一种全自动煤粉取样分析仪的制作方法

本发明涉及煤粉取样、煤粉细度测量技术领域，具体涉及一种全自动煤粉取样分析仪。

背景技术：

锅炉普遍采用煤粉悬浮方式燃烧，煤粉细度是锅炉燃烧调整的重要参数，其直接影响锅炉运行的安全性和经济性。煤粉越细，燃尽度越高，机械及化学未完全燃烧损失越小，飞灰残碳量越低，同时有助于减少锅炉结渣(俗称结焦)。然而，煤粉越细，制粉系统耗电量越高，运行成本显著增加。因此，在锅炉运行时，需要根据锅炉燃烧煤质的变化准确及时地测量并控制煤粉细度，以将煤粉细度维持在一定范围内，使锅炉在最佳状态下运行，同时控制煤粉的成本。

煤粉细度的测定普遍采用电力行业标准dl/t567.5-95火力发电厂燃料试验方法-《煤粉细度的测定》，即称取一定质量的煤粉置于规定的试验筛中，筛分完全后，根据试验筛上残余煤粉质量计算出煤粉细度。煤粉试样由取样装置从一次风管中抽取，但之后的分析全部由人工完成，如筛分、称重等。筛分主要有人工筛分和振动筛分，人工筛分劳动强度较大，筛分时间较长，对操作人员的健康和环境都有不利影响，而且难以保证筛分时间和筛分力度的一致性。振动筛分虽然降低了操作人员的劳动强度，也基本能保证筛分时间和筛分力度，但操作人员仍需要手动将煤粉试样放置在筛分机上，待振动筛分结束后，再去称重，即每一步骤都需要操作人员协助完成，不仅分析时间难以保证，而且对操作人员的健康和环境仍存在不利影响。另外，由于煤粉颗粒较小，重量较轻，在人工筛分和振动筛分过程中容易飘散，造成收集称重困难，影响称重结果，最终降低了煤粉细度的测量精度。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种全自动煤粉取样分析仪，用以解决现有煤粉细度分析中存在的测量精度差、分析时间难以保证，对操作人员健康和周围环境存在不利影响的问题。

为实现上述目的，本发明提供的全自动煤粉取样分析仪包括支架、取样器、分析系统、称重装置和控制单元，所述取样器和分析系统自上而下依次固定于所述支架，所述取样器的输出口与所述分析系统的输入口连通，所述取样器用于抽取煤粉试样并将所述煤粉试样输入所述分析系统，所述分析系统将所述煤粉试样按照不同粒径分类，所述称重装置对不同粒径的所述煤粉试样进行称重，所述控制单元用于控制所述取样器、分析系统和称重装置的运行。

其中，所述取样器包括旋转取样枪、旋风分离器、中间储料罐和储料罐阀门，所述旋风分离器的输出口与所述中间储料罐的输入口连通，所述中间储料罐的输出口与所述分析系统的输入口连通，所述储料罐阀门设置在所述中间储料罐的输出口与所述分析系统的输入口之间，所述旋风分离器用于抽取所述煤粉试样，所述中间储料罐用于储存所述旋风分离器抽取的所述煤粉试样，所述储料罐阀门用于切断或连通所述中间储料罐和所述分析系统。

其中，所述分析系统包括壳体、第一筛网、第二筛网、驱动电机、水平转动轴，垂直振动轴、垂直振动电磁铁、水平振动轴和水平振动电磁铁，其中，所述水平转动轴、第一筛网和第二筛网设置于所述壳体内，所述第一筛网和第二筛网以所述水平转动轴为轴内外嵌套固定于所述水平转动轴，所述驱动电机的驱动轴与所述水平转动轴连接，在所述驱动电机的驱动下，所述水平转动轴带动所述第一筛网和第二筛网以所述水平转动轴旋转，所述垂直振动轴和所述水平振动轴固定于所述壳体外且相互垂直，所述垂直振动电磁铁固定于所述支架且位于所述壳体的上方，所述垂直振动电磁铁与所述垂直振动轴吸合或分离，从而为所述壳体、第一筛网和第二筛网提供垂直方向的振动力；所述水平振动电磁铁固定于所述支架且位于所述壳体的侧面，所述水平振动电磁铁与所述水平振动轴吸合或分离，从而为所述壳体、第一筛网和第二筛网提供水平方向的振动力。

