一種煤泥沉降過程的在線檢測裝置的制造方法
【專利摘要】一種煤泥沉降過程的在線檢測裝置，屬于選煤檢測設備技術領域，用于對選煤廠濃縮池內煤泥沉降分層狀態進行在線檢測。其技術方案是：紅外激光發射模組和紅外激光接收模組放置在濃縮池中，紅外激光發射模組和紅外激光接收模組與數據采集卡相連接，數據采集卡通過通訊接口與微型工業平板電腦相連接。通過測量紅外激光被煤泥水介質的吸收量，再根據煤泥的光吸收衰減系數進行標定，可以得到整個濃縮池內的煤泥沉降分層實時狀態。本實用新型屬國內外獨創，填補了該領域的空白，解決了選煤廠濃縮池內無法直接測量的難題，克服了現有人工采樣的缺陷，減小了煤泥水產品指標控制的調整時間，降低了選煤廠濃縮藥劑的使用量，有效提高了檢測的準確性和可靠性。
【專利說明】
一種煤泥沉降過程的在線檢測裝置
技術領域
[0001] 本發明涉及一種在線檢測煤泥沉降過程的裝置，屬于選煤檢測設備技術領域。
【背景技術】
[0002] 煤泥水是在濕法選煤過程中產生的一個相對復雜的系統。對煤泥水特性的全面了 解是確定煤泥水處理工藝的關鍵。研究煤泥水的沉降過程特性、分層高度、煤泥濃度，可以 有效指導絮凝劑、凝聚劑的自動添加，使尾礦排放的循環水得以澄清，進而提高煤泥壓濾環 節的生產效率，對選煤廠洗水閉路循環和全廠過程自動控制具有重要的意義，煤泥沉降過 程在線檢測，已成為選煤廠自動化控制中必不可少的一部分。目前，由于選煤廠濃縮池的特 殊工況條件無法直接對煤泥沉降過程進行檢測，而采取人工取樣的檢測方法，人工取樣檢 測存在檢測勞動強度大、工序繁瑣、化驗誤差大、實時性差的缺陷，延長了煤泥水產品指標 控制的調整時間，不能準確確定選煤廠濃縮藥劑的使用量，降低了檢測的準確性和可靠性。 因此開發針對選煤廠煤泥水處理的煤泥沉降過程在線檢測裝置是十分迫切的任務，以便為 建立選煤廠洗水循環系統閉環控制奠定基礎。
【發明內容】
[0003] 本發明所要解決的技術問題是提供一種煤泥沉降過程的在線檢測裝置，這種檢查 裝置不受溫度及自然光照的影響，能夠對選煤廠濃縮池內的煤泥水直接接觸測量，進而分 析整個濃縮池內的煤泥沉降過程，可以有效地提高檢測準確性和可靠性，為指導煤泥水處 理提供可靠依據。
[0004] 解決上述技術問題的技術方案是：
[0005] -種煤泥沉降過程的在線檢測裝置，它包括安裝吊架、紅外激光發射模組、紅外激 光接收模組、數據采集卡、微型工業平板電腦，安裝吊架的上部固定在濃縮池液面以上的固 定架上，安裝吊架下部有兩根平行的檢測桿垂直伸入濃縮池液面以下直至濃縮池底部，紅 外激光發射模組和紅外激光接收模組分別安裝在兩根平行的檢測桿上，紅外激光發射模組 與紅外激光接收模組相對，數據采集卡的信號輸出端和信號輸入端分別與紅外激光發射模 組和紅外激光接收模組相連接，數據采集卡通過通訊接口與微型工業平板電腦相連接。
[0006] 上述煤泥沉降過程的在線檢測裝置，所述紅外激光發射模組和紅外激光接收模組 中分別有多個獨立的紅外激光發射單元和紅外激光接收單元，每個紅外激光發射單元與一 個紅外激光接收單元對應組成一個發射接收單元組，每個發射接收單元組的紅外激光發射 單元的發射軸線和紅外激光接收單元的接收軸線重合相對，多個發射接收單元組沿著安裝 吊架的檢測桿自上到下排列，相鄰的發射接收單元組之間的距離相同，各個紅外激光發射 單元和紅外激光接收單元分別與數據采集卡的信號輸出端和信號輸入端獨立連接。
