一种煤泥沉降过程的在线检测装置的制造方法
【专利摘要】一种煤泥沉降过程的在线检测装置，属于选煤检测设备技术领域，用于对选煤厂浓缩池内煤泥沉降分层状态进行在线检测。其技术方案是：红外激光发射模组和红外激光接收模组放置在浓缩池中，红外激光发射模组和红外激光接收模组与数据采集卡相连接，数据采集卡通过通讯接口与微型工业平板电脑相连接。通过测量红外激光被煤泥水介质的吸收量，再根据煤泥的光吸收衰减系数进行标定，可以得到整个浓缩池内的煤泥沉降分层实时状态。本实用新型属国内外独创，填补了该领域的空白，解决了选煤厂浓缩池内无法直接测量的难题，克服了现有人工采样的缺陷，减小了煤泥水产品指标控制的调整时间，降低了选煤厂浓缩药剂的使用量，有效提高了检测的准确性和可靠性。
【专利说明】
一种煤泥沉降过程的在线检测装置
技术领域
[0001] 本发明涉及一种在线检测煤泥沉降过程的装置，属于选煤检测设备技术领域。
【背景技术】
[0002] 煤泥水是在湿法选煤过程中产生的一个相对复杂的系统。对煤泥水特性的全面了 解是确定煤泥水处理工艺的关键。研究煤泥水的沉降过程特性、分层高度、煤泥浓度，可以 有效指导絮凝剂、凝聚剂的自动添加，使尾矿排放的循环水得以澄清，进而提高煤泥压滤环 节的生产效率，对选煤厂洗水闭路循环和全厂过程自动控制具有重要的意义，煤泥沉降过 程在线检测，已成为选煤厂自动化控制中必不可少的一部分。目前，由于选煤厂浓缩池的特 殊工况条件无法直接对煤泥沉降过程进行检测，而采取人工取样的检测方法，人工取样检 测存在检测劳动强度大、工序繁琐、化验误差大、实时性差的缺陷，延长了煤泥水产品指标 控制的调整时间，不能准确确定选煤厂浓缩药剂的使用量，降低了检测的准确性和可靠性。 因此开发针对选煤厂煤泥水处理的煤泥沉降过程在线检测装置是十分迫切的任务，以便为 建立选煤厂洗水循环系统闭环控制奠定基础。
【发明内容】
[0003] 本发明所要解决的技术问题是提供一种煤泥沉降过程的在线检测装置，这种检查 装置不受温度及自然光照的影响，能够对选煤厂浓缩池内的煤泥水直接接触测量，进而分 析整个浓缩池内的煤泥沉降过程，可以有效地提高检测准确性和可靠性，为指导煤泥水处 理提供可靠依据。
[0004] 解决上述技术问题的技术方案是：
[0005] -种煤泥沉降过程的在线检测装置，它包括安装吊架、红外激光发射模组、红外激 光接收模组、数据采集卡、微型工业平板电脑，安装吊架的上部固定在浓缩池液面以上的固 定架上，安装吊架下部有两根平行的检测杆垂直伸入浓缩池液面以下直至浓缩池底部，红 外激光发射模组和红外激光接收模组分别安装在两根平行的检测杆上，红外激光发射模组 与红外激光接收模组相对，数据采集卡的信号输出端和信号输入端分别与红外激光发射模 组和红外激光接收模组相连接，数据采集卡通过通讯接口与微型工业平板电脑相连接。
[0006] 上述煤泥沉降过程的在线检测装置，所述红外激光发射模组和红外激光接收模组 中分别有多个独立的红外激光发射单元和红外激光接收单元，每个红外激光发射单元与一 个红外激光接收单元对应组成一个发射接收单元组，每个发射接收单元组的红外激光发射 单元的发射轴线和红外激光接收单元的接收轴线重合相对，多个发射接收单元组沿着安装 吊架的检测杆自上到下排列，相邻的发射接收单元组之间的距离相同，各个红外激光发射 单元和红外激光接收单元分别与数据采集卡的信号输出端和信号输入端独立连接。
[0007]上述煤泥沉降过程的在线检测装置，所述每个红外激光发射单元的发射端安装有 光学汇聚透镜，光学汇聚透镜的光学轴线与红外激光发射单元和红外激光接收单元的发射 接收轴线相重合。
[0008] 上述煤泥沉降过程的在线检测装置，所述红外激光发射模组和红外激光接收模组 米用调制光源和同步解调。
[0009] 本发明的有益效果是：
[0010] 本发明的红外激光发射模组和红外激光接收模组放置在浓缩池中，红外激光发射 模组和红外激光接收模组与数据采集卡相连接，数据采集卡通过通讯接口与微型工业平板 电脑相连接。通过测量红外激光被煤泥水介质的吸收量，根据煤泥的光吸收衰减系数进行 标定，可以得到所需测试浓度数据。再将同一时刻采集到的不同分层高度的多组浓度数据 进行整合分析，进而得到整个浓缩池内的煤泥沉降分层实时状态。
