一种粉体静电连续监测器的制作方法

本发明涉及粉料气力传输技术领域，特别是涉及一种粉体静电连续监测器。

背景技术

在以pe、pp为代表的聚烯烃粉体物料生产过程中，气力输送环节可使聚烯烃粒料带有1～5μc/kg静电，与此同时粒料气力输送环节含有一定含量的拉丝、碎粒等聚烯烃粉尘，与此同时聚烯烃还可能伴有乙烯、丙烯为代表的单体可燃气体逸出，而料仓不产生静电放电的临界值为0.1～0.2μc/kg,上述情况造成静电放电引发聚烯烃料仓粉尘爆炸事故高发。

根据国内10个企业13套装置70起聚烯烃物料气力输送料仓静电粉尘爆炸事故统计，其中，粒料粉尘爆炸为62起。其中ldpe装置事故比例最高，共44起，占比63％，pp装置15起，占比21％。

20世纪七十年代是国外石油化工粉尘爆炸事故的高峰期，并推动了一系列工业实验和研究，研究结论是“塑料粉体自身的静电是决大绝大多数粉尘爆炸的引火源”(mr.glor,1988)，并警告“当处理一种产品产生高电位的同时处于爆炸性气氛中时，这种致命的结合使爆炸几率达到最大”。

国内现有采用的静电监测器大多为可倾倒定容式采样筒(cn1303428c、cn1548966a、cn2618171y)原理，采样筒安装在静电监测器壳体内部，采样筒可伸入气力输送管道一点，接盛物料进行静电电荷测量，测量之后，再旋转采样筒，通过采样筒底的活动门放掉采样样品。采样筒的转动通过气缸连杆做往复运动实现。现有的倾倒式定容采样筒原理静电监测器为间歇式工作，物料采样完一筒，进行静电电荷测量，倒掉后再准备进行下一次采样。由于接满料、放净料需要时间，通常可靠完成采样一次的时间大约需要超过1min。

同时因为粒料在输送管道中飞溅，粒料可能回落入气缸和采样筒中间空间，当积累到一定程度后，采样筒的运动会被阻碍，造成采样的料不能完全倒空，导致采样失败。需要维修人员人工拆开静电监测器壳体，手工清理卡料。

另一种静电监测器的形式为应用固定式法拉第筒，如cn203965528u、cn203479919u，采用活动底板方式，法拉第筒本身不转动，转动的是法拉第筒底板。但活动底板的转动仍使用气缸拖动，仍存在气缸环节。气缸连杆行程区域可能出现溅料积料，造成气缸运动受阻、受限。底板打开/关闭不到位，同时缩短气缸寿命，使整体物料采样可靠性差。同时由于法拉第筒主体位于扩展非管道区域，使接满料，放净料时间更为加长，采样呈现明显的不连续性，2次采样中间有长时间时间间隔。

较为新颖的采样结构为如cn107632212a所呈现结构，采用整体管段法拉第筒设计。无转动部件，无气缸，可靠性大为提高。但粉体质量是通过计算评估得出，实际实时粉体质量可能存在偏差，因而静电监测器最终荷质比精度有所降低。

技术实现要素：

本发明型旨在提供一种高可靠性、能连续采集粉料信号的检测器。为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种粉体静电连续监测器，由连接法兰、外筒、采样杯内杯、绝缘层、采样杯外杯、防爆小室、内杯电引出结构、采样杯支撑件组成。

所述连接法兰有两个，固连于外筒的两端；所述外筒为金属圆柱开口筒状结构，外筒侧壁上开有外筒电引出孔；所述采样杯内杯、绝缘层、采样杯外杯构成倒锥圆台形采样杯，位于外筒内部，靠近管道边缘，绝缘层位于采样杯内杯外侧，采样杯外杯位于绝缘层外侧；所述采样杯外杯通过采样杯支撑件与外筒焊接固定；所述采样杯外杯具有多种结构形式，采样杯外杯可以是与采样杯内杯对应的倒圆锥形结构，也可以是与采样杯内杯进口边缘等直径的圆柱面结构。