[0007]上述煤泥沉降過程的在線檢測裝置，所述每個紅外激光發射單元的發射端安裝有 光學匯聚透鏡，光學匯聚透鏡的光學軸線與紅外激光發射單元和紅外激光接收單元的發射 接收軸線相重合。
[0008] 上述煤泥沉降過程的在線檢測裝置，所述紅外激光發射模組和紅外激光接收模組 米用調制光源和同步解調。
[0009] 本發明的有益效果是：
[0010] 本發明的紅外激光發射模組和紅外激光接收模組放置在濃縮池中，紅外激光發射 模組和紅外激光接收模組與數據采集卡相連接，數據采集卡通過通訊接口與微型工業平板 電腦相連接。通過測量紅外激光被煤泥水介質的吸收量，根據煤泥的光吸收衰減系數進行 標定，可以得到所需測試濃度數據。再將同一時刻采集到的不同分層高度的多組濃度數據 進行整合分析，進而得到整個濃縮池內的煤泥沉降分層實時狀態。
[0011] 本發明的煤泥沉降過程在線檢測裝置和檢測方法屬國內外獨創，填補了國內外該 領域的空白。本發明適用于選煤廠濃縮池沉降監測，解決了選煤廠濃縮池內無法直接測量 的難題，克服了現有人工采樣勞動強度大、工序繁瑣、化驗誤差大、實時性差的缺陷，減小了 煤泥水產品指標控制的調整時間，降低了選煤廠濃縮藥劑的使用量，有效提高了檢測的準 確性和可靠性。
【附圖說明】
[0012] 圖1是本發明的結構示意圖。
[0013] 圖中標記如下:安裝吊架1、紅外激光發射模組2、光學匯聚透鏡3、紅外激光接收模 組4、數據采集卡5、微型工業屏平板電腦6、固定架7、檢測桿8、濃縮池液面9。
【具體實施方式】
[0014] 本發明由安裝吊架1、紅外激光發射模組2、光學匯聚透鏡3、紅外激光接收模組4、 數據采集卡5、微型工業屏平板電腦6組成。
[0015] 圖中顯示，本發明的整體結構是，安裝吊架1的上部固定在濃縮池液面以上的固定 架7上，安裝吊架1下部有兩根平行的檢測桿8垂直伸入濃縮池液面9以下直至濃縮池底部， 紅外激光發射模組2和紅外激光接收模組4分別安裝在兩根平行的檢測桿8上，紅外激光發 射模組2與紅外激光接收模組4相對，數據采集卡5的信號輸出端和信號輸入端分別與紅外 激光發射模組2和紅外激光接收模組4相連接，數據采集卡5通過通訊接口與微型工業平板 電腦6相連接。
[0016]圖中顯示，紅外激光發射模組2和紅外激光接收模組4中分別有多個獨立的紅外激 光發射單元和紅外激光接收單元，每個紅外激光發射單元與一個紅外激光接收單元對應組 成一個發射接收單元組，每個發射接收單元組的紅外激光發射單元的發射軸線和紅外激光 接收單元的接收軸線重合。
[0017] 圖中顯示，多個發射接收單元組沿著安裝吊架1的檢測桿8自上到下排列，相鄰的 發射接收單元組之間的距離相同，各個紅外激光發射單元和紅外激光接收單元分別與數據 采集卡5的信號輸出端和信號輸入端獨立連接。采用自上到下間隔相同的距離進行排布，可 以測得不同深度位置的紅外激光被煤泥水介質的吸收量，再根據朗伯-比爾定律，對每一 分層的光吸收衰減系數進行標定，得到該深度位置的煤泥水濃度。