[0011] 本发明的煤泥沉降过程在线检测装置和检测方法属国内外独创，填补了国内外该 领域的空白。本发明适用于选煤厂浓缩池沉降监测，解决了选煤厂浓缩池内无法直接测量 的难题，克服了现有人工采样劳动强度大、工序繁琐、化验误差大、实时性差的缺陷，减小了 煤泥水产品指标控制的调整时间，降低了选煤厂浓缩药剂的使用量，有效提高了检测的准 确性和可靠性。
【附图说明】
[0012] 图1是本发明的结构示意图。
[0013] 图中标记如下:安装吊架1、红外激光发射模组2、光学汇聚透镜3、红外激光接收模 组4、数据采集卡5、微型工业屏平板电脑6、固定架7、检测杆8、浓缩池液面9。
【具体实施方式】
[0014] 本发明由安装吊架1、红外激光发射模组2、光学汇聚透镜3、红外激光接收模组4、 数据采集卡5、微型工业屏平板电脑6组成。
[0015] 图中显示，本发明的整体结构是，安装吊架1的上部固定在浓缩池液面以上的固定 架7上，安装吊架1下部有两根平行的检测杆8垂直伸入浓缩池液面9以下直至浓缩池底部， 红外激光发射模组2和红外激光接收模组4分别安装在两根平行的检测杆8上，红外激光发 射模组2与红外激光接收模组4相对，数据采集卡5的信号输出端和信号输入端分别与红外 激光发射模组2和红外激光接收模组4相连接，数据采集卡5通过通讯接口与微型工业平板 电脑6相连接。
[0016]图中显示，红外激光发射模组2和红外激光接收模组4中分别有多个独立的红外激 光发射单元和红外激光接收单元，每个红外激光发射单元与一个红外激光接收单元对应组 成一个发射接收单元组，每个发射接收单元组的红外激光发射单元的发射轴线和红外激光 接收单元的接收轴线重合。
[0017] 图中显示，多个发射接收单元组沿着安装吊架1的检测杆8自上到下排列，相邻的 发射接收单元组之间的距离相同，各个红外激光发射单元和红外激光接收单元分别与数据 采集卡5的信号输出端和信号输入端独立连接。采用自上到下间隔相同的距离进行排布，可 以测得不同深度位置的红外激光被煤泥水介质的吸收量，再根据朗伯-比尔定律，对每一 分层的光吸收衰减系数进行标定，得到该深度位置的煤泥水浓度。
[0018] 图中显示，数据采集卡5为每一路发射单元单独供电，并采集每一路接收单元的输 出信号。数据采集卡5经过解调、滤波、放大、AD转换将每一分层的浓度数据传给微型工业屏 平板电脑6,微型工业屏平板电脑6通过时时分析每一层浓度数据的变化情况，进而显示整 体浓缩池内不同深度的沉降分层状态。
[0019]图中显示，红外激光发射模组和红外激光接收模组采用调制光源和同步解调。主 要目的是便于在有环境光条件下进行测量，即使环境光中包含交流信号，由于并不同步，对 输出电压的影响不大，并且光电信号放大器可以采用交流放大，有足够的增益，使得测量电 路的动态范围较大。
[0020] 图中显示，每个红外激光发射单元的发射端安装有光学汇聚透镜3，光学汇聚透镜 3的光学轴线与红外激光发射单元和红外激光接收单元的发射接收轴线相重合。采用光学 汇聚透镜3可以使红外激光发射模组2所发出的光经过平行汇聚后穿透煤泥水，照射到红外 激光接收模组4,使红外激光射线更加集中，降低在水中产生的发散效应。
[0021] 本发明的一个实施例部分器件如下：
[0022] 红外激光发射单元的型号为TD500AD1240-980,其发射峰值波长为950nm，，功率为 5〇〇mw，它具有高效率、高脉冲功率和长寿命等特点。
[0023] 红外激光接收单元由近红外顶面接收硅光电池组成，型号为TDSFH 203PFA-980S 改进型。它的光谱灵敏区与发射单元的光谱灵敏区相一致。发出的光通过透镜会聚成平行 光，透过被测煤泥水后聚焦于接收单元，硅光电池将产生的电信号通过放大及转换，便可求 得待测浓度。
[0024]数据采集卡型号为TDZDH-64,基于RS485通讯协议的高精度数据采集卡，特点是可 以同时采集64路24位高精度AD。实施过程中，数据采集卡为每一路发射单元单独供电，并将 每一路接收单元的模拟量信号接入采集卡的对应通道。根据光吸收衰减系数与煤泥浓度的 对应关系，采集卡内置的运算电路计算出每一路的浓度信号，同时通过通讯接口将数据传 入微型工业平板电脑。
[0025]微型工业平板电脑采用的是7〃LED工业级平板电脑，体积轻巧、造型美观，达到军 工级别。具备坚固、防震、防潮、防尘、耐高温等特点，是各种工业控制、交通控制、环保控制 等自动化领域应用的最佳平台。微型工业平板电脑处理器选用Intel Atom TMN270,搭载 945GSE + ICH7M芯片组。内置组态软件，用于时时交互数据。
