專利名稱：高濃度粉料在線粒徑光學(xué)監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在線粒徑光學(xué)監(jiān)測系統(tǒng)，特別是一種高濃度粉料在線粒徑光學(xué)監(jiān)測系統(tǒng)，用于監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
粉料涉及眾多工業(yè)生產(chǎn)部門，如化工生產(chǎn)中許多材料都以粉體形式存在并進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，在這類工業(yè)生產(chǎn)過程中，粉料顆粒粒徑對生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量乃至生產(chǎn)過程安全性都有影響，所以現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中對粉料的在線監(jiān)測要求越來越高。由于粉料涉及眾多工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，近幾十年來國內(nèi)外大學(xué)、科研機(jī)構(gòu)和公司在這一方面開展了研究工作，開發(fā)出了一些顆粒在線監(jiān)測技術(shù)和儀器，其中有些已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商品化和系列化，在這些商品化的儀器中，主要測量參數(shù)為濃度，能夠測量粒徑的并不多。特別對于高濃度粉料，由于涉及的問題和技術(shù)難點(diǎn)多，僅有極少數(shù)的儀器能夠勝任。
經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)的檢索發(fā)現(xiàn)，作者楊玉穎等刊登在《現(xiàn)代科學(xué)儀器》2002年第3期上的“LS230激光粒度儀及其應(yīng)用”介紹了激光衍射式顆粒測量技術(shù)在粉體材料學(xué)中的應(yīng)用。該粒度儀利用衍射式光學(xué)顆粒測量技術(shù)，激光照射到顆粒樣品上，由于顆粒對光的衍射作用，激光在顆粒表明發(fā)生偏轉(zhuǎn)，衍射光能的分布同顆粒大小有直接關(guān)系。粒度儀利用環(huán)形光電轉(zhuǎn)換器測量衍射光在不同直徑環(huán)形面積上的光能分布，實(shí)測光能分布數(shù)據(jù)輸入到計算機(jī)并由計算機(jī)根據(jù)光散射理論進(jìn)行處理，給出顆粒大小和分布，該粒度儀上采用了雙鏡頭及偏振光強(qiáng)度差專利技術(shù)，在提高儀器操作性的同時，保證了測量結(jié)果的精度。這種測量系統(tǒng)在使用中有如下不足之處儀器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要用環(huán)形光電轉(zhuǎn)換器進(jìn)行信號光接收，因而成本較高；儀器調(diào)節(jié)難度大，對環(huán)境要求較高，特別是對震動等環(huán)境因素特別敏感；需要接收顆粒的衍射光，所需激光光束較粗、接收鏡頭尺寸大，在線監(jiān)測附著性很強(qiáng)的粉料對象時，光窗保護(hù)難度大；使用不夠靈活，如果被測對象濃度高，只能首先通過采樣對樣品進(jìn)行離線測量；在對有毒顆粒進(jìn)行測量時，需要非常完備的防護(hù)措施。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種高濃度粉料在線粒徑光學(xué)監(jiān)測系統(tǒng)。