其中，所述第一筛网的目数为60～80目，所述第二筛网的目数为150～200目。

其中，所述称重装置包括第一称重装置、第二称重装置和第三称重装置，所述第一称重装置设置于所述第一筛网的底部，用于对截留在所述第一筛网上的所述煤粉试样进行称重；所述第二称重装置设置于所述第二筛网的底部，用于对截留在所述第二筛网上的所述煤粉试样进行称重；所述第三称重装置设置在所述分析系统的底部，用于对穿过所述第一筛网和第二筛网的粒径最小的所述煤粉试样进行称重。

其中，所述第三称重装置包括称料罐和称重传感器，所述称料罐设置在所述分析系统的底部，所述称料罐的输入口与所述分析系统的输出口连通，所述分析系统获得的粒径最小的所述煤粉试样依次经所述分析系统的输出口和所述称料罐的输入口进入所述称料罐，所述称重传感器设置在所述称料罐的底部，用于对粒径最小的所述煤粉试样进行称重。

优选地，所述全自动煤粉取样分析仪还包括空气送料器，所述空气送料器的送料管与所述称料罐的排出口连通，通过所述空气送料器内的气流将所述煤粉试样送入指定位置。

优选地，所述全自动煤粉取样分析仪还包括风刀清洗系统，所述风刀系统包括空压机、喷气嘴以及连接所述空压机和所述喷气嘴的连接管，所述喷气嘴设置在所述壳体内，所述空压机提供的压缩空气通过喷气嘴吹扫所述壳体内部。

优选地，所述分析系统还包括真空泵，所述真空泵的抽气口与所述壳体连通，所述真空泵用于将所述壳体内抽成真空。

优选地，所述全自动煤粉取样分析仪还包括上位机，所述上位机通过485接口与所述全自动煤粉取样分析仪的数据传输接口连接，以获得所述全自动煤粉取样分析仪的试验数据。

本发明具有如下优点：

本发明提供的全自动煤粉取样分析仪，取样器和分析系统直接连接，无需操作人员手动操作即可将煤粉试样加入分析系统，而且分析过程由分析系统自动完成，显著提高了分析结果的准确率，大大降低了劳动强度，对操作人员的健康和环境无不利影响，而且分析时间固定，有利于提高分析工作效率。

作为本发明的一个优选实施例，由于筛分过程是在密闭的壳体内进行，煤粉试样不会损失，称重结果准确，从而提高了煤粉细度的测量精度。

附图说明

图1为本发明实施例提供的全自动煤粉取样分析仪的结构示意图。

图2为本发明实施例提供的全自动煤粉取样分析仪的工作流程图。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1

如图1所示，全自动煤粉取样分析仪包括支架11、取样器、分析系统13、控制单元和称重装置，取样器和分析系统13自上而下依次固定于支架11上。其中，取样器固定于支架11的顶部，用于从煤粉管道中抽取煤粉试样，取样器的输出口与分析系统13的输入口连通，取样器12采集的煤粉试样通过分析系统13的输入口进入分析系统13。分析系统13将煤粉试样按照不同粒径分类，称重装置用于对不同粒径的煤粉试样进行称重，控制单元用于控制取样器、分析系统13和称重装置的运行。

本实施例取样器包括旋风取样器10、旋风分离器12、中间储料罐15和储料罐阀门17，旋风取样器10、旋风分离器12、中间储料罐15依次连通，即旋风取样器10的输出口与旋风分离器12的输入口连通，旋风分离器12的输出口与中间储料罐15的输入口连通，中间储料罐15的输出口与分析系统13的输入口通过煤粉输送管16连通，储料罐阀门17设置在中间储料罐15的输出口与分析系统13的输入口之间。旋风取样器10用于从煤粉管道中抽取煤粉试样，旋风取样器10抽取的煤粉试样是气体和煤粉的混合物，旋风分离器12用于将煤粉试样从气体和煤粉的混合物中分离，中间储料罐用于储存旋风分离器12分离的煤粉试样，储料罐阀门17用于切断或连通中间储料罐15和分析系统17。