[0026]本发明的煤泥水浓度测量依据的原理：
[0027] -束光强为的光线透过厚度为L的煤泥水，被煤泥粒子吸收和散射，出射光强I 符合朗伯-比尔定律，即：
[0028] / 二：/:必：突邊，s
[0029] 式中，e为光吸收衰减系数;c为煤泥水浓度。
[0030] 在测量时，光强為应恒定不变，透光厚度L一旦选定后，也应保持不变。在光吸收 衰减系数e已知的情况下，测得光强I，便可求得煤泥水浓度c。被测煤泥水的光吸收衰减系 数e可通过标定而获得。
[0031] 煤泥沉降过程在线检测分析：将不同分层界面的浓度数据对应于不同的灰阶色 块，浓度数据范围0-300克/升，灰度色块的灰阶范围0_255(灰阶值与浓度值为线性反比例 关系）。
[0032]本发明的工作过程如下：
[0033]安装吊架1固定在浓缩池固定架7上，红外激光发射模组2与红外激光接收模组4纵 向排列于浓缩池液面9以下，浓缩池内煤泥水流过红外激光发射模组2与红外激光接收模组 4之间区域，红外激光接收模组4将光电转换信号送入数据采集卡5，数据采集卡5经过解调、 滤波、放大、AD转换将信号传给微型工业屏平板电脑6,微型工业屏平板电脑6内置组态软 件，通过触摸屏进行人机交互，显示输出浓缩池内各个层面的煤泥浓度和沉降分层状态。 [0034]本发明具有如下特点：
[0035] (1)整合一组红外激光二极管穿透浓缩池内待测煤泥界面，通过分析不同深度位 置上每一个红外激光接收单元的信号强弱，进而分析整个浓缩池内的煤泥沉降过程。（2)减 少了采样、制样、化验劳动强度。（3)无延迟、在线检测实时。（4)适用不同的浓缩池情况，对 于不同深度的浓缩池只需调整安装吊架1的检测杆8长度即可。（5)无流速、光照等因素影 响，精确、可靠、稳定。
[0036] 基于以上优点，本发明有望成为选煤厂煤泥沉降过程在线检测的革命性产品，将 会在选煤厂洗水闭路循环中发挥重要作用。
【主权项】
1. 一种煤泥沉降过程的在线检测装置，其特征在于：它包括安装吊架（I)、红外激光发 射模组(2 )、红外激光接收模组(4)、数据采集卡(5 )、微型工业平板电脑(6 )，安装吊架（1)的 上部固定在浓缩池液面(9)以上的固定架(7)上，安装吊架（1)下部有两根平行的检测杆(8) 垂直伸入浓缩池液面(9)以下直至浓缩池底部，红外激光发射模组(2)和红外激光接收模组 (4) 分别安装在两根平行的检测杆(8)上，红外激光发射模组(2)与红外激光接收模组(4)相 对，数据采集卡(5)的信号输出端和信号输入端分别与红外激光发射模组(2)和红外激光接 收模组(4)相连接，数据采集卡(5)通过通讯接口与微型工业平板电脑(6)相连接。2. 根据权利要求1所述的煤泥沉降过程的在线检测装置，其特征在于:所述红外激光发 射模组(2)和红外激光接收模组(4)中分别有多个独立的红外激光发射单元和红外激光接 收单元，每个红外激光发射单元与一个红外激光接收单元对应组成一个发射接收单元组， 每个发射接收单元组的红外激光发射单元的发射轴线和红外激光接收单元的接收轴线重 合相对，多个发射接收单元组沿着安装吊架（1)的检测杆(8)自上到下排列，相邻的发射接 收单元组之间的距离相同，各个红外激光发射单元和红外激光接收单元分别与数据采集卡 (5) 的信号输出端和信号输入端独立连接。3. 根据权利要求2所述的煤泥沉降过程的在线检测装置，其特征在于:所述每个红外激 光发射单元的发射端安装有光学汇聚透镜(3)，光学汇聚透镜(3)的光学轴线与红外激光发 射单元和红外激光接收单元的发射接收轴线相重合。4. 根据权利要求3所述的煤泥沉降过程的在线检测装置，其特征在于:所述红外激光发 射模组(2)和红外激光接收模组(4)采用调制光源和同步解调。
【文档编号】G01N21/3577GK205562342SQ201620118423
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年2月6日
【发明人】高鹏, 张岚, 刘岩, 王晓坤, 赵柳达, 张卫军, 李鑫, 李一鑫, 毛冬梅, 候剑, 杨光, 高文秀, 李泽普
【申请人】天地（唐山）矿业科技有限公司