使其具有測量對象廣、可測粒徑范圍寬、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)和使用過程自動化的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明可對氣固、液固多相流中粉料顆粒實(shí)施在線粒徑監(jiān)測，特別是應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)過程監(jiān)測時，不受高粉料濃度限制；可測粒徑范圍可以含概2微米到2毫米范圍；系統(tǒng)耐受力強(qiáng)，可工作于惡劣環(huán)境下；監(jiān)測過程由計算機(jī)統(tǒng)一協(xié)調(diào)，自動化程度高，并可為生產(chǎn)控制系統(tǒng)提供有關(guān)粉料粒徑變化的實(shí)時信息。
本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明包括自動等速采樣模塊、粉料濃度稀釋模塊、粉料粒徑光學(xué)測量模塊、樣品回送模塊、清潔流體源、計算機(jī)、粒徑信號輸出電路。其連接方式自動等速采樣模塊一端連接到粉料生產(chǎn)設(shè)備并采集顆粒樣品進(jìn)入檢測系統(tǒng)內(nèi)部，自動等速采樣模塊的出口管道同粉料粒徑光學(xué)測量模塊的入口端管道相連，粉料粒徑光學(xué)測量模塊的出口管道同樣品回送模塊通過管道相連接，樣品回送模塊的出口端管道連接著粉料生產(chǎn)設(shè)備，用于將完成測量的顆粒試樣送回粉料生產(chǎn)線內(nèi)。從清潔流體源引出兩個管道分別同自動等速采樣模塊和粉料粒徑光學(xué)測量模塊相連，為后兩者提供稀釋粉料樣品和保護(hù)光學(xué)器件的清潔流體。計算機(jī)上連接有兩條信號電路，其一是粉料粒徑光學(xué)測量模塊測量得到的原始光電信號，該信號通過導(dǎo)線傳輸?shù)接嬎銠C(jī)，由計算機(jī)根據(jù)光學(xué)理論計算出粉料顆粒粒徑；另一是粒徑信號輸出電路，根據(jù)粉料生產(chǎn)要求，由計算機(jī)將粒徑測量結(jié)果轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)信號輸出，該輸出信號可供其他生產(chǎn)部門使用。
自動等速采樣模塊由等速采樣管、微壓變送器、功放電路、真空泵及相應(yīng)連接管道組成。等速采樣管通過管道與真空泵相連接，真空泵的出口管道構(gòu)成了自動等速采樣模塊的出口。等速采樣管的內(nèi)外壁上的測壓孔同微壓變送器相連，微壓變送器將測壓孔的壓差變換為標(biāo)準(zhǔn)電信號，該電信號作為控制信號輸入功放電路，由功放電路驅(qū)動真空泵，實(shí)現(xiàn)等速采樣過程。
等速采樣管利用真空泵抽取的真空吸取粉料樣品，真空度的大小控制著樣品進(jìn)入等速采樣管的速度。等速采樣管的內(nèi)、外壁面上帶有靜壓測孔，微壓變送器將等速采樣管內(nèi)外壁面間的壓力差轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電信號輸入到功放電路，由功放電路驅(qū)動真空泵并控制其真空度，由此控制等速采樣管吸入多相流的速度，使管內(nèi)外的多相流速度相等，完成等速采樣。等速采樣使采集到的粉料顆粒樣品具有代表性，保證監(jiān)測系統(tǒng)為生產(chǎn)控制系統(tǒng)提供粒徑信息的可靠性。
