一种锅炉飞灰含碳量在线测量装置的制作方法

本发明属于飞灰测量技术领域，尤其是一种锅炉飞灰含碳量在线测量装置。

背景技术：

在火电厂飞灰含碳量在线测量技术领域，目前普遍采用烟道自抽式取样器对烟道烟气中的飞灰进行采集，采集下来的灰样用于提供给含碳量在线测量设备进行分析，目前，国内普遍采用灼烧失重法测量飞灰含碳量，其工作过程如下：通过飞灰取样器收集烟道灰样，然后将一定量的灰样加入到高温坩埚中，先对坩埚进行初次称重，然后将加有灰样的坩埚送入高温炉中灼烧，等到灰样中的可燃物全部灼烧完全后，取出坩埚冷却，然后再次称重，根据灰样灼烧前后的重量损失与未灼烧前的的灰样重量之比，计算出飞灰含碳量的值。

本公司发明专利cn101694447a中灼烧法飞灰测量仪的升降机构采用丝杠传动机构，将顶升机构安装在升降平台上，升降平台上固定有丝杠螺母连接，升降电机通过丝杠的转动带动升降平台上下运动。由于灼烧式飞灰现场工作较为恶劣，扬尘大、温度高，所以常常导致丝杠及导杆卡涩故障，丝杠以及丝杠螺母磨损严重，导致运动时摇晃、振动大，容易造成坩埚从坩埚顶杆上脱离、倾斜，从而造成设备损坏或故障。现有的设备设计有4个工位，这4个工位分布在同一个圆周上，而飞灰的取样测量过程中需要在不同工位进行多次切换，由于只有一个电机控制平台的升降，导致工位切换效率低。现有的定位传感器都是使用光电开关，由于设备现场灰尘大，长期使用导致光电传感器检测面被灰尘污染，导致定位失效，设备故障。

技术实现要素：

本发明所解决的技术问题在于提供一种锅炉飞灰含碳量在线测量装置，采用三个工位进行测量，且排灰机构、坩埚托板以及坩埚托盘的升降均独立控制，提升了工位切换效率，降低了定位要求，设备可靠性得到了提升，同时提高了传动效率，克服了丝杠卡涩、磨损等问题。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种锅炉飞灰含碳量在线测量装置，包括第一平台、第二平台、旋转装置、称重机构、排灰机构、灼烧机构、第一升降装置和第二升降装置，还包括坩埚托板，坩埚托板的固定端设在第一平台的中央，活动端设有一个与坩埚相适配的坩埚孔，活动端以固定端为圆心做圆周运动；第一平台位于第二平台的上方，第一平台上设有三个圆心位于同一半径圆周上的圆形通孔工位，分别为称重工位、收灰工位和灼烧工位，所述圆周以坩埚托板的固定端为圆心；旋转装置设置在第一平台的下表面中央，并与坩埚托板的固定端相连以带动坩埚托板同步旋转；排灰机构和灼烧机构分别设置在第一平台上的左右两端，称重机构、第一升降装置和第二升降装置从左至右依次设置在第二平台上，且排灰机构、称重机构分别位于称重工位的正上方和正下方，灼烧机构、第二升降装置分别位于灼烧工位的正上方和正下方。

进一步的，本发明的锅炉飞灰含碳量在线测量装置，旋转装置包括旋转机构、第一电机、同步齿轮带和电机支架，第一电机通过电机支架固定在第一平台的下表面，并通过同步齿轮带与旋转机构连接，旋转机构穿过第一平台并与坩埚托板连接。

进一步的，本发明的锅炉飞灰含碳量在线测量装置，排灰机构包括抽气器、排灰软管、气缸固定板、排灰气缸和排灰管，排灰气缸固定在第一平台的左端，气缸固定板的一端固定在排灰气缸上，另一端设有用于放置排灰管的通孔，排灰管卡装在气缸固定板的通孔中，且排灰管对准称重工位的正上方，抽气器固定在排灰管上方并通过排灰软管与排灰管连通。

进一步的，本发明的锅炉飞灰含碳量在线测量装置，灼烧机构包括热电偶、燃烧室和电炉支架，燃烧室通过电炉支架固定在第一平台的右端，燃烧室的灼烧开口对准灼烧工位的正上方，热电偶安装在燃烧室的内顶部。

进一步的，本发明的锅炉飞灰含碳量在线测量装置，称重机构包括天平托板天平和天平支柱，天平通过天平支柱固定在第二平台的左端，天平托板的一端固定在天平的称量盘上，另一端穿过称重工位。

进一步的，本发明的锅炉飞灰含碳量在线测量装置，第一升降装置包括第一电机支柱、第三电机、第一传感器和第四传感器，第三电机通过第一电机支柱固定安装在第二平台的中央，第三电机通过第一连接器与旋转装置连通，第一传感器和第四传感器均安装在第一连接器的右侧，且第一传感器位于第四传感器的上方，第一传感器和第四传感器分别用于测量坩埚托板的上升、下降行程。

