一种稀相气力输送粉体流量稳定性的评价方法与流程

文档序号:16891157发布日期:2019-02-15 23:04阅读:244来源:国知局
一种稀相气力输送粉体流量稳定性的评价方法与流程

本发明是关于一种稀相气力输送粉体流量稳定性的评价方法,属于气力输送和数据处理技术领域。



背景技术:

粉体稀相气力输送方法广泛应用于各种生产领域之中,对粉体气力输送装置的一般要求为能够连续的输送粉料。而在制药、能源等行业中,粉体气力输送装置除了需要满足一般要求外,还需要保证其在单位时间内输送的粉料量尽可能的相同,即输送粉体流量的稳定。要提高粉体稀相气力输送过程中粉体流量的稳定性,除了对粉体气力输送装置进行技术升级外,更需要建立一套有效、可靠、简便的稀相气力输送粉体流量稳定性的评价方法,用于评价各种技术措施的实际效果,并为用户选用供料设备提供指导。

目前,评价气力输送粉体流量稳定性的方法主要有两大类:1)直接称重法,即计量集料容器内实时重量变化,得到实时的粉体输送量,然而,该方法成本高,且由于需要称量集料容器的重量,使得计量设备量程大、精度低、无法保证测量的精确性;2)间接测量法,即利用层析成像、超声波等方法,测量输送管道内粉体实时流量,然而,该方法对成本、技术和操作环境的要求高,可靠性较差,并不适用于所有的气力输送设备和恶劣的工作环境。

流体流经管道所产生的压差与流体流量的平方成正比,因此除了上述两种方法外,研究人员还利用输送管道或者节流部件的压差来表征粉体流量,但是,由于管道振动等外部因素和气固流动自身不稳定性的干扰,这种方法只能测量粉体的平均流量,且测量精度普遍不高,不能用来评价气力输送过程中粉体流量的稳定性。



技术实现要素:

针对上述问题,本发明的目的是提供一种测量精度高、有效且可靠的稀相气力输送粉体流量稳定性的评价方法。

为实现上述目的,本发明采取以下技术方案:一种稀相气力输送粉体流量稳定性的评价方法,其特征在于包括以下步骤:步骤1):在纯气流条件下,通过压差传感器获取气体流经文丘里管的压差数据集,并根据纯气流条件下的压差数据集,计算待评价粉体气力输送装置的气体流量均匀性指数;步骤2):根据待评价粉体气力输送装置的气体流量均匀性指数,判断待评价粉体气力输送装置的气体流量是否稳定,若气体流量稳定,则进入步骤3),若气体流量不稳定,则对待评价粉体气力输送装置中的输送风机进行检修或更换,进入步骤1);步骤3):在气粉混合流动条件下,通过压差传感器获取气粉混合流体流经文丘里管的压差数据集,并对气粉混合流动条件下的压差数据集进行降噪处理;步骤4):根据气粉混合流动条件下降噪后的压差数据集,计算待评价粉体气力输送装置的粉体流量均匀性指数和粉体流量离散性指数;步骤5):根据待评价粉体气力输送装置的粉体流量均匀性指数和粉体流量离散性指数,判断待评价粉体气力输送装置的粉体流量稳定性。

优选地,进行评价前,在待评价粉体气力输送装置中的输送管道内安装文丘里管,并将文丘里管通过引压管连接压差传感器。

优选地,所述文丘里管的压差不高于所述待评价粉体气力输送装置总压差的1/6,所述待评价粉体气力输送装置的总压差不高于所述待评价粉体气力输送装置中输送风机的额定压力。

优选地,所述步骤1)中在纯气流条件下,通过压差传感器获取气体流经文丘里管的压差数据集,并根据纯气流条件下的压差数据集,计算待评价粉体气力输送装置的气体流量均匀性指数,具体过程为:在气体平均流量为q、粉体流量为0以及采样时间不短于设定时间的纯气流稳态条件下,通过压差传感器获取气体流经文丘里管的压差数据集;根据纯气流条件下的压差数据集,计算待评价粉体气力输送装置的气体流量均匀性指数a:

其中,n为纯气流条件下的压差数据集包括的数据个数,pai为纯气流条件下的压差数据集中第i个数据的压差值,pa为纯气流条件下的压差数据集中所有数据的数学期望值。

优选地,当待评价粉体气力输送装置的气体流量均匀性指数a<0.0001时,气体流量稳定,当待评价粉体气力输送装置的气体流量均匀性指数a≥0.0001时,气体流量不稳定。

优选地,所述步骤3)中在气粉混合流动条件下,通过压差传感器获取气粉混合流体流经文丘里管的压差数据集,并对气粉混合流动条件下的压差数据集进行降噪处理,具体过程为:在气体平均流量为q、粉体平均流量为g以及采样时间不短于设定时间的气粉混合流动条件下,通过压差传感器获取气粉混合流体流经文丘里管的压差数据集;采用小波空域相关性去噪法,对气粉混合流动条件下的压差数据集进行降噪处理,得到气粉混合流动条件下降噪后的压差数据集。

优选地,所述待评价粉体气力输送装置的粉体流量均匀性指数j:

其中,m为气粉混合流动条件下降噪后的压差数据集包括的数据个数,为气粉混合流动条件下降噪后的压差数据集中的第i个数据值;ps为气粉混合流动条件下降噪后的压差数据集中所有数据的数学期望值。

优选地,所述待评价粉体气力输送装置的粉体流量离散性指数l:

其中,ps,max为气粉混合流动条件下降噪后的压差数据集中的最大值;ps,min为气粉混合流动条件下降噪后的压差数据集中的最小值。

优选地,所述待评价粉体气力输送装置的粉体流量均匀性指数和粉体流量离散性指数越小,则所述待评价粉体气力输送装置的粉体流量稳定性越好。

本发明由于采取以上技术方案,其具有以下优点:1、通过文献调研,发现文丘里管气固流动相对稳定,压差数据具有抗干扰性强的特点,且在其它条件给定的情况下,气粉混合流体流经文丘里管产生的压差与粉体流量成正比,因此,本发明采用降噪后文丘里管的压差数据波动反应粉体流量的波动,且由于本发明在硬件上仅在粉体气力输送装置中安装文丘里管、引压管和压差传感器,在软件上仅计算粉体气力输送装置的气体流量均匀性指数、粉体流量均匀性指数和粉体流量离散性指数,具有计算量小、成本低廉且安装操作简便的有点。2、本发明可以对一台粉体气力输送装置的粉体流量稳定性进行定量评价,也可以对同一台粉体气力输送装置,在不同操作条件下的粉体流量稳定性进行评价比较,还可以对不同粉体气力输送装置进行粉体流量稳定性的评价比较,具有通用性,可以广泛应用于各种工作环境下的各类粉体气力输送装置中。

附图说明

图1是本发明评价方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图来对本发明进行详细的描绘。然而应当理解,附图的提供仅为了更好地理解本发明,它们不应该理解成对本发明的限制。

如图1所示,本发明提供的稀相气力输送粉体流量稳定性的评价方法,包括以下步骤:

1)确保待评价粉体气力输送装置稳定运行(即不存在送风量波动的情况),并在待评价粉体气力输送装置中的输送管道内安装文丘里管、引压管和压差传感器,具体为:

1.1)确保待评价粉体气力输送装置中的输送风机和给料装置稳定运行。

1.2)在待评价粉体气力输送装置中的输送管道内横向设置文丘里管,其中,文丘里管的压差不高于待评价粉体气力输送装置总压差的1/6,文丘里管的安装位置可以根据实际情况进行选择,安装文丘里管后,待评价粉体气力输送装置的总压差不高于输送风机的额定压力。

1.3)将文丘里管通过用于防堵塞的引压管连接压差传感器,压差传感器用于实时采集气体流经文丘里管的压差数据并发送至计算机进行存储,其中,压差传感器的采样频率不低于50hz。

1.4)采用增加支承、安装缓冲装置等方法,降低文丘里管所在输送管道的振动,以减少输送管道的振动对压差数据的影响。

2)在纯气流条件下,通过压差传感器获取气体流经文丘里管的压差数据集,并根据纯气流条件下的压差数据集,计算待评价粉体气力输送装置的气体流量均匀性指数,具体为:

2.1)在气体平均流量为q、粉体流量为o以及采样时间不短于1min的纯气流稳态条件下,通过压差传感器获取气体流经文丘里管的压差数据集sa,其中,q和o的数值均可以根据实际实验的情况进行设定。

2.2)根据纯气流条件下的压差数据集sa,计算待评价粉体气力输送装置的气体流量均匀性指数a:

其中,n为纯气流条件下的压差数据集sa包括的数据个数,pai为纯气流条件下的压差数据集sa中第i个数据的压差值,pa为纯气流条件下的压差数据集sa中所有数据的数学期望值。

3)根据待评价粉体气力输送装置的气体流量均匀性指数,判断待评价粉体气力输送装置的气体流量是否稳定,若a<0.0001,则气体流量稳定,进入步骤4),若a≥0.0001,则气体流量不稳定,对待评价粉体气力输送装置中的输送风机进行检修或更换,以确保输送风机稳定运行,进入步骤1)。

4)在气粉混合流动条件下,通过压差传感器获取气粉混合流体流经文丘里管的压差数据集,并采用小波空域相关性去噪法,对气粉混合流动条件下的压差数据集进行降噪处理,得到气粉混合流动条件下降噪后的压差数据集即有效数据集,具体为:

4.1)在气体平均流量为q、粉体平均流量为g以及采样时间不短于5min的气粉混合流动条件下,通过压差传感器获取气粉混合流体流经文丘里管的压差数据集sm,其中,q和g的数值均可以根据实际实验的情况进行设定。

4.2)采用小波空域相关性去噪法,对气粉混合流动条件下的压差数据集sm进行降噪处理,得到气粉混合流动条件下降噪后的压差数据集sm′,其中,小波空域相关性去噪法为现有技术公开的方法,具体过程在此不再赘述。

5)根据气粉混合流动条件下降噪后的压差数据集,计算待评价粉体气力输送装置的粉体流量均匀性指数和粉体流量离散性指数,具体为:

5.1)根据气粉混合流动条件下降噪后的压差数据集sm′,计算待评价粉体气力输送装置的粉体流量均匀性指数j:

其中,m为气粉混合流动条件下降噪后的压差数据集sm′包括的数据个数,为气粉混合流动条件下降噪后的压差数据集sm′中的第i个数据值;ps为气粉混合流动条件下降噪后的压差数据集sm′中所有数据的数学期望值。

5.2)根据气粉混合流动条件下降噪后的压差数据集sm′,计算待评价粉体气力输送装置的粉体流量离散性指数l:

其中,ps,max为气粉混合流动条件下降噪后的压差数据集sm′中的最大值;ps,min为气粉混合流动条件下降噪后的压差数据集sm′中的最小值。

6)根据待评价粉体气力输送装置的粉体流量均匀性指数j和粉体流量离散性指数l,判断待评价粉体气力输送装置的粉体流量稳定性,其中,对于同一粉体气力输送装置的不同操作条件或不同粉体气力输送装置的相同操作条件,待评价粉体气力输送装置的粉体流量均匀性指数j和粉体流量离散性指数l越小,则待评价粉体气力输送装置的粉体流量稳定性越好。

下面通过具体实施例详细说明本发明稀相气力输送粉体流量稳定性的评价方法的使用过程:

1)分别在第一粉体气力输送装置和第二粉体气力输送装置中的输送管道内安装文丘里管、引压管和压差传感器,其中,压差传感器的采样频率为50hz,第一粉体气力输送装置和第二粉体气力输送装置在不同的合理操作条件下,文丘里管的压差均小于对应第一粉体气力输送装置和第二粉体气力输送装置总压差的1/6,并采用底部增加支承的方法固定文丘里管所在的输送管道,进而降低输送管道的振动。

2)评价同一粉体气力输送装置在不同操作条件下,粉体气力输送装置的粉体流量稳定性:

①在气体平均流量为80m3/h、粉体流量为0、采样时间为1min以及气体平均流量为100m3/h、粉体流量为0、采样时间为1min的两个纯气流条件下,分别通过压差传感器获取气体流经第一粉体气力输送装置中文丘里管的压差数据集sa和sa0,并根据公式(1)分别计算两个纯气流条件下第一粉体气力输送装置的气体流量均匀性指数和a0,得到a为0.00008,a0为0.00009,均小于0.0001,说明粉体气力输送装置的气体流量稳定,可进行下一步骤。