粉料濃度稀釋模塊由流量調(diào)節(jié)閥、樣品輸送管道、第一清潔流體管道、混合管組成。自動等速采樣模塊出口管道直接與粉料濃度稀釋模塊的樣品輸送管道相連，樣品輸送管道同直徑較大的混合管連接。第一清潔流體管道同清潔流體源相連，經(jīng)過流量調(diào)節(jié)閥后另一端與混合管連接，采集的樣品和清潔流體在混合管內(nèi)混合均勻后，流向粉料粒徑光學(xué)測量模塊。在該模塊中，從自動等速采樣模塊輸入的粉料樣品經(jīng)過樣品輸送管道，與清潔流體一同輸入到混合管內(nèi)，兩者充分混合并最大程度降低粉料間團(tuán)聚后，向下游的粉料粒徑光學(xué)測量模塊輸出。其中清潔流體流量由流量調(diào)節(jié)閥控制，流量調(diào)節(jié)閥的控制信號取自粉料粒徑光學(xué)測量模塊。
粉料粒徑光學(xué)測量模塊由管式測量段、激光發(fā)射端、透射光接收端、第二清潔流體管道、運(yùn)算電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、濃度信號電路組成。粉料濃度稀釋模塊的出口管道直接與管式測量段連接，管式測量段的出口管道構(gòu)成了本模塊的出口，與樣品回送模塊的入口管道相連，激光發(fā)射端和透射光接收端同軸安裝在管式測量段的兩側(cè)。第二清潔流體管道一端同清潔流體源相連，另一端分別同激光發(fā)射端、透射光接收端與管式測量段上的連接段相連接。激光發(fā)射端和透射光接收端上引出的信號線一同輸入到運(yùn)算電路，運(yùn)算電路輸出線路一路同濃度信號電路連接，另一路輸入到A/D轉(zhuǎn)換電路。
激光發(fā)射端和透射光接收端分別安裝在管式測量段的兩側(cè)，當(dāng)粉料顆粒以合適的濃度通過管式測量段時，激光發(fā)射端射出的平行光束穿越粉料顆粒，被透射光接收端接收，該透射光信號與激光發(fā)射端的參考光信號經(jīng)過光電轉(zhuǎn)化，一起輸入到運(yùn)算電路進(jìn)行商運(yùn)算，合成信號不單含有計算粉料顆粒粒徑所需信息，同時也反映出被測粉料的濃度。該合成信號分為兩路一路經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換電路后輸入計算機(jī)，用于計算粉料顆粒的粒徑；另一路作為控制信號通過濃度信號電路輸出到粉料濃度稀釋模塊，粉料濃度稀釋模塊中的流量調(diào)節(jié)閥根據(jù)此信號調(diào)節(jié)清潔流體的流量，從而控制管式測量段內(nèi)粉料濃度。第二清潔流體管道將清潔流體分別引入激光發(fā)射端和透射光接收端同管式測量段連接段的腔體內(nèi)，清潔流體由此處向管式測量段排出從而形成射流，起到將粉料顆粒同光窗隔離的作用，防止粉料物質(zhì)污染光學(xué)器件表面，通過控制清潔流體的射流速度減少它對測量工作的負(fù)面影響。
粉料回送模塊由輸送管道和輸送泵組成，輸送管道一端同粉料粒徑光學(xué)測量模塊的管式測量段相連接，另一端根據(jù)具體生產(chǎn)情況連接到生產(chǎn)線上，輸送泵跨接其間。樣品回送模塊的作用是將被測樣品重新回送到粉料生產(chǎn)線內(nèi)部，防止粉料顆粒對周圍環(huán)境和設(shè)備可能的污染。輸送泵提供必要的動力，使測試完的樣品順利回送入生產(chǎn)線。
清潔流體系指粉料散布其中的、純的光學(xué)透明流體介質(zhì)，清潔流體源是能夠提供或產(chǎn)生這種流體的源，如工業(yè)生產(chǎn)線上的儀表風(fēng)管道、化工反應(yīng)中的液體溶劑罐等。清潔流體源通過管道同粉料濃度稀釋模塊和粉料粒徑光學(xué)測量模塊連接，提供用于稀釋被測顆粒濃度和保護(hù)光學(xué)器件的流體。
計算機(jī)連接有兩條信號線路，一是粉料顆粒光學(xué)測量模塊的A/D轉(zhuǎn)換電路輸入線路，另一是粒徑信號輸出電路。計算機(jī)根據(jù)輸入信號計算粉料的粒徑，同時根據(jù)生產(chǎn)過程要求，將得到的粉料顆粒粒徑換算成規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)信號，由粒徑信號輸出電路輸出，供其他生產(chǎn)部門使用。