所述采样杯内杯上面开口大，下面开口小，采样杯内杯对粒料呈阻缓漏料状态；所述倒锥圆台形采样杯内杯杯壁与垂直线夹角较小，确保采样杯内杯杯壁与水平面夹角远大于粒料(以pe、pp为代表)休止角。采样杯内杯内壁光滑，采样杯内杯杯壁与水平面夹角远大于粒料(以pe、pp为代表)与采样杯内壁摩擦角。使得粒料不会永久滞留在杯内，会按先进先出顺序整体流方式全部漏出，在粒料气力输送停止后，采样杯中粒料会跟随全部漏出，采样杯中不会存料。所述采样杯内杯进口外径小于外筒内径的1/4，且采样杯内杯中心偏离静电监测器外筒中心，采样杯一侧边缘较为靠近外筒内壁，使得采样杯对总体下料不产生明显影响。所述采样杯内杯进口边缘与外筒内壁留有距离，使得溢出粒料可以从任意方向下落。所述采样杯内杯漏料口直径大于等于10倍平均物料长轴粒径，保证物料不会在采样杯漏料出口卡住。

所述监测器的外筒外有一个防爆小室，防爆小室内部安装有静电检测板，静电检测板用于电荷检测，静电检测板设有继电器触点；采样杯内杯通过内杯电引出结构将电连接穿过绝缘层，及采样杯外杯，再经过外筒电引出孔，将电连接接入防爆小室内部的静电检测板。采样杯内杯通过静电检测板上继电器触点可以可控接地。采样杯外杯通过采样杯支撑件直接连接外筒接地。所述静电检测板将实时静电电荷检测值通过4～20ma电流方式传出。采样杯内杯的电引出线，隐藏在采样杯支撑件上层和下层中间，避免了物料冲刷。

本发明工作时，粒料从上端进入采样杯内杯，由于采样杯内杯上方面积大于下方漏口面积数倍，粒料被阻缓漏出，在采样杯中累积，迅速将采样杯内杯填满，多余的粒料会从采样杯上端边缘溢出。在采样杯下端漏料同时，采样杯上方会有新输送过来物料不断补充，使得采样杯内杯在物料气力输送过程中保持内部物料体积基本恒定，由于粒料堆密度已知，所以可以得到采样杯内杯内部物料质量。同时因为法拉第筒原理，可测得采样杯中粒料电荷量，进而得到物料实时连续荷质比。

本发明的优点及有效收益是：

(1)由于采用非机械式采样原理，整个电荷监测单元没有机械转动部件，没有气缸，不需要气缸拖拽定容式采样筒接料和倒料，不需要气缸拖拽定容式采样筒底板。电荷监测为实时检测，实时反映物料携带静电电荷情况。监测响应速度有了原理性的提高。由于没有汽缸和机械式采样筒，监测器的使用寿命和可靠性大为提高。

(2)由于采用实时电荷监测，配合控制算法可使得静电消除方式为实时跟踪物料电荷变化，消电收敛速度快，消电后残余电荷数值小，控制稳定。使用该静电监测器，配合消电器可使得静电消除系统实时消电，可使残余电荷处于极低水平，使得系统具有高度的安全性。不会出现过去机械式定容采用筒采样方式，采样周期长，采样不连续，采样中间具有无数据区，物料电荷变化跟踪性差，消电依据经验值，收敛性不好，残余静电电荷高等不足。

(3)同时该静电器监测器可预知采样杯内物料质量，获得较为准确的物料荷质比，具有较高的检测精度。由于该监测器配合离子风消电器采用反馈控制算法可获得极低的剩余电荷，小于物料不产生静电放电临界值，从而实现了物料气力输送静电本质安全。

