本实用新型涉及检测设备技术领域，尤其是涉及一种灰水检测仪及灰水检测系统。
背景技术：
煤炭灰分是衡量煤炭质量的重要参数，煤炭灰分和水分又是计算煤炭发热量的重要参数，为提高煤炭产品质量，必须严格控制煤的灰分和水分指标。现有的煤炭灰分的测量方法一般采用灼烧化验法、γ射线在线灰分检测方法、基于煤的天然放射性的无源煤灰分检测方法和x射线透射法，但是灼烧化验法检测速度较慢，γ射线在线灰分检测方法和基于煤的天然放射性的无源煤灰分检测方法检测精度较低，受到煤炭厚度的影响较大；x射线检测精度相对于其它检测方法检测精度较高，但是检测精度也受煤流波厚度波动的影响。而现有的煤炭水分测量方法，诸如红外测量法和微波测量法也受到煤炭厚度的影响，从而使检测精度受到限制。因此，现有的煤炭灰分和水分检测方法都受到煤炭厚度的影响，检测精度较低。
技术实现要素：
有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种灰水检测仪及灰水检测系统，以减少厚度不均对灰分和水分检测的影响，从而提高灰分及水分的检测精度和检测效果。
第一方面，本实用新型实施例提供了一种灰水检测仪，包括：平料装置、测厚装置、灰分检测装置和水分检测装置；其中，平料装置、测厚装置、灰分检测装置和水分检测装置用于沿输送机的皮带传输方向依次设置在皮带的上方；灰水检测仪还包括与测厚装置、灰分检测装置、水分检测装置和平料装置均连接的中心处理器；平料装置用于调整位于皮带上的被检测物料的厚度；测厚装置用于将检测到的皮带上的被检测物料的厚度检测信号发送至中心处理器；灰分检测装置用于将获取的被检测物料的灰分检测信号发送至中心处理器；水分检测装置用于将获取的被检测物料的水分检测信号发送至中心处理器；中心处理器用于接收厚度检测信号、灰分检测信号和水分检测信号，并输出与灰分检测信号对应的灰分值以及与水分检测信号对应的水分值；灰分值与水分值均与厚度检测信号相关。
在一种实施方式中，平料装置包括犁式平料装置；犁式平料装置包括犁头、伺服电机、减速器和丝杠；犁头的中下部焊接有犁头固定板，犁头固定板的螺纹孔与丝杠的外螺纹相连接；丝杠上端与减速器的输出轴相连接，减速器的输入轴与伺服电机的输出轴相连接。
在一种实施方式中，减速器的输入轴设置有手动转动盘，用于手动调整犁头的高度。
在一种实施方式中，减速器为蜗轮蜗杆减速器。
在一种实施方式中，灰分检测装置为x射线灰分检测装置，包括：x射线源、射源箱、线阵接收器和温度控制单元；其中，线阵接收器和温度控制单元分别与中心处理器相连接；x射线源设置于射源箱的内部；线阵接收器设置于皮带上带面与下带面之间，且沿皮带宽度方向居中设置，用于接收透过被检测物料的x射线灰分检测信号，并将x射线灰分检测信号发送至中心处理器；温度控制单元设置于射源箱的顶部，用于调节工作环境的温度。
在一种实施方式中，射源箱的出光口处设置有线状准直器，用于消除散射的x射线。
在一种实施方式中，线阵接收器包括数字采集卡和模拟采集卡；模拟采集卡用于接收透过被检测物料的x射线信号，并将x射线信号发送至数字采集卡；数字采集卡用于接收x射线信号，并将x射线信号转换成的数字信号发送至中心处理器。
在一种实施方式中，温度控制单元包括空调或高压风冷却机构。
在一种实施方式中，水分检测装置为微波水分检测装置，包括：微波发生器和微波接收器，微波发生器和微波接收器的中心位于同一高度。
第二方面，本实用新型实施例提供了一种灰水检测系统，包括第一方面任一项的灰水检测仪，还包括输送机；其中，平料装置、灰分检测装置和水分检测装置用于沿输送机的皮带传输方向依次设置在皮带的上方。