本發(fā)明采用了粉料濃度稀釋模塊自動稀釋粉料樣品的濃度，使測量工作根據(jù)生產(chǎn)過程中濃度變化情況實(shí)時、自動地調(diào)節(jié)管式測量段內(nèi)粉料濃度，因而具有測量極濃稠復(fù)雜流形多相流的特點(diǎn)；監(jiān)測對象廣，無論是氣固流和液固流，只要通過管道輸送粉料的介質(zhì)(氣相或液相)光學(xué)透明，就可用本發(fā)明實(shí)施監(jiān)測；可測粒徑范圍寬，可根據(jù)生產(chǎn)情況調(diào)換不同測量范圍的光學(xué)測量裝置，改變監(jiān)測系統(tǒng)可測粒徑范圍；實(shí)時性好，由于本系統(tǒng)直接安裝在粉料生產(chǎn)線上，能夠隨時反映生產(chǎn)過程中粉料粒徑的變化情況，能夠提供實(shí)時信號；使用方便，系統(tǒng)基本上可以利用現(xiàn)有生產(chǎn)線上的采樣孔，無需對生產(chǎn)線進(jìn)行大調(diào)整即可投入使用；不涉及放射性元素和高電壓等潛在的危險因素，使用安全；對環(huán)境要求低，利用透射光信號作為測量信號源，通光孔可以做得很小，有利于監(jiān)測系統(tǒng)自身的保護(hù)。


圖1本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意2本發(fā)明粉料粒徑光學(xué)測量模塊中管式測量段、激光發(fā)射端、透射光接收端和清潔流體通道示意3本發(fā)明粉料粒徑光學(xué)測量模塊中激光發(fā)射端的正剖視4本發(fā)明粉料粒徑光學(xué)測量模塊中激光發(fā)射端的側(cè)剖視5本發(fā)明粉料粒徑光學(xué)測量模塊中透射光接收端的正面剖視圖具體實(shí)施方式
如圖1-圖5所示，本發(fā)明包括自動等速采樣模塊1、粉料濃度稀釋模塊2、粉料粒徑光學(xué)測量模塊3、樣品回送模塊4、清潔流體源5、計算機(jī)6、粒徑信號輸出電路7。其連接關(guān)系為自動等速采樣模塊1一端連接到粉料生產(chǎn)設(shè)備，另一端同粉料濃度稀釋模塊2的入口管道相連，粉料濃度稀釋模塊2的出口管道同粉料粒徑光學(xué)測量模塊3的入口端管道相連，粉料粒徑光學(xué)測量模塊3的出口管道同樣品回送模塊4通過管道相連接，樣品回送模塊4的出口端管道連接到粉料生產(chǎn)設(shè)備，清潔流體源5通過管道同粉料濃度稀釋模塊2和粉料顆粒光學(xué)測量模塊3相連接，粉料顆粒光學(xué)測量模塊3通過電路同粉料濃度稀釋模塊2和計算機(jī)6相連，計算機(jī)6同粒徑信號輸出電路7相連。
自動等速采樣模塊1由等速采樣管8、微壓變送器9、功放電路10、真空泵11組成。等速采樣管8直接與真空泵11連接，微壓變送器9上的壓力傳感器同等速采樣管8內(nèi)外壁上的測壓孔相連，微壓變送器9標(biāo)準(zhǔn)電信號輸出電路直接同功放電路10相連，功放電路10的輸出連接在真空泵11，真空泵11的出口管道構(gòu)成了自動等速采樣模塊1的出口。等速采樣管8內(nèi)外壁上開有測壓孔12，這兩個壓力分別傳遞到微壓變送器9中，當(dāng)采樣在等速條件下進(jìn)行時，等速采樣管內(nèi)外的兩個靜壓孔測得的壓力相等，否則存在壓差。微壓變送器9將非等速采樣過程產(chǎn)生的靜壓差轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電信號，此電信號作為控制信號驅(qū)動功放電路10，驅(qū)動真空泵11工作狀態(tài)，以此改變管道內(nèi)的真空度，調(diào)節(jié)等速采樣管8內(nèi)流體的流動速度，實(shí)現(xiàn)等速采樣。由自動等速采樣模塊1采集的粉料樣品通過連接管道送入粉料濃度稀釋模塊2。