分析系统13将煤粉试样按照不同粒径分类。具体地，分析系统13包括壳体25、第一筛网18、第二筛网19、驱动电机20、水平转动轴(图中未示出)、垂直振动轴21、垂直振动电磁铁22、水平振动轴23和水平振动电磁铁24，其中，水平转动轴、第一筛网18和第二筛网19固定于壳体25内，第一筛网18和第二筛网19以水平转动轴为轴内外嵌套固定于水平转动轴，驱动电机20的驱动轴与水平转动轴连接，在驱动电机20的驱动下，水平转动轴带动第一筛网18和第二筛网19以水平转动轴旋转，垂直振动轴21和水平振动轴23固定于壳体25外且相互垂直，垂直振动电磁铁22固定于支架11且位于壳体25的上方，垂直振动电磁铁22与垂直振动轴21吸合或分离，从而为壳体25、第一筛网18和第二筛网19提供垂直方向的振动力；水平振动电磁铁24固定于支架11且位于壳体25的侧面，水平振动电磁铁24与水平振动轴23吸合或分离，从而为壳体25、第一筛网18和第二筛网19提供水平方向的振动力。不难理解，整个筛分过程是在壳体25内进行，因此不会对操作者的健康和环境造成不利影响。

在本实施例中，第一筛网的目数为60～80目，其截留粒径大于r90的煤粉试样。第二筛网的目数为150～200目，其截留粒径大于r200的煤粉试样。如第一筛网采用80目的筛网，第二筛网采用170目的筛网。

称重装置包括第一称重装置(图中未示出)、第二称重装置(图中未示出)和第三称重装置14，第一称重装置设置在第一筛网18的底部，用于称量截留在第一筛网18上粒径大于r90的煤粉试样的重量。第二称重装置设置在第二筛网19的底部，用于称量截留在第二筛网19上粒径大于r200的煤粉试样的重量。不难理解，第一筛网18和第二筛网19将不同粒径的煤粉试样截留，只有粒径最小(细)的煤粉试样能够穿过第一筛网18和第二筛网19达到分析系统13的底部。

第三称重装置14包括称料罐26和称重传感器27，称料罐26设置在分析系统13的底部，称料罐26的输入口与分析系统13的输出口连通，穿过第一筛网18和第二筛网19达到分析系统13的底部的粒径最小的煤粉试样依次经分析系统13的输出口和称料罐26的输入口进入称料罐26。称重传感器27设置在称料罐26的底部，称重传感器27对储存在称料罐26的粒径最小的煤粉试样进行称重。具体地，当称料罐26中没有储存煤粉颗粒时，称重传感器27获得称料罐26的重量；当称料罐26中储存有煤粉颗粒时，称重传感器27获得称料罐26和煤粉颗粒的总重量，总重量减去称料罐26的净重量即可获得粒径最小的煤粉试样的重量。

不难理解，第一称重装置、第二称重装置和第三称重装置14对粒径大于r90的煤粉试样、粒径在r90-r200的煤粉试样以及粒径小于r200的煤粉试样分别进行称重，获得了这三种粒径的煤粉试样的重量，第一称重装置、第二称重装置和第三称重装置14的精度均能达到0.01g，完全满足国标中对煤粉细度测定的标准。

另外，全自动煤粉取样分析仪还包括空气送料器28，空气送料器28设置在称料罐26的底部，空气送料器28的送料管与称料罐26的排出口连通，空气送料器28内的气流将粒径小于r200的煤粉试样送入指定位置，如输送至煤粉管道。另外，被第一筛网18和第二筛网19截留的粒径大于r90的煤粉试样、粒径在r90-r200的煤粉试样从分析系统的输入口排出，即旋转壳体25使分析系统的输入口朝下，从而将粒径大于r90的煤粉试样、粒径在r90-r200的煤粉试样排出。

为了将粒径大于r90的煤粉试样、粒径在r90-r200的煤粉试样顺利排出，同时使全自动煤粉取样分析仪清洁，尤其使壳体25内保持清洁。全自动煤粉取样分析仪还包括风刀清洗系统(图中未示出)，风刀清洗系统包括空压机、喷气嘴以及连接空压机和喷气嘴的连接管，喷气嘴设置在壳体25内，空压机提供的压缩空气通过喷气嘴吹扫壳体25内部，从而将粒径大于r90的煤粉试样、粒径在r90-r200的煤粉试样从分析系统的输入口排出。风刀清洗系统既有助于煤粉试样的排出，又清洁了壳体25内部，为下次分析试验做准备，以提高全自动煤粉取样分析仪的分析精度。