本实用新型实施例提供了一种灰水检测仪及灰水检测系统，包括：平料装置、测厚装置、灰分检测装置和水分检测装置；其中，平料装置、测厚装置、灰分检测装置和水分检测装置用于沿输送机的皮带转动方向依次设置在皮带的上方；灰水检测仪还包括与测厚装置、灰分检测装置、水分检测装置和平料装置均连接的中心处理器；平料装置用于调整位于皮带上的被检测物料的厚度；测厚装置用于将检测到的皮带上的被检测物料的厚度检测信号发送至中心处理器；灰分检测装置用于将获取的被检测物料的灰分检测信号发送至中心处理器；水分检测装置用于将获取的被检测物料的水分检测信号发送至中心处理器；中心处理器用于接收厚度检测信号、灰分检测信号和水分检测信号，并输出与灰分检测信号对应的灰分值以及与水分检测信号对应的水分值；灰分值与水分值均与厚度检测信号相关。上述灰水检测仪将平料装置、灰分检测装置和水分装置相结合，在检测前能够首先利用平料装置调整位于皮带上的被检测物料的厚度，使得被检测物料的厚度均匀；然后利用灰分检测装置和水分检测装置对均匀厚度的被检测物料进行灰分和水分的检测，从而减少被检测物料厚度不均对灰分和水分检测的影响，提高灰分及水分的检测精度和检测效果。
本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型实施例提供的一种灰水检测仪的结构示意图；
图2为本实用新型实施例提供的另一种灰水检测仪的结构示意图；
图3为本实用新型实施例提供的一种灰水检测系统的结构示意图；
图4为本实用新型实施例提供的另一种灰水检测系统的结构示意图。
图标：
100-灰水检测仪；200-灰水检测系统；10-平料装置；11-测厚装置；12-灰分检测装置；13-水分检测装置；40-中心处理器；20-犁式平料装置；21-x射线灰分检测装置；22-微波水分检测装置；211-x射线源；212-射源箱；213-线阵接收器；214-温度控制单元；221-微波发生器；222-微波接收器；50-输送机；60-煤流。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
目前现有的煤炭灰分和水分检测方法都受到煤炭厚度的影响，检测精度较低。基于此，本实用新型实施例提供的一种灰水检测仪及灰水检测系统，可以减少来煤厚度波动大，来煤厚度不均对灰分和水分检测的影响，从而提高灰分及水分的检测精度和检测效果。
为便于对本实施例进行理解，首先对本实用新型实施例所公开的一种灰水检测仪进行详细介绍，参见图1所示的一种灰水检测仪的结构示意图，示意出灰水检测仪100，包括：平料装置10、测厚装置11、灰分检测装置12和水分检测装置13；其中，平料装置10、测厚装置11、灰分检测装置12和水分检测装置13用于沿输送机的皮带传输方向依次设置在皮带的上方；灰水检测仪100还包括与平料装置10、测厚装置11、灰分检测装置12和水分检测装置13均连接的中心处理器40。
平料装置10用于调整位于皮带上的被检测物料的厚度；测厚装置11用于将检测到的皮带上的被检测物料的厚度检测信号发送至中心处理器；灰分检测装置12用于将获取的被检测物料的灰分检测信号发送至中心处理器40；水分检测装置13用于将获取的被检测物料的水分检测信号发送至中心处理器40；中心处理器40用于接收厚度检测信号、灰分检测信号和水分检测信号，并输出与灰分检测信号对应的灰分值、与水分检测信号对应的水分值以及对应的发热量；灰分值与水分值均与厚度检测信号相关。
在一种实施方式中，被检测物料在进入检测区域之前，首先通过平料装置10进行厚度调整，皮带上的被检测物料经平料装置10后，厚度一致，但是堆密度、粒度组成等物料性质不变；物料平料后的厚度通过测厚装置11将厚度信号传输至中心处理器40，厚度稳定的被检测物料依次经过灰分检测装置12和水分检测装置13，灰分检测装置12获取被检测物料的灰分检测信号，并将灰分检测信号发送至中心处理器40，水分检测装置13获取被检测物料的水分检测信号，并将水分检测信号发送至中心处理器40；中心处理器40接收到灰分检测信号和水分检测信号后，可以根据接收到的灰分检测信号和水分检测信号以及被检测物料的厚度计算出被检测物料对应的灰分值、水分值和发热量，并将灰分值、水分值和发热量数值输出。
本实用新型实施例提供的上述灰水检测仪将平料装置、测厚装置、灰分检测装置和水分装置相结合，在检测前能够首先利用平料装置调整位于皮带上的被检测物料的厚度，使得被检测物料的厚度均匀；然后测厚装置进行平料厚度的检测，接着利用灰分检测装置和水分检测装置对均匀厚度的被检测物料进行灰分和水分的检测，从而减少被检测物料厚度不均对灰分和水分检测的影响，提高灰分及水分的检测精度和检测效果。