粉料濃度稀釋模塊2由流量調(diào)節(jié)閥13、樣品輸送管道14、第一清潔流體管道15、混合管16組成。樣品輸送管道14前端同自動等速采樣模塊1的出口管道相連接，另一端同混合管16連接，混合管16的末端構(gòu)成了該模塊的出口。第一清潔流體管道15連接著清潔流體源5和混合管16，該管道中的清潔流體流量由調(diào)節(jié)閥13控制，控制信號由粉料粒徑光學(xué)測量模塊3通過導(dǎo)線輸入。樣品輸送管道14粉料樣品被引入混合管16內(nèi)；第一清潔流體管道15同清潔流體源5相連，另一端經(jīng)過流量調(diào)節(jié)閥13同混合管16相通，樣品和清潔流體在混合管16內(nèi)充分混合，在消除粉料的團(tuán)聚后被送入粉料粒徑光學(xué)測量模塊3的管式測量段17。流量調(diào)節(jié)閥13根據(jù)粉料粒徑光學(xué)測量模塊3中濃度信號電路23提供的信號控制其開度，使從清潔流體源5流入的清潔流體流量滿足測量對樣品濃度稀釋的要求。
粉料粒徑光學(xué)測量模塊3由管式測量段17、激光發(fā)射端18、透射光接收端19、第二清潔流體管道20、運(yùn)算電路21、A/D轉(zhuǎn)換電路22、濃度信號電路23組成。管式測量段17進(jìn)口同粉料濃度稀釋模塊2的出口管道直接連接，管式測量段17的出口構(gòu)成本模塊的出口管道，激光發(fā)射端18和透射光接收端19同軸安裝在管式測量段17的進(jìn)口和出口之間的兩側(cè)，第二清潔流體管道20連接著清潔流體源5和激光發(fā)射端18、透射光接收端19與管式測量段17連接處的過渡段上，激光發(fā)射端18和透射光接收端19上均有光電信號通過導(dǎo)線輸入到運(yùn)算電路21，運(yùn)算電路21輸出線路一路同濃度信號電路23連接，另一路輸入到A/D轉(zhuǎn)換電路22。
管式測量段17同粉料濃度稀釋模塊2的混合管16相連接，充分混合的粉料在此處進(jìn)行測量。管式測量段17中部的兩側(cè)開設(shè)同軸小孔26，該同軸小孔26的軸線重合且位于測量段管道的橫截面內(nèi)。激光發(fā)射端18和透射光接收端19分別通過螺紋安裝在管式測量段17上，激光發(fā)射端18發(fā)出的激光光束經(jīng)過孔26穿越粉料兩相流后進(jìn)入透射光接收端19，透射光被接收并以電信號的形式輸出；激光發(fā)射端18和透射光接收端19內(nèi)部都有光電轉(zhuǎn)換及其放大電路，它們接收并轉(zhuǎn)換的光信號經(jīng)由導(dǎo)線輸入到運(yùn)算電路21進(jìn)行商運(yùn)算，運(yùn)算后的合成信號分為兩路，一路輸入A/D轉(zhuǎn)換器22進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號輸入計算機(jī)6進(jìn)行處理，計算粉料顆粒粒徑；另一路信號通過濃度信號電路23作為控制信號輸送到粉料濃度稀釋模塊2。在管式測量段17上的連接激光發(fā)射端18和消光接收端19的管件上有清潔流體通道20，該管道同清潔流體源5相連接，其中的清潔流體通過孔26流入到測量段形成射流，這種射流用來防止粉料通過孔26進(jìn)入激光發(fā)射端18或透射光接收端19，以保護(hù)測量系統(tǒng)光學(xué)器件表面，在與激光發(fā)射端18或透射光接收端19連接處，用密封玻璃27隔離清潔流體，使其僅能從管式測量段上的孔26流出。
