一种粉料运输管道的防堵塞装置

1.本发明属于气力输送的技术领域，尤其涉及一种粉料运输管道的防堵塞装置。


背景技术：

2.气力输送是利用气流的能量，在密闭管道内沿气流方向输送颗粒状物料，是流态化技术的一种具体应用。气力输送装置的结构简单，操作方便，可作水平的、垂直的或倾斜方向的输送。在输送过程中还可同时进行物料的加热、冷却、干燥和气流分级等物理操作或某些化学操作。管道堵塞是气力输送系统最常见和最不易处理的故障之一。造成堵塞的原因主要包括三种：
3.1、由各种原因导致的输送压力过低。使气流速度降低至临界状态以下，大量颗粒分离出来沉积在管道底部，这些颗粒会沿着管道滑动或者堆积，当堆积到一定程度，便会形成“小沙丘”状向前推移，当小沙丘遇到局部阻力的时候，便会产生堵塞。
4.2、材料自身物理化学性质。较湿、较黏、比重较大、透气性较差的材料，在管道中疏松易产生堵塞。有的材料如干燥的塑料粉末，虽不具有粘性，但输送过程中的摩擦使颗粒带电，也会导致吸附在管壁表面。
5.3、管道结构设计问题。管道的弯头回转半径太小或者变管径的时候没有按照规范，使流速突然降低使颗粒沉降，被输送的材料粘结在管壁上，逐渐增大阻力导致的。
6.经统计，管道堵塞约占气力输送系统故障率的60％以上。由于管线长且架空，检修难度很大，严重时每疏通一次管道就需7或8小时，影响生产进度。当出现管道堵塞时，颗粒沉降使堵塞处前后压力增大，最终在压力达到极限后阻塞崩溃，使管道重新疏通。但是，这种过程会引起管内压力波动，易对管道造成损坏，从而造成大的经济损失。
7.为了防止管道堵塞，一般是采用经验试凑的办法，尽量用最短输送路线，减少能产生局部阻力的部件，如弯管和接口，粉料经预先搅拌处理，防止结块，并确保没有携带砂石等杂质，配备增速器及专用储气罐等以保证气流压力和速度。
8.另外有相关专利报道用电动机带动管道产生振动，以防止堵塞，但该方法必须在生产过程中连续运行，不能有针对性地运行，不利于对堵塞点的确定及后续的预防。