在一种实施方式中，平料装置10包括犁式平料装置；犁式平料装置包括犁头、伺服电机、减速器和丝杠；犁头的中下部焊接有犁头固定板，犁头固定板的螺纹孔与丝杠的外螺纹相连接；丝杠上端与减速器的输出轴相连接，减速器的输入轴与伺服电机的输出轴相连接。具体的，犁式平料装置可以是犁头状平料机构，减速器可以是蜗轮蜗杆减速器，在犁头部件的中下部焊接犁头固定板，焊接后将犁头固定板的螺纹孔和丝杠外螺纹连接，在丝杠上端与蜗轮蜗杆减速器输出轴通过平键相连，蜗轮蜗杆减速器输入轴孔和伺服电机输出轴通过平键相连，伺服电机旋转到指定位置后，蜗轮蜗杆减速器带有自锁功能，可以确保犁头高度不变。
进一步，为了保证在断电的情况下能够使犁头高度的调整不受影响，本实施例提供的平料装置10的减速器的输入轴还可以设置有手动转动盘，用于手动调整犁头的高度。可以理解的是，对于上述平料装置10可以仅设置手动转盘，依据人力进行犁头高度的调整，也可以仅设置减速器和伺服电机，自动进行犁头高度的调整，还可以如前述实施例所示将二者结合，设置减速器和伺服电机的同时，在减速器的输入轴设置手动转动盘，既可以自动进行犁头高度的调整，也可以依据人力进行犁头高度的调整，在实际应用中可以根据实际情况进行设置，在此不做限制。
在一种实施方式中，测厚装置11有多种检测原理，诸如利用光波、声波、电磁波的反射、干涉进行测量，在实际应用汇总可以根据实际情况进行选择，在此不做限定。测厚装置11将测量到的平料后的被检测物料的厚度检测信号，传输给中心处理器40，可以对平料效果进行评价，从而根据评价结果调整平料装置10，以得到更好的平料结果。
x射线是一种波长极短，能量很大的电磁波，x射线的波长比可见光的波长更短，具有很高的穿透本领，能透过许多对可见光不透明的物质。因此，随着x射线的普及和提高，利用x射线透射技术进行煤灰分检测应用的越来越广泛，基于此本实施例中的灰分检测装置12可以采用x射线灰分检测装置，x射线灰分检测装置为基于射线透射原理进行煤灰分检测的装置，包括：x射线源、射源箱、线阵接收器和温度控制单元；其中，线阵接收器和温度控制单元分别与中心处理器相连接。
x射线源设置于射源箱的内部，可以是发射双能x射线的x射线源，可以发射高低两种能量的x射线；射源箱的出光口处设置有线状准直器，用于消除散射的x射线；线阵接收器设置于皮带所述皮带上带面与下带面之间，且沿皮带宽度方向居中设置，用于接收透过被检测物料的x射线信号，并将x射线信号发送至中心处理器40；温度控制单元设置于射源箱的顶部，可以是包括空调或高压风冷却机构，用于调节工作环境的温度，为x射线源提供稳定的工作温度。
进一步，线阵接收器包括数字采集卡和模拟采集卡；模拟采集卡用于接收透过被检测物料的x射线信号，并将x射线信号发送至数字采集卡；数字采集卡用于接收x射线信号，并将x射线信号转换成的数字信号发送至中心处理器40。
在工作过程中，x射线源发射x射线，x射线可以透过皮带上的被检测物料(诸如煤炭)，设置于皮带内部的模拟采集卡可以接收到透过被检测物料的x射线信号，并将接收到的信号发送至数字采集卡；数字采集卡可以将接收到的x射线信号转换为数字量的高能信号和/或低能信号，并将转换成的数字信号发送到中心处理器40，中心处理器40可以根据接收到的数字信号以及被检测物料的厚度，计算得到被检测物料对应的灰分值，并将得到的灰分值输出。
在一种实施方式中，水分检测装置13为微波水分检测装置，包括：微波发生器和微波接收器，微波发生器和微波接收器的中心位于同一高度。微波信号由微波发生器产生后，经微波发射装置发出，微波信号穿过被检测物料层后由微波接收器接收微波衰减参数(即水分检测信号)，并将微波衰减参数发送至中心处理器40，中心处理器40可以根据微波衰减参数和被检测物料的厚度，计算得到被检测物料对应的水分值，并将得到的水分值输出。