激光發(fā)射端18由半導(dǎo)體激光器28、參考光引導(dǎo)光纖29、光電轉(zhuǎn)換器30、放大電路31、發(fā)射光引導(dǎo)光纖32、光準(zhǔn)直透鏡組33、滑塊34、絲杠35、滑動桿36、限束器37、封裝體38組成，其連接方式為參考光引導(dǎo)光纖29與發(fā)射光引導(dǎo)光纖32同半導(dǎo)體激光器28安裝為一體，參考光引導(dǎo)光纖29直接連接著光電轉(zhuǎn)換器30、由光電轉(zhuǎn)換器30得到的信號被放大電路31放大，放大后的信號經(jīng)過線路傳出封裝體38，輸入到運(yùn)算電路21；發(fā)射光引導(dǎo)光纖32同光準(zhǔn)直透鏡組33連接為一整體，限束器37位于光準(zhǔn)直透鏡組33之前，光準(zhǔn)直透鏡組33和限束器37一起安裝在滑塊34上；由滑塊34、絲杠35和滑動桿36構(gòu)成了一維方向上的調(diào)節(jié)裝置，當(dāng)轉(zhuǎn)動絲杠35時，由滑塊34帶動準(zhǔn)直透鏡組33和限束器37一起運(yùn)動；半導(dǎo)體激光器28、參考光引導(dǎo)光纖29、光電轉(zhuǎn)換器30、放大電路31、發(fā)射光引導(dǎo)光纖32、光準(zhǔn)直透鏡組33、滑塊34、絲杠35、滑動桿36、限束器37均封裝在封裝體38內(nèi)。
透射光接收端19由凸透鏡39、光闌40、行走調(diào)節(jié)裝置41、光電接收器42、放大電路43、封裝體44組成，其連接方式為凸透鏡39、光闌40、行走調(diào)節(jié)裝置41、光電接收器42、放大電路43封裝在封裝體44內(nèi)部；凸透鏡39固定在封裝體44上，光闌40固定在行走調(diào)節(jié)裝置41上，凸透鏡39與光闌40間的距離等于凸透鏡的焦距，由行走調(diào)節(jié)裝置41完成一維方向上的調(diào)節(jié)，這樣與激光發(fā)射端18配合，可以在平面內(nèi)完成聚焦光束接收的調(diào)節(jié)工作；光電接收器42安裝在光闌40之后，以保證被顆粒散射的光不被接收，由放大電路43的放大的光電信號經(jīng)由導(dǎo)線輸出封裝體44之外。
粉料回送模塊4由輸送管道24和輸送泵25組成，其連接方式為輸送管道24的輸入端同粉料粒徑光學(xué)測量模塊3的管式測量段17相連接，輸出端則根據(jù)生產(chǎn)情況連接到生產(chǎn)線上，也可直接連接到粉料分離裝置上收集；輸送泵25為此過程提供動力。
清潔流體源5根據(jù)情況可以是生產(chǎn)線上純凈介質(zhì)儲存器或運(yùn)輸管道，也可以是專門的容器。其上有兩組管道分別同粉料濃度稀釋模塊2、粉料粒徑光學(xué)測量模塊3相連接，用于稀釋粉料和為光學(xué)測量模塊提供保護(hù)。
計算機(jī)6根據(jù)粉料粒徑光學(xué)測量模塊3提供的合成信號計算得到粉料顆粒粒徑，并根據(jù)生產(chǎn)特點(diǎn)，將粒徑測量結(jié)果換算成標(biāo)準(zhǔn)的粉料顆粒粒徑控制信號，向粒徑信號輸出電路7輸出，供其他生產(chǎn)部門使用。
粒徑信號輸出電路7是本發(fā)明的一個開放端口，它提供標(biāo)準(zhǔn)化了的粉料粒徑大小的電信號，可供管理部門和生產(chǎn)線控制系統(tǒng)使用。
結(jié)合本發(fā)明的內(nèi)容提供以下實(shí)施例據(jù)國外有關(guān)報道，全世界每年發(fā)電量的1％被用于水泥研磨，由此消耗了大量電力。研究表面混凝土強(qiáng)度不但同水泥化學(xué)成份有關(guān)，而且水泥顆粒粒徑對混凝土強(qiáng)度在某種程度上也有決定作用，如果水泥的粒徑小于3微米，由于水化作用很快，它們對混凝土強(qiáng)度沒有貢獻(xiàn)；而對于粒徑大于30微米的水泥顆粒，其對混凝土強(qiáng)度的貢獻(xiàn)隨著粒徑的增大迅速下降，大于60微米時僅起到填料作用，因此水泥生產(chǎn)中對研磨有一定的要求。如果生產(chǎn)過程中能隨時根據(jù)熟料研磨情況，適時調(diào)整研磨生產(chǎn)線狀況，使水泥顆粒的粒徑保持在合理范圍內(nèi)，不但可以提高混凝土的強(qiáng)度，還可以降低研磨生產(chǎn)線的能耗。
