[发明专利]基于PIV系统煤泥絮团粒度和沉降速度的同步测定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤泥絮团的测定方法，尤其是一种煤泥絮团的粒度和沉降速度的测定方法。

背景技术

随着机械化程度的提高，入选原煤中细粒煤含量也在增加，这些极细矿物的存在极度恶化煤泥水的处理效果，同时由于上清液循环水的反复使用，使得煤泥系统中pH发生变化，离子种含量积聚，性质不稳定。诸多因素导致煤泥难以沉降，上清液浑浊难以澄清。

煤泥水处理过程中通常采用混凝工艺来加速微细颗粒的沉降，但是在实际的混凝工艺中，絮体具有结构松散易碎、尺寸较小、容易重叠、难以观察等特点。现有技术往往过多地关注宏观沉降速度和澄清效果，忽略了絮团自身的性质研究。要想对絮凝效果进行评价，就必须分析絮团的性质，例如絮团的粒度分析、沉降速度分析。然而，微细颗粒聚集后形成数目众多的絮团，每个絮团都具有各自的特征，每个絮团对沉降效果的影响也是不一样的。现有技术往往采用静态图像的处理方法分析絮团形貌和粒度，该难以避免多个絮团重叠的情况，而且无法获取单一絮团的沉降速度，无法深入研究絮团特性。

中国发明申请专利“一种煤泥沉降速度测定方法（201410103238.7申请公布号CN103940710A）”中提到一种煤泥沉降速度测定方法，包括如下步骤：在浓缩机上安装具有刻度的探杆；启动所述浓缩机，然后向缓冲池添加絮凝剂；将所述探杆垂直于所述缓冲池插入煤泥水中，记录所述缓冲池中的清水高度h₁；时间间隔t后，再次将所述探杆垂直于所述缓冲池插入煤泥水中，记录所述缓冲池中的清水高度h₂；计算所述煤泥的沉降速度V=(h₂-h₁)/t。中国发明申请专利“使用无线终端对速度进行测定的方法及实现该方法的系统（申请号：200610126530.6；公开号CN1984248）”中提到一种用于相机预览模式下使用无线终端对运动对象的速度进行测定的系统和方法，该方法包括：当在无线终端的相机预览模式下选择速度测量功能时，进入用于速度测量的预览模式；在用于速度测量的预览模式下测量对象的运动距离；在用于速度测量的预览模式下测量对象的运动时间周期；以及通过使用已测量的对象的运动距离和运动时间周期测量并显示对象的运动速度。很显然这种方法无法灵活控制被测对象的运动周期和拍摄时间点，而且无法满足毫米以及微米级别的絮团粒度的测定。中国发明申请专利“确定絮体/污泥颗粒物自由沉降速度的方法及其系统（申请号：200810222184.0；公开号CN101672861A）”中提到一种利用装有镜头的CCD相机对进行沉降的絮体/污泥颗粒进行连续拍照的测试方法，通过照片所示的絮体/污泥沉降距离和拍照时间，算出絮体/污泥颗粒物自由沉降速度。虽然该方法可以对毫米以及微米级别的絮凝体沉降速度进行准确的测定，但是该方法无法精确识别沉降系统中每一个絮凝体的运动状态。

发明内容

本发明所要解决的具体问题是准确地、实时地、同步地监测各个絮团粒度和沉速，其目的是提供一种基于PIV系统煤泥絮团粒度和沉降速度的同步测定方法，从而进一步认清混凝机理，得到致密絮体，从而产生较好混凝沉降效果。

为实现上述技术目的，本发明的技术解决方案如下。

一种基于PIV系统煤泥絮团粒度和沉降速度的同步测定方法，所述测定方法是按下列步骤进行的：

（1）将预先配制的煤泥水样品注入沉降管中，添加絮凝剂使其絮凝沉降30min；

（2）打开CCD相机，设置曝光时间，照片时间间隔，完成尺寸标定；

（3）将软件切换至采集模式，进行尺寸标定；

（4）利用吸管吸取沉降管底部的絮团将其移至盛满去离子水的沉降柱中；

（5）当絮团沉降至测定平面时，采集图像并保存，将沉降过程中六帧连续图像导入ImageJ软件中；

（6）利用PTV颗粒追踪测速算法插件统计不同时刻的絮团粒度，计算不同时刻各絮团的运动位移，由公式 来计算各絮团的沉降；

（7）将各个絮团的粒度和沉降速度统计结果绘制为散点图。

进一步地，附加技术方案如下。

所述曝光时间是10000μs。

所述照片时间间隔=0.05s。

所述采集模式后进行对焦，使得标定板能够被CCD相机清晰地采集到，采集并保存图像，取出标定板。

所述标定板图像计算所得的像素与自然空间的比例进行标定，使得后续测量的颗粒的空间坐标尺寸由像素变为mm。

所述吸管为平头吸管，直径为8mm。

所述图片进行灰度处理和阀值设定，使得絮团清晰可见。