本实用新型实施例提供的上述灰水检测仪将平料装置、灰分检测装置和水分装置相结合，皮带上的被检测物料经犁式平料装置后，物料厚度一致，但是不改变被检测物料的堆密度，粒度组成等物料性质。犁后的被检测物料依次经过测厚装置、x射线灰分检测装置和微波水分测量装置分别获取厚度检测信号、灰分检测信号和水分检测信号，并将厚度检测信号、灰分检测信号和水分检测信号发送至中心处理器，中心处理器进行数据处理，输出相应的灰分值和水分值。上述灰水检测仪在检测前能够首先利用平料装置调整位于皮带上的被检测物料的厚度，使得被检测物料的厚度均匀；然后利用灰分检测装置和水分检测装置对均匀厚度的被检测物料进行灰分和水分的检测，从而减少被检测物料厚度不均对灰分和水分检测的影响，提高灰分及水分的检测精度和检测效果。
在前述实施例的基础上，本实用新型实施例还提供了另一种灰水检测仪，参见图2所示的另一种灰水检测仪的结构示意图，示意出灰水检测仪100包括犁式平料装置20、测厚装置11、x射线灰分检测装置21、微波水分检测装置22和中心处理器40；其中，犁式平料装置20、测厚装置11、x射线灰分检测装置21和微波水分检测装置22沿输送机的皮带转动方向依次设置在皮带的上方；犁式平料装置20、测厚装置11、x射线灰分检测装置21和微波水分检测装置22均连接的中心处理器40。x射线灰分检测装置21包括：x射线源211、射源箱212、线阵接收器213和温度控制单元214；微波水分检测装置22包括：微波发生器221和微波接收器222。
本实用新型实施例所提供的灰水检测仪，其实现原理及产生的技术效果和前述实施例相同，为简要描述，该实施例部分未提及之处，可参考前述实施例中相应内容。
在前述实施例的基础上，本实用新型实施例还提供了一种灰水检测系统，参见图3所示的一种灰水检测系统的结构示意图，示意出灰水检测系统200包括灰水检测仪100和输送机50，在一种具体应用中，输送机50可以是带式输送机。其中，灰水检测仪100的平料装置、测厚装置、灰分检测装置和水分检测装置用于沿输送机的皮带传输方向依次设置在皮带的上方。
本实用新型实施例提供的上述灰水检测系统将平料装置、测厚装置、灰分检测装置和水分装置相结合，在检测前能够首先利用测厚的厚度数据通过平料装置调整位于皮带上的被检测物料的厚度，使得被检测物料的厚度均匀；然后利用灰分检测装置和水分检测装置对均匀厚度的被检测物料进行灰分和水分的检测，从而减少被检测物料厚度不均对灰分和水分检测的影响，提高灰分及水分的检测精度和检测效果。
为了便于理解，本实用新型实施例以运输煤炭为例，还提供了一种灰水检测系统的具体结构示意图，参见图4所示的另一种灰水检测系统的结构示意图，示意出灰水检测系统200包括：犁式平料装置20、测厚装置11、x射线源211、射源箱212、线阵接收器213、温度控制单元214、微波发生器221、微波接收器222、中心处理器40、输送机50、煤流60。
其中，犁式平料装置20、测厚装置11、x射线源211、射源箱212、温度控制单元214、微波发生器221和微波接收器222沿输送机的皮带传输方向依次设置在皮带的上方，线阵接收器213设置在皮带上带面与下带面之间，且沿皮带宽度方向居中设置，犁式平料装置20、x射线源211、线阵接收器213、温度控制单元214、微波发生器221和微波接收器222分别与中心处理器40相连接。
在工作过程中，皮带上的来煤经犁式平料装置20后，物料厚度一致，犁后的煤流依次经过测厚装置11、x射线源211和微波发生器221，测厚装置11测量犁后的煤流厚度，并将煤流的厚度检测信号发送至中心处理器40；x射线源211发射的x射线信号透过煤层后，由线阵接收器213接收透过煤层的x射线信号，并将接收到的信号发送至中心处理器40；微波发生器221产生的微波信号到达煤层后进行反射，微波接收器222接收微波衰减参数，并将接收到的信号发送至中心处理器40；中心处理器40根据接收的测厚数据、x射线信号和微波衰减参数分别进行数据处理，输出x射线信号对应的灰分值和微波衰减参数对应的水分值。
进一步，根据灰分值和水分值可以计算出煤炭相应的热值参数(低位发热量)，计算公式为：
qnet，ad＝a+b*ad+c*mad+d
其中，ad表示灰分值，mad表示水分值，a，b，c，d为常数项，在灰水检测系统投入使用前的标定过程中，可以通过取样对照建立大量的数据，然后经过常规的非线性回归拟合得到。
由于x射线灰分测量装置和微波水分测量装置消除了来煤厚度不均对检测精度的影响，提高了灰分和水分的检测精度，因此相应的热值的精度也得到了保证。