本發(fā)明可以用來對水泥熟料研磨過程進(jìn)行監(jiān)測，實(shí)施方式如下在水泥研磨過程中，水泥顆粒散布在空氣中，監(jiān)測系統(tǒng)的清潔流體源可利用水泥廠內(nèi)的壓縮空氣經(jīng)過凈化器得到。在生產(chǎn)線研磨機(jī)的出口處，在原采樣口安裝本發(fā)明的采樣探針，自動等速采樣模塊根據(jù)等速采樣管內(nèi)外壁的靜壓差自動調(diào)節(jié)真空泵的真空度，實(shí)現(xiàn)等速采樣，采集的水泥顆粒樣品經(jīng)由管道進(jìn)入粉料濃度稀釋系統(tǒng)，根據(jù)粉料粒徑光學(xué)測量模塊提供的透射光信息，流量調(diào)節(jié)閥通過控制清潔壓縮空氣的流量，稀釋被測樣品到恰當(dāng)濃度，這樣的被測樣品送入光學(xué)測量系統(tǒng)內(nèi)；完成測量工作后樣品通過回送系統(tǒng)送入水泥生產(chǎn)線，完成測量工作。計算機(jī)接收合成信號，計算得到的水泥顆粒粒徑，并根據(jù)粒徑情況，按照廠家的設(shè)定將測量結(jié)果量化為標(biāo)準(zhǔn)的粒徑控制信號，此信號通過粒徑信號輸出電路輸出，供管理部門使用，或作為研磨控制系統(tǒng)的參考信號。
權(quán)利要求
1.一種高濃度粉料在線粒徑光學(xué)監(jiān)測系統(tǒng)，包括粉料粒徑光學(xué)測量模塊(3)、清潔流體源(5)、計算機(jī)(6)，其特征在于還包括自動等速采樣模塊(1)、粉料濃度稀釋模塊(2)、樣品回送模塊(4)和粒徑信號輸出電路(7)，自動等速采樣模塊(1)一端連接到粉料生產(chǎn)設(shè)備，另一端同粉料濃度稀釋模塊(2)的入口管道相連，粉料濃度稀釋模塊(2)的出口管道同粉料粒徑光學(xué)測量模塊(3)的入口端管道相連，粉料粒徑光學(xué)測量模塊(3)的出口管道同樣品回送模塊(4)通過管道相連接，樣品回送模塊(4)的出口端管道連接到粉料生產(chǎn)設(shè)備，清潔流體源(5)通過管道同粉料濃度稀釋模塊(2)和粉料顆粒光學(xué)測量模塊(3)相連接，粉料顆粒光學(xué)測量模塊(3)通過電路同粉料濃度稀釋模塊(2)和計算機(jī)(6)相連，計算機(jī)(6)同粒徑信號輸出電路(7)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高濃度粉料在線粒徑光學(xué)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是，自動等速采樣模塊(1)由等速采樣管(8)、微壓變送器(9)、功放電路(10)、真空泵(11)組成，等速采樣管(8)直接與真空泵(11)連接，微壓變送器(9)上的壓力傳感器同等速采樣管(8)內(nèi)外壁上的測壓孔相連，微壓變送器(9)標(biāo)準(zhǔn)電信號輸出電路直接同功放電路(10)相連，功放電路(10)的輸出連接在真空泵(11)，真空泵(11)的出口管道構(gòu)成了自動等速采樣模塊(1)的出口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高濃度粉料在線粒徑光學(xué)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是，粉料濃度稀釋模塊(2)由流量調(diào)節(jié)閥(13)、樣品輸送管道(14)、第一清潔流體管道(15)、混合管(16)組成，樣品輸送管道(14)前端同自動等速采樣模塊(1)的出口管道相連接，另一端同混合管(16)連接，混合管(16)的末端構(gòu)成了該模塊的出口，第一清潔流體管道(15)同清潔流體源(5)相連，另一端經(jīng)過流量調(diào)節(jié)閥(13)同混合管(16)相通。