进一步的，本发明的锅炉飞灰含碳量在线测量装置，第二升降装置包括第二电机支柱、第二电机、第二传感器、第三传感器、顶杆机构和导杆机构，第二电机通过第二电机支柱固定安装在第二平台上，顶杆机构和导杆机构依次并排安装在第二电机的右侧，第二电机、顶杆机构、导杆机构之间通过第二连接器依次连接，顶杆机构顶端穿过灼烧工位并安装有坩埚托盘，第二传感器和第三传感器均安装在顶杆机构的右侧，且第二传感器为第三传感器的上方，第二传感器和第三传感器分别用于测量坩埚托盘的上升、下降行程。

进一步的，本发明的锅炉飞灰含碳量在线测量装置，坩埚托板上安装有零位传感器，所述零位传感器为非接触式电感型接近传感器。

进一步的，本发明的锅炉飞灰含碳量在线测量装置，第二电机、第三电机均为齿条电机。

进一步的，本发明的锅炉飞灰含碳量在线测量装置，第一传感器、第二传感器、第三传感器、第四传感器均为非接触式磁性接近传感器。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1、本发明的锅炉飞灰含碳量在线测量装置将测量工位由现有的四个减少到三个，提升了工位切换效率，降低了定位要求，设备可靠性得到了提升。

2、本发明的锅炉飞灰含碳量在线测量装置将排灰机构的升降、坩埚托板的升降、以及灼烧顶杆的升降全部由独立的控制机构来完成，并且采用能适应现场恶劣环境长期可靠运行的气缸以及齿条电机，提高了传动效率，克服了丝杠卡涩、磨损等问题。

附图说明

图1是本发明的锅炉飞灰含碳量在线测量装置的结构示意图。

图2是本发明的锅炉飞灰含碳量在线测量装置的坩埚托盘历经三个工位的示意图。

附图标记含义：1：第一平台、2：第二平台、3：第一电机、4：第二电机、5：第三电机、6：坩埚、7：坩埚托板、8：旋转机构、9：坩埚托盘、10：第一连接器、11：顶杆机构、12：导杆机构、13：第一传感器、14：第二传感器、15：第三传感器、16：第二连接器、17：同步齿轮带、18：电机支架、19：第一电机支柱、20：第二电机支柱、21：第四传感器、22：天平托板、23：天平、24：天平支柱、25：抽气器、26：排灰软管、27：气缸固定板、28：排灰气缸、29：排灰管、30：热电偶、31：燃烧室、32：电炉33：电炉支架。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

一种锅炉飞灰含碳量在线测量装置，包括第一平台1、第二平台2、旋转装置、称重机构、排灰机构、灼烧机构、第一升降装置和第二升降装置。

还包括坩埚托板7，坩埚托板7的固定端设在第一平台1的中央，活动端设有一个与坩埚6相适配的坩埚孔，活动端以固定端为圆心做圆周运动。坩埚托板7上安装有零位传感器，所述零位传感器为非接触式电感型接近传感器。

第一平台1位于第二平台2的上方，第一平台1上设有三个圆心位于同一半径圆周上的圆形通孔工位，分别为称重工位、收灰工位和灼烧工位，所述圆周以坩埚托板7的固定端为圆心。

旋转装置设置在第一平台1的下表面中央，并与坩埚托板7的固定端相连以带动坩埚托板7同步旋转。旋转装置包括旋转机构8、第一电机3、同步齿轮带17和电机支架18，第一电机3通过电机支架18固定在第一平台1的下表面，并通过同步齿轮带17与旋转机构8连接，旋转机构8穿过第一平台1并与坩埚托板7连接，旋转机构8用于使坩埚托板7在三个工位之间运动，利用同步齿轮带17准确的传动比，保证坩埚托板7每次旋转的精度和准确度。旋转机构8的中心轴做上下直线运动。

排灰机构和灼烧机构分别设置在第一平台1上的左右两端，称重机构、第一升降装置和第二升降装置从左至右依次设置在第二平台2上，且排灰机构、称重机构分别位于称重工位的正上方和正下方，灼烧机构、第二升降装置分别位于灼烧工位的正上方和正下方。其中：

排灰机构包括抽气器25、排灰软管26、气缸固定板27、排灰气缸28和排灰管29，排灰气缸28固定在第一平台1的左端，气缸固定板27的一端固定在排灰气缸28上，另一端设有用于放置排灰管29的通孔，排灰管29安装在气缸固定板27的通孔中，且排灰管29对准称重工位的正上方，抽气器25固定在排灰管29上方并通过排灰软管26与排灰管29连通。

灼烧机构包括热电偶30、电炉32，电炉32通过电炉支架33固定在第一平台1上，电炉32的燃烧室31为圆柱形空腔结构，其开口对准灼烧工位的正上方，热电偶30安装在燃烧室31的内顶部。