本实用新型实施例提供的上述灰水检测系统将犁式平料装置与x射线透射法、微波法相结合，在检测前能够首先利用犁式平料装置调整煤流的厚度，使得煤流的厚度均匀；然后利用x射线透射法和微波法对均匀厚度的煤流60进行灰分和水分的检测，从而减少厚度不均对灰分和水分检测的影响，提高煤炭灰分及水分的检测精度和检测效果。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统的具体工作过程，可以参考前述实施例中的对应过程，在此不再赘述。
另外，在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例所述皮带上带面与下带面之间技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
1.一种灰水检测仪，其特征在于，包括：平料装置、测厚装置、灰分检测装置和水分检测装置；其中，所述平料装置、所述测厚装置、所述灰分检测装置和所述水分检测装置用于沿输送机的皮带传输方向依次设置在所述皮带的上方；所述灰水检测仪还包括与所述测厚装置、所述灰分检测装置、所述水分检测装置和所述平料装置均连接的中心处理器；
所述平料装置用于调整位于所述皮带上的被检测物料的厚度；
所述测厚装置用于将检测到的所述皮带上的所述被检测物料的厚度检测信号发送至所述中心处理器；
所述灰分检测装置用于将获取的所述被检测物料的灰分检测信号发送至所述中心处理器；
所述水分检测装置用于将获取的所述被检测物料的水分检测信号发送至所述中心处理器；
所述中心处理器用于接收所述厚度检测信号、所述灰分检测信号和所述水分检测信号，并输出与所述灰分检测信号对应的灰分值以及与所述水分检测信号对应的水分值；所述灰分值与所述水分值的检测精度均与所述厚度检测信号相关。
2.根据权利要求1所述的灰水检测仪，其特征在于，所述平料装置包括犁式平料装置；所述犁式平料装置包括犁头、伺服电机、减速器和丝杠；
所述犁头的中下部焊接有犁头固定板，所述犁头固定板的螺纹孔与所述丝杠的外螺纹相连接；所述丝杠上端与所述减速器的输出轴相连接，所述减速器的输入轴与所述伺服电机的输出轴相连接。
3.根据权利要求2所述的灰水检测仪，其特征在于，所述减速器的输入轴设置有手动转动盘，用于手动调整所述犁头的高度。
4.根据权利要求2所述的灰水检测仪，其特征在于，所述减速器为蜗轮蜗杆减速器。
5.根据权利要求1所述的灰水检测仪，其特征在于，所述灰分检测装置为x射线灰分检测装置，包括：x射线源、射源箱、线阵接收器和温度控制单元；其中，所述线阵接收器和所述温度控制单元分别与所述中心处理器相连接；
所述x射线源设置于所述射源箱的内部；
所述线阵接收器设置于所述皮带上带面与下带面之间，且沿所述皮带宽度方向居中设置，用于接收透过所述被检测物料的x射线灰分检测信号，并将所述x射线灰分检测信号发送至所述中心处理器；
所述温度控制单元设置于所述射源箱的顶部，用于调节工作环境的温度。
6.根据权利要求5所述的灰水检测仪，其特征在于，所述射源箱的出光口处设置有线状准直器，用于消除散射的x射线。
7.根据权利要求5所述的灰水检测仪，其特征在于，所述线阵接收器包括数字采集卡和模拟采集卡；
所述模拟采集卡用于接收透过所述被检测物料的x射线信号，并将所述x射线信号发送至所述数字采集卡；
所述数字采集卡用于接收所述x射线信号，并将所述x射线信号转换成的数字信号发送至所述中心处理器。
8.根据权利要求5所述的灰水检测仪，其特征在于，所述温度控制单元包括空调或高压风冷却机构。
9.根据权利要求1所述的灰水检测仪，其特征在于，所述水分检测装置为微波水分检测装置，包括：微波发生器和微波接收器，所述微波发生器和所述微波接收器的中心位于同一高度。
10.一种灰水检测系统，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的灰水检测仪，还包括输送机；其中，所述平料装置、所述测厚装置、所述灰分检测装置和所述水分检测装置用于沿输送机的皮带传输方向依次设置在所述皮带的上方。
技术总结