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高濃度粉料在線粒徑光學(xué)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是，粉料粒徑光學(xué)測量模塊(3)由管式測量段(17)、激光發(fā)射端(18)、透射光接收端(19)、第二清潔流體管道(20)、運(yùn)算電路(21)、A/D轉(zhuǎn)換電路(22)、濃度信號電路(23)組成，管式測量段(17)進(jìn)口同粉料濃度稀釋模塊(2)的出口管道直接連接，激光發(fā)射端(18)和透射光接收端(19)同軸設(shè)置在管式測量段(17)的進(jìn)口和出口之間的兩側(cè)，第二清潔流體管道(20)連接著清潔流體源(5)和激光發(fā)射端(18)、透射光接收端(19)的前端，激光發(fā)射端(18)和透射光接收端(19)上均有光電信號通過導(dǎo)線輸入到運(yùn)算電路(21)，運(yùn)算電路(21)輸出線路一路同濃度信號電路(23)連接，另一路輸入到A/D轉(zhuǎn)換電路(22)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高濃度粉料在線粒徑光學(xué)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是，管式測量段(17)中部的兩側(cè)開設(shè)同軸小孔(26)，該同軸小孔(26)軸線位于測量段管道的橫截面內(nèi)，激光發(fā)射端(18)和透射光接收端(19)分別設(shè)置在小孔(26)的兩側(cè)，在小孔(26)與激光發(fā)射端(18)或透射光接收端(19)連接處，安裝有密封玻璃(27)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高濃度粉料在線粒徑光學(xué)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是，粉料回送模塊(4)由輸送管道(24)和輸送泵(25)組成，其連接方式為輸送管道(24)的輸入端同粉料粒徑光學(xué)測量模塊(3)的管式測量段(17)相連接，另一端連接到生產(chǎn)線上，輸送泵(25)跨接其間。
全文摘要
一種特別是一種高濃度粉料在線粒徑光學(xué)監(jiān)測系統(tǒng)，用于監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明包括自動等速采樣、粉料濃度稀釋、粉料粒徑光學(xué)測量、樣品回送模塊、清潔流體源、計算機(jī)、粒徑信號輸出電路，自動等速采樣模塊、樣品回送模塊都連接在粉料生產(chǎn)線上，自動等速采樣模塊、粉料濃度稀釋模塊、粉料粒徑光學(xué)測量模塊、樣品回送模塊之間由管道依次連接，清潔流體源通過管道同粉料濃度稀釋模塊和粉料顆粒光學(xué)測量模塊相連接，粉料顆粒光學(xué)測量模塊通過電路同粉料濃度稀釋模塊和計算機(jī)相連，計算機(jī)同粒徑信號輸出電路相連。本發(fā)明具有測量對象廣、適應(yīng)性強(qiáng)、測量范圍寬、實(shí)時性好等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號G01B11/08GK1587901SQ20041006714
公開日2005年3月2日 申請日期2004年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月14日
發(fā)明者吳偉亮, 陳漢平, 臧述升 申請人:上海交通大學(xué)