②在气体平均流量为100m3/h、粉体平均流量为800kg/h、采样时间为5min以及气体平均流量为80m3/h、粉体平均流量为1000kg/h、采样时间为5min的两个气粉混合流动条件下,分别通过压差传感器获取气粉混合流体流经第一粉体气力输送装置中文丘里管的压差数据集sm和sm0,采用小波空域相关性去噪法,对气粉混合流动条件下的压差数据集sm和sm0进行降噪处理,得到气粉混合流动条件下降噪后的压差数据集sm′和sm0′。

③根据公式(2)和(3)分别计算上述两个气粉混合流动条件下第一粉体气力输送装置的粉体流量均匀性指数j和j0,以及第一粉体气力输送装置的粉体流量离散性指数l和l0,得到j为0.0084,j0为0.0102,l为0.12,l0为0.34。由于j<j0,l<l0,说明在气体平均流量为100m3/h、粉体平均流量为800kg/h、采样时间为5min的气粉混合流动条件下,第一粉体气力输送装置的粉体流量更加均匀且离散性小,因此,第一粉体气力输送装置在气体平均流量为100m3/h、粉体平均流量为800kg/h条件下的粉体流量稳定性优于气体平均流量为80m3/h、粉体平均流量为1000kg/h条件下的粉体流量稳定性。

3)评价不同粉体气力输送装置在同一操作条件下,粉体气力输送装置的粉体流量稳定性:

①在气体平均流量为100m3/h、粉体流量为0、采样时间为1min的纯气流条件下,分别通过压差传感器获取气体流经第一粉体气力输送装置中文丘里管的压差数据集sa1和气体流经第二粉体气力输送装置中文丘里管的压差数据集sa2,并根据公式(1)分别计算纯气流条件下第一粉体气力输送装置的气体流量均匀性指数a1和第二粉体气力输送装置的气体流量均匀性指数a2,得到a1为0.00009,a2为0.00005,均小于0.0001,说明两粉体气力输送装置的气体流量稳定,均可进行下一步骤。

②在气体平均流量为100m3/h、粉体平均流量为800kg/h、采样时间为5min的气粉混合流动条件下,分别通过压差传感器获取气粉混合流体流经第一粉体气力输送装置中文丘里管的压差数据集sm1和气粉混合流体流经第二粉体气力输送装置中文丘里管的压差数据集sm2,采用小波空域相关性去噪法,对气粉混合流动条件下的压差数据集sm1和sm2进行降噪处理,得到气粉混合流动条件下降噪后的压差数据集sm1′和sm2′。

③]根据公式(2)和(3)分别计算上述气粉混合流动条件下第一粉体气力输送装置的粉体流量均匀性指数j1和第二粉体气力输送装置的粉体流量均匀性指数j2,第一粉体气力输送装置的粉体流量离散性指数l1和第二粉体气力输送装置的粉体流量离散性指数l2,得到j1为0.0084,j2为0.0002,l1为0.12,l2为0.04。由于j1>j2,l1>l2,说明在气体平均流量为100m3/h、粉体平均流量为800kg/h、采样时间为5min的气粉混合流动条件下,第二粉体气力输送装置的粉体流量比第一粉体气力输送装置的粉体流量更加均匀且离散性小,因此,在气体平均流量为100m3/h、粉体平均流量为800kg/h、采样时间为5min的气粉混合流动条件下,第二粉体气力输送装置的粉体流量稳定性更佳。

由此可见,本发明通过硬件准备、气体流量稳定性评价、压差数据去噪、粉体流量稳定性评价等步骤,利用去噪后文丘里管的压差数据波动反应粉体流量的波动,建立基于文丘里管压差数据分析的稀相气力输送粉体流量稳定性的评价方法,实现了气力输送粉体流量稳定性的量化评价和横向比较的可能,可以评价各种技术措施的实际效果,并为用户选用供料设备提供指导。

上述各实施例仅用于说明本发明,其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的,凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进,均不应排除在本发明的保护范围之外。

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