称重机构包括天平托板22、天平23和天平支柱24，天平23通过天平支柱24固定在第二平台2的左端，天平托板22的一端固定在天平23的称量盘上，另一端穿过称重工位。

第一升降装置包括第一电机支柱19、第三电机5、第一传感器13和第四传感器21，第三电机5为齿条电机。第三电机5通过第一电机支柱19固定安装在第二平台2的中央，第三电机5通过第一连接器10与旋转装置连通，第一传感器13和第四传感器21均安装在第一连接器10的右侧，且第一传感器13位于第四传感器21的上方，第一传感器13和第四传感器21分别用于测量坩埚托板7的上升、下降行程，第一传感器13、第四传感器21均为非接触式磁性接近传感器。

第二升降装置包括第二电机支柱20、第二电机4、第二传感器14、第三传感器15、顶杆机构11和导杆机构12，第二电机4为齿条电机。第二电机4通过第二电机支柱20固定安装在第二平台2上，顶杆机构11和导杆机构12依次并排安装在第二电机4的右侧，第二电机4、顶杆机构11、导杆机构12之间通过第二连接器16依次连接，顶杆机构11顶端穿过灼烧工位并安装有坩埚托盘9，顶杆机构11用于使坩埚托盘9上下运动，导杆机构12用于保证顶杆机构11在运动过程中平稳，不会产生偏移现象。第二传感器14和第三传感器15均安装在顶杆机构11的右侧，且第二传感器14为第三传感器15的上方，第二传感器14和第三传感器15分别用于测量坩埚托盘9的上升、下降行程，第二传感器14、第三传感器15均为非接触式磁性接近传感器。

本发明的具体工作过程如下，其中飞灰样品的获取可以采用电力行业标准中推荐的自抽式飞灰取样器，或者其它抽取式方法获得。

1、设备上电后，控制坩埚托板7旋转复位，即坩埚托板7运转到零点传感器动作为止，此时坩埚托板7上的坩埚孔与称重工位的位置相吻合。

2、启动排灰气缸28，使排灰管29下降，通过抽气器25排出坩埚内残余样品。再启动排灰气缸28，使排灰管29上升到初始位置，完成坩埚6排灰过程。

3、启动第三电机5，通过第一连接器10使坩埚托板7下降，第四传感器21测量并确定坩埚托板7的下降高度，确定其位置后关闭第三电机5。通过坩埚6下方的天平23测量得到空坩埚6的重量，并且记录下本次测量数据(记为空埚重量)。

4、启动第三电机5，通过第一连接器10使坩埚托板7上升，第一传感器13测量并确定坩埚托板7的上升高度，确定其位置后关闭第三电机5。启动第一电机3，使坩埚托板7旋转至收灰工位的位置后关闭第一电机3，并等待一定时间，让加样机构将灰样添加到坩埚6中。

5、启动第一电机3，使坩埚托板7旋转至称重工位的位置后关闭第一电机3。启动第三电机5，通过第一连接器10使坩埚托板7下降，第四传感器21测量并确定坩埚托板7的下降高度，确定其位置后关闭第三电机5。通过坩埚6下方的天平23称量出此时坩埚6的重量，且记录下本次测量数据(记为样埚重量)。

6、启动第三电机5，通过第一连接器10使坩埚托板7上升，第一传感器13测量并确定坩埚托板7的上升高度，确定其位置后关闭第三电机5。再启动第一电机3使坩埚托板7旋转至灼烧工位的位置，停留一定时间进行灰样烘干。

7、启动第一电机3使坩埚托板7旋转至灼烧工位的位置，利用第三传感器15测量并确定其位置后关闭第一电机3；启动第二电机4，通过第二连接器16带动顶杆机构11、导杆机构12使坩埚托盘9带着坩埚6上升，第二传感器14测量并确定灼烧点高度，确定其位置后关闭第二电机4，开启热电偶30开始灼烧。

8、启动第二电机4，通过第二连接器16带动顶杆机构11、导杆机构12使坩埚托盘9带着坩埚6下降，第三传感器15测量并确定坩埚托盘9的位置后关闭第二电机4。

9、等待大约1-2分钟，使灼烧后的坩埚冷却。

10、启动第一电机3，使坩埚托板7旋转至称重工位的位置后关闭第一电机3。启动第三电机5，通过第一连接器10使坩埚托板7下降，第四传感器21测量并确定坩埚托板7的下降高度，确定其位置后关闭第三电机5。通过坩埚6下方的天平23称量出样灼烧后的坩埚6的重量，并且记录下来本次测量数据(记为烧后重量)。

11、计算出飞灰含碳量，含碳量计算公式为：(样埚重量-烧后重量)/(样埚重量-空埚重量)×100％。

至此一个测量周期结束，然后程序重复上述过程，从而不断提供飞灰含碳量测量值。

以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进应视为本发明的保护范围。