[0018] 圖中顯示，數據采集卡5為每一路發射單元單獨供電，并采集每一路接收單元的輸 出信號。數據采集卡5經過解調、濾波、放大、AD轉換將每一分層的濃度數據傳給微型工業屏 平板電腦6,微型工業屏平板電腦6通過時時分析每一層濃度數據的變化情況，進而顯示整 體濃縮池內不同深度的沉降分層狀態。
[0019]圖中顯示，紅外激光發射模組和紅外激光接收模組采用調制光源和同步解調。主 要目的是便于在有環境光條件下進行測量，即使環境光中包含交流信號，由于并不同步，對 輸出電壓的影響不大，并且光電信號放大器可以采用交流放大，有足夠的增益，使得測量電 路的動態范圍較大。
[0020] 圖中顯示，每個紅外激光發射單元的發射端安裝有光學匯聚透鏡3，光學匯聚透鏡 3的光學軸線與紅外激光發射單元和紅外激光接收單元的發射接收軸線相重合。采用光學 匯聚透鏡3可以使紅外激光發射模組2所發出的光經過平行匯聚后穿透煤泥水，照射到紅外 激光接收模組4,使紅外激光射線更加集中，降低在水中產生的發散效應。
[0021] 本發明的一個實施例部分器件如下：
[0022] 紅外激光發射單元的型號為TD500AD1240-980,其發射峰值波長為950nm，，功率為 5〇〇mw，它具有高效率、高脈沖功率和長壽命等特點。
[0023] 紅外激光接收單元由近紅外頂面接收硅光電池組成，型號為TDSFH 203PFA-980S 改進型。它的光譜靈敏區與發射單元的光譜靈敏區相一致。發出的光通過透鏡會聚成平行 光，透過被測煤泥水后聚焦于接收單元，硅光電池將產生的電信號通過放大及轉換，便可求 得待測濃度。
[0024]數據采集卡型號為TDZDH-64,基于RS485通訊協議的高精度數據采集卡，特點是可 以同時采集64路24位高精度AD。實施過程中，數據采集卡為每一路發射單元單獨供電，并將 每一路接收單元的模擬量信號接入采集卡的對應通道。根據光吸收衰減系數與煤泥濃度的 對應關系，采集卡內置的運算電路計算出每一路的濃度信號，同時通過通訊接口將數據傳 入微型工業平板電腦。
[0025]微型工業平板電腦采用的是7〃LED工業級平板電腦，體積輕巧、造型美觀，達到軍 工級別。具備堅固、防震、防潮、防塵、耐高溫等特點，是各種工業控制、交通控制、環保控制 等自動化領域應用的最佳平臺。微型工業平板電腦處理器選用Intel Atom TMN270,搭載 945GSE + ICH7M芯片組。內置組態軟件，用于時時交互數據。
[0026]本發明的煤泥水濃度測量依據的原理：
[0027] -束光強為的光線透過厚度為L的煤泥水，被煤泥粒子吸收和散射，出射光強I 符合朗伯-比爾定律，即：
[0028] / 二：/:必：突邊，s
[0029] 式中，e為光吸收衰減系數;c為煤泥水濃度。
[0030] 在測量時，光強為應恒定不變，透光厚度L一旦選定后，也應保持不變。在光吸收 衰減系數e已知的情況下，測得光強I，便可求得煤泥水濃度c。被測煤泥水的光吸收衰減系 數e可通過標定而獲得。
[0031] 煤泥沉降過程在線檢測分析：將不同分層界面的濃度數據對應于不同的灰階色 塊，濃度數據范圍0-300克/升，灰度色塊的灰階范圍0_255(灰階值與濃度值為線性反比例 關系）。
[0032]本發明的工作過程如下：