优选地，全自动煤粉取样分析仪还包括真空泵(图中未示出)，真空泵的抽气口与壳体25连通，真空泵用于将壳体25的内部抽成真空，真空泵配合风刀清洗系统清洗第一筛网18、第二筛网19和壳体25。具体地，当全自动煤粉取样分析仪完成分析后，风刀清洗系统吹扫第一筛网18、第二筛网19和壳体25，之后停止吹扫，真空泵将壳体25内抽成真空，风刀清洗系统再次对第一筛网18、第二筛网19和壳体25进行吹扫，如此循环多次后，第一筛网18、第二筛网19和壳体25被清洗干净。

本实施例全自动煤粉取样分析仪还包括上位机，上位机通过485接口与全自动煤粉取样分析仪的数据传输接口连接，具体地，上位机通过485接口与第一称重装置、第二称重装置和第三称重装置的数据输出接口连接，以获得全自动煤粉取样分析仪的试验数据。上位机通过计算能够获得本次煤粉试样的总重量，同时能够获得不同粒径的煤粉试样的百分比。

需要说明的是，上位机可以连接多个全自动煤粉取样分析仪，可同时对多个煤粉试样进行分析试验，只需按动启动键即可完成全部试验过程，大大降低了操作人员的劳动强度，对健康和环境无不利影响，同时试验时间固定，有利于整体把控试验时间，从而提高工作效率。

还需要说明的是，在实际使用时，可以将全自动煤粉取样分析仪固定在一个位置使用，即设计成固定式全自动煤粉取样分析仪，也可以根据需要在支架11的下方设置滚轮，设计成移动式全自动煤粉取样分析仪。

结合参考图1和图2所示，全自动煤粉取样分析仪的工作流程包括以下步骤：

步骤s1，旋风取样枪自煤粉管道采集煤粉试样，煤粉试样分离后储存在中间储料罐。

本实施例取样器通过旋风取样方式对煤粉试样进行采集，这种采集方式可以连续不间断采集煤粉试样，而且获得煤粉试样更能体现煤粉管道内煤粉的特性，但旋风取样抢获得煤粉试样是气体与煤粉的混合物，旋风分离器将气体分离，获得煤粉试样，煤粉试样储存在中间储料罐内。

步骤s2，将煤粉试样从中间储料罐送至分析系统。

打开储料罐阀门17，中间储料罐15内的煤粉试样依靠重力进入分析系统13的壳体25内，刚进入壳体25内的煤粉试样在第一筛网18的内。

步骤s3，启动驱动电机，筛分煤粉试样。

启动驱动电机20使第一筛网18和第二筛网19旋转，同时使第一筛网18和第二筛网19在水平方向或垂直方向交替间歇振动，粒径大于r90的煤粉试样被截留在第一筛网18的内，粒径在r90和r200之间的煤粉试样被截留在第二筛网19的内，只有粒径小于r200的煤粉试样能够穿过第一筛网18和第二筛网19被筛分到壳体25的底部，并进入称料罐26。

步骤s4，对不同粒径的煤粉试样分别进行称重。

第一称重装置、第二称重装置和第三称重装置14对粒径大于r90的煤粉试样、粒径在r90和r200之间的煤粉试样以及粒径小于r200的煤粉试样分别进行称重，获得不同粒径的煤粉试样的重量，精度能够达到0.1g。

步骤s5，计算获得不同粒径的煤粉试样的百分比。

第一称重装置、第二称重装置和第三称重装置14将测量的数据通过485接口发送至上位机，上位机通过计算获得煤粉试样的总重量以及不同煤粉试样所占的百分比。

步骤s6，将煤粉试样送回煤粉管道。

在煤粉试样测试完毕后，所有的煤粉试样经空气送料器送回指定位置，如煤粉管道。

步骤s7，清洗分析系统。

启动风刀清洗系统以及真空泵，清洗分析系统，使壳体25内部、第一筛网18、第二筛网19保持清洁，为下次试验作准备。

本实施例提供的全自动煤粉取样分析仪，取样器和分析系统直接连接，无需操作人员手动操作即可将煤粉试样加入分析系统，而且分析过程由分析系统自动完成，提高了分析结果的准确率，大大降低了劳动强度，对操作人员的健康和环境无不利影响，同时试验时间固定，有利于整体把控试验时间，从而提高工作效率。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。