技术实现要素：

9.本发明的目的是提供一种粉料运输管道的防堵塞装置，可定时监测管道内的堵塞情况，实现对管道内堵塞点的定位，达到定点疏通的目的。
10.为解决上述问题，本发明的技术方案为：
11.一种粉料运输管道的防堵塞装置，包括上位机、若干超声发生器及相应数量的超声换能器；
12.所述超声换能器固设于管道的外壁上，所述超声发生器与所述超声换能器对应连接，所述上位机与各所述超声换能器连接，获取各超声换能器的阻抗、谐振频率及频带宽度，用以判断管道是否堵塞，若是，则控制所述超声发生器生成激励信号发送至对应的超声
换能器，使超声换能器产生振动，疏通管道。
13.根据本发明一实施例，所述上位机被配置为采集超声换能器及管道的阻抗，并与预设阈值比较，若大于预设阈值，则判定为管道出现堵塞，控制所述超声发生器生成激励信号发送至对应的超声换能器，使超声换能器产生振动，疏通管道。
14.根据本发明一实施例，所述上位机被配置为采集管道的阻抗、超声换能器的谐振频率及频带宽度数据，当出现管道阻抗发生变化的同时，超声换能器的谐振频率及频带宽度也发生变化的情况，即可判定为管道出现堵塞，控制所述超声发生器生成激励信号发送至对应的超声换能器，使超声换能器产生振动，疏通管道。
15.根据本发明一实施例，所述上位机还被配置为实时检测管道的阻抗，当发生管道堵塞时，控制所述超声换能器进行预设时间的振动；在超声换能器产生振动的过程中，检测超声换能器的谐振频率及频带宽度，若超声换能器的谐振频率及频带宽度趋于未堵塞前的数值并稳定，则判定为管道疏通成功，停止超声换能器的运行。
16.根据本发明一实施例，所述上位机被配置为根据预设的超声换能器编码表，及采集各超声换能器位置上的阻抗谐振频率及频带宽度数据，定位发生堵塞的管道位置，控制所述管道位置上的超声换能器产生振动，疏通管道。
17.根据本发明一实施例，所述超声换能器通过焊接或半圆报箍或螺纹连接，固设于管道外壁。
18.根据本发明一实施例，所述超声换能器的频率范围为15k～50khz，超声换能器的电功率范围为100w～1500w，超声换能器单次运行的时间范围为30s～300s。
19.本发明由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：
20.本发明一实施例中的粉料运输管道的防堵塞装置，针对现有的气力输送管道采用经验试凑或电动机疏通的方法，费时又费力，无法实现定点疏通的问题，通过在管道的外壁上设置若干个超声换能器，通过上位机与各超声换能器连接，获取各超声换能器的阻抗、谐振频率及频带宽度，用以判断管道是否堵塞，若是，则控制超声发生器生成激励信号发送至发生堵塞的管道位置上的超声换能器，使超声换能器产生振动，疏通管道。实现定点疏通的功能，提高生产效率，降低管道维护的成本。
附图说明
21.图1为本发明一实施例中的粉料运输管道的防堵塞装置的结构示意图；
22.图2为本发明一实施例中的超声换能器应用场景图；
23.图3为本发明一实施例中的超声换能器谐振频率附近的等效电路示意图。
24.附图标记说明：
25.1：上位机；2：超声发生器；3：超声换能器；4：管道。
具体实施方式
26.以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种粉料运输管道的防堵塞装置作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。
27.本实施例针对现有的气力输送管道采用经验试凑或电动机疏通的方法，费时又费
力，无法实现定点疏通的问题，提供了一种粉料运输管道的防堵塞装置，通过在管道的外壁上设置若干个超声换能器，通过上位机与各超声换能器连接，获取各超声换能器的阻抗、谐振频率及频带宽度，用以判断管道是否堵塞，若是，则控制超声发生器生成激励信号发送至发生堵塞的管道位置上的超声换能器，使超声换能器产生振动，疏通管道。实现定点疏通的功能，提高生产效率，降低管道维护的成本。
28.具体的，请参看图1，该粉料运输管道的防堵塞装置包括上位机1、若干超声发生器2及相应数量的超声换能器3；若干超声换能器3固设(通过焊接或半圆报箍或螺纹连接)于管道4的外壁上(请参看图2)，每个超声发生器2与超声换能器3对应连接，上位机1与各超声换能器3连接，获取各超声换能器3的阻抗、谐振频率及频带宽度，用以判断管道4是否堵塞，若是，则控制超声发生器2生成激励信号发送至对应的超声换能器3，使该超声换能器3产生振动，疏通管道。
29.本实施例中的粉料运输管道的防堵塞装置，利用超声功率效应，赋予粉料一定能量，使管道内沉积的粉料重新流化，能够脱离附着力影响，并被气流带走，疏通管道，使管道恢复流通。
30.其中，上位机1被配置为采集超声换能器3及管道4的阻抗，并与预设阈值比较，若该阻抗大于预设阈值，则判定为管道出现堵塞，上位机1控制超声发生器2生成激励信号发送至对应的超声换能器3，使超声换能器3产生振动，疏通管道。
31.该上位机1也可被配置为采集管道4的阻抗、超声换能器3的谐振频率及频带宽度数据，当出现管道阻抗发生变化的同时，超声换能器3的谐振频率及频带宽度也发生变化的情况，即可判定为管道出现堵塞，则可控制超声发生器2生成激励信号发送至对应的超声换能器3，使超声换能器3产生振动，疏通管道。
32.上述管道堵塞状态的检测原理如下：
33.请参看图3，图3为在超声换能器谐振频率附近的等效电路，其中，c0为并联电容，r0为并联电阻，r1为动态电阻，其中r0＞＞r1，r
l
为负载阻抗。该r
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为可变量，当管道内未阻塞时，r
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为常数，反映的是管道本身的负载阻抗，当管道内出现堵塞情况时，沉积物导致r
l
值升高，同时由于r
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并不是纯电阻，其数值变化的同时伴随有超声换能器谐振频率及频带宽度的变化，因此可通过测量管道阻抗、超声换能器的谐振频率及频带宽度的变化来判断管内堵塞情况。
34.为了节约生产成本，避免超声换能器不间断地运行，该上位机1还被配置为实时检测管道的阻抗，当发生管道堵塞时，控制超声换能器3进行预设时间的振动；在超声换能器产生振动的过程中，检测超声换能器的谐振频率及频带宽度，若超声换能器的谐振频率及频带宽度趋于未堵塞前的数值并稳定，则判定为管道疏通成功，停止超声换能器的运行。在实际应用中，超声换能器的频率范围为15k～50khz，超声换能器的电功率范围为100w～1500w，超声换能器单次运行的时间范围为30s～300s。
35.为了实现管道堵塞点的精准定位，可将若干超声换能器3均匀地分布在管道4上，并对这些超声换能器进行编号，制成超声换能器编码表。在进行阻抗、谐振频率及频带宽度的数据上报时，附带各自的编号，以示区分。上位机1被配置为根据预设的超声换能器编码表，及采集各超声换能器位置上的阻抗谐振频率及频带宽度数据，定位发生堵塞的管道位置，控制管道位置上的超声换能器产生振动，疏通管道。
36.综上，本实施例中的粉料运输管道的防堵塞装置，可定时监测管道上超声换能器对应位置的内部堵塞情况；可在堵塞早期进行检测处理，避免造成堵塞后再进行处理的情况；且在发生管道堵塞时，无需拆开管道进行清理，可在生产过程中同步进行，方便高效。
37.上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式。即使对本发明作出各种变化，倘若这些变化属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本发明的保护范围之中。