[0033]安裝吊架1固定在濃縮池固定架7上，紅外激光發射模組2與紅外激光接收模組4縱 向排列于濃縮池液面9以下，濃縮池內煤泥水流過紅外激光發射模組2與紅外激光接收模組 4之間區域，紅外激光接收模組4將光電轉換信號送入數據采集卡5，數據采集卡5經過解調、 濾波、放大、AD轉換將信號傳給微型工業屏平板電腦6,微型工業屏平板電腦6內置組態軟 件，通過觸摸屏進行人機交互，顯示輸出濃縮池內各個層面的煤泥濃度和沉降分層狀態。 [0034]本發明具有如下特點：
[0035] (1)整合一組紅外激光二極管穿透濃縮池內待測煤泥界面，通過分析不同深度位 置上每一個紅外激光接收單元的信號強弱，進而分析整個濃縮池內的煤泥沉降過程。（2)減 少了采樣、制樣、化驗勞動強度。（3)無延遲、在線檢測實時。（4)適用不同的濃縮池情況，對 于不同深度的濃縮池只需調整安裝吊架1的檢測桿8長度即可。（5)無流速、光照等因素影 響，精確、可靠、穩定。
[0036] 基于以上優點，本發明有望成為選煤廠煤泥沉降過程在線檢測的革命性產品，將 會在選煤廠洗水閉路循環中發揮重要作用。
【主權項】
1. 一種煤泥沉降過程的在線檢測裝置，其特征在于：它包括安裝吊架（I)、紅外激光發 射模組(2 )、紅外激光接收模組(4)、數據采集卡(5 )、微型工業平板電腦(6 )，安裝吊架（1)的 上部固定在濃縮池液面(9)以上的固定架(7)上，安裝吊架（1)下部有兩根平行的檢測桿(8) 垂直伸入濃縮池液面(9)以下直至濃縮池底部，紅外激光發射模組(2)和紅外激光接收模組 (4) 分別安裝在兩根平行的檢測桿(8)上，紅外激光發射模組(2)與紅外激光接收模組(4)相 對，數據采集卡(5)的信號輸出端和信號輸入端分別與紅外激光發射模組(2)和紅外激光接 收模組(4)相連接，數據采集卡(5)通過通訊接口與微型工業平板電腦(6)相連接。2. 根據權利要求1所述的煤泥沉降過程的在線檢測裝置，其特征在于:所述紅外激光發 射模組(2)和紅外激光接收模組(4)中分別有多個獨立的紅外激光發射單元和紅外激光接 收單元，每個紅外激光發射單元與一個紅外激光接收單元對應組成一個發射接收單元組， 每個發射接收單元組的紅外激光發射單元的發射軸線和紅外激光接收單元的接收軸線重 合相對，多個發射接收單元組沿著安裝吊架（1)的檢測桿(8)自上到下排列，相鄰的發射接 收單元組之間的距離相同，各個紅外激光發射單元和紅外激光接收單元分別與數據采集卡 (5) 的信號輸出端和信號輸入端獨立連接。3. 根據權利要求2所述的煤泥沉降過程的在線檢測裝置，其特征在于:所述每個紅外激 光發射單元的發射端安裝有光學匯聚透鏡(3)，光學匯聚透鏡(3)的光學軸線與紅外激光發 射單元和紅外激光接收單元的發射接收軸線相重合。4. 根據權利要求3所述的煤泥沉降過程的在線檢測裝置，其特征在于:所述紅外激光發 射模組(2)和紅外激光接收模組(4)采用調制光源和同步解調。
【文檔編號】G01N21/3577GK205562342SQ201620118423
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年2月6日
【發明人】高鵬, 張嵐, 劉巖, 王曉坤, 趙柳達, 張衛軍, 李鑫, 李一鑫, 毛冬梅, 候劍, 楊光, 高文秀, 李澤普
【申請人】天地（唐山）礦業科技有限公司