附图说明

图1为本发明实施例一的结构示意图。

图2为本发明实施例二的结构示意图。

附图标记：

1：连接法兰；2：外筒；3：采样杯内杯；4：绝缘层；

5：采样杯外杯；6：防爆小室；7：内杯电引出结构；

8：外筒电引出孔；9：采样杯支撑件；

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案进行详细描述。

实施例一：

如图1所示，一种粉体静电连续监测器由连接法兰1、外筒2、采样杯内杯3、绝缘层4、采样杯外杯5、防爆小室6、内杯电引出结构7、采样杯支撑件9组成。

所述连接法兰1有两个，固连于外筒2的两端；所述外筒2为金属圆柱开口筒状结构，外筒2侧壁上开有外筒电引出孔8；所述采样杯内杯3、绝缘层4、采样杯外杯5构成倒锥圆台形采样杯，位于外筒2内部，靠近管道边缘，绝缘层4位于采样杯内杯3外侧，采样杯外杯5位于绝缘层4外侧；所述采样杯外杯5具有与内杯3相同的的与水平面夹角，采样杯内杯3和采样杯外杯5间有等厚绝缘层4，采样杯外杯5与采样杯内杯3成套杯结构，下端收敛。所述采样杯外杯5通过采样杯支撑件9与外筒2焊接固定。

所述采样杯内杯3上面开口大，下面开口小，采样杯内杯3对粒料呈阻缓漏料状态；所述倒锥圆台形采样杯内杯3杯壁与垂直线夹角较小，确保采样杯内杯3杯壁与水平面夹角远大于粒料(以pe、pp为代表)休止角。采样杯内杯3内壁光滑，采样杯内杯3杯壁与水平面夹角远大于粒料(以pe、pp为代表)与采样杯内壁摩擦角。使得粒料不会永久滞留在杯内，会按先进先出顺序整体流方式全部漏出，在粒料气力输送停止后，采样杯中粒料会跟随全部漏出，采样杯中不会存料。本实施例中，采样杯内杯3杯壁与垂直线夹角小于30°，采样杯内杯3上面开口直径大于等于底面杯底内径的2倍，采样杯内杯3上下面面积比大于等于4，产生漏料阻缓。本实施例采样杯内杯3进口外径小于外筒2内径的1/4，且采样杯内杯3中心偏离静电监测器外筒2中心，采样杯一侧边缘较为靠近外筒2内壁，使得采样杯对总体下料不产生明显影响。所述采样杯内杯3进口边缘与外筒2内壁留有距离，使得溢出粒料可以从任意方向下落。所述采样杯内杯3漏料口直径大于等于10倍平均物料长轴粒径，保证物料不会在采样杯漏料出口卡住。

所述监测器的外筒2外有一个防爆小室6，防爆小室6内部安装有静电检测板，静电检测板用于电荷检测，静电检测板设有继电器触点；采样杯内杯3通过内杯电引出结构7将电连接穿过绝缘层4，及采样杯外杯5，再经过外筒电引出孔8，将电连接接入防爆小室6内部的静电检测板。采样杯内杯3通过静电检测板上继电器触点可以可控接地。采样杯外杯5通过采样杯支撑件9直接连接外筒2接地。所述静电检测板将实时静电电荷检测值通过4～20ma电流方式传出。采样杯内杯3的电引出线，隐藏在采样杯支撑件9上层和下层中间，避免了物料冲刷。

本发明工作时，粒料从上端进入采样杯内杯3，由于采样杯内杯3上方面积大于下方漏口面积数倍，粒料被阻缓漏出，在采样杯中累积，迅速将采样杯内杯3填满，多余的粒料会从采样杯上端边缘溢出。在采样杯下端漏料同时，采样杯上方会有新输送过来物料不断补充，使得采样杯内杯3在物料气力输送过程中保持内部物料体积基本恒定，由于粒料堆密度已知，所以可以得到采样杯内杯3内部物料质量。同时因为法拉第筒原理，可测得采样杯中粒料电荷量，进而得到物料实时连续荷质比。

实施例二：

如图2所示所述，实施例二与实施例一结构类似，所不同的是采样杯外杯5具有与采样杯内杯3进口边缘等直径，采样杯外杯5外杯壁为等直径的圆柱面。