側並與該中空管體連通，供回收自該中空管體導出的磨損劑。
如請求項1所述的耐磨耗檢測裝置，其中，該樣品測試單元還包括一前轉接頭，該中空管體具有一供該氣流與該磨損劑混合的混合區，及一位於該混合區下游並可供放置該待測物的測試區，該前轉接頭具有位於相對兩端並彼此連通的一外接口，及一內接口，該外接口與該內接口可分離地分別連接該入料管路，及該中空管體鄰近該混合區的一端。
如請求項2所述的耐磨耗檢測裝置，其中，該樣品測試單元還包括一後轉接頭，該後轉接頭可分離地連接該回收單元及該中空管體鄰近該測試區的一端。
如請求項1所述的耐磨耗檢測裝置，其中，該回收單元包括一出料管路、一過篩區、一收集區，及一用於導出該氣流的出風口，該出料管路的兩端分別連接該中空管體及該過篩區，該過篩區用於分離該磨損劑與該氣流，該收集區與該過篩區連通並用以收集該磨損劑。
如請求項1所述的耐磨耗檢測裝置，其中，非接觸式的該轉速測量器為紅外線轉速測量器或雷射轉速測量器。
如請求項4所述的耐磨耗檢測裝置，還包含一偵測單元，設置於該入料管路及/或該出料管路，該偵測單元包括壓力計、風速計、流量計，及其中至少一種。