一种火电厂静电法粉尘浓度测量装置

摘要

本发明公开了一种火电厂静电法粉尘浓度测量装置，包括耐磨静电传感器、绝缘陶瓷套管、接线端子、连接导线、高阻抗同相放大器、信号放大单元、A/D转换器及处理器；耐磨静电传感器的上端插入于绝缘陶瓷套管内，耐磨静电传感器的输出端依次经接线端子、连接导线、高阻抗同相放大器、信号放大单元、A/D转换器与处理器的输入端相连接，该装置能够实现火电机组一次风管高浓度粉尘环境下煤粉浓度的实时测量，并且能够实现超低排放改造环境下除尘器出口超低浓度粉尘的连续监测。

说明书

技术领域

本发明属于火电机组自动化及测控技术领域，涉及一种火电厂静电法粉尘浓度测量装置。

背景技术

火电厂的粉尘浓度测量的需求一直非常迫切，如煤粉锅炉的一次风管煤粉浓度测量，三次风含煤粉量测量，静电除尘器、布袋除尘器出口粉尘浓度测量等等，但粉尘浓度的测量在国内外一直都是个难题，一是测量传感器的磨损问题难以解决，二是不同粉尘浓度的对测量传感器的污染非常严重，难于长期稳定运行，三是测量原理和对粉尘运动机理不透彻，无法找到合适的测量方法。目前，国内火电机组的一次风管煤粉浓度测量最成熟的是采用温度测量的热平衡方法，可惜这一方法仅限于煤粉和热风温差比较大的中间储仓式制粉系统锅炉。火电机组超低排放改造后，除尘器后的烟尘浓度测量也一直饱受争议，而在这方面的测量仪器一直被国际上少数企业并不完全成熟的技术和产品垄断。因此，研究一种简便经济的粉尘浓度测量方法，不但对火电机组风煤配比及安全经济运行不可或缺，也对环保系统的运行优化和高水平控制至关重要。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种火电厂静电法粉尘浓度测量装置，该装置能够实现火电机组一次风管高浓度粉尘环境下煤粉浓度的实时测量，并且能够实现超低排放改造环境下除尘器出口超低浓度粉尘的连续监测。

为达到上述目的，本发明所述的火电厂静电法粉尘浓度测量装置包括耐磨静电传感器、绝缘陶瓷套管、接线端子、连接导线、高阻抗同相放大器、信号放大单元、A/D转换器及处理器；

耐磨静电传感器的上端插入于绝缘陶瓷套管内，耐磨静电传感器的输出端依次经接线端子、连接导线、高阻抗同相放大器、信号放大单元、A/D转换器与处理器的输入端相连接。

还包括不锈钢连接管、不锈钢螺纹、不锈钢底座及六方头，其中，不锈钢底座的一端与不锈钢螺纹相连接，六方头固定于不锈钢底座的另一端上，绝缘陶瓷套管的端部穿过不锈钢螺纹插入于不锈钢底座上，不锈钢连接管的端部穿过六方头插入于不锈钢底座内，连接导线穿过不锈钢连接管。

还包括仪表保护壳，其中，高阻抗同相放大器、信号放大单元、A/D转换器与处理器均位于仪表保护壳内。

还包括D/A转换器及信号输出端子，其中，处理器的输出端经D/A转换器与信号输出端子相连接。

还包括显示器，其中，处理器与显示器相连接。

绝缘陶瓷套管采用超细粉高绝缘刚玉材料。

本发明具有以下有益效果：

本发明所述的火电厂静电法粉尘浓度测量装置在具体操作时，将耐磨静电传感器插入被测介质的管道内部，所监测的粉尘粒子在运动时带有一定量的电荷并产生电荷场，大量带电粉尘在耐磨静电传感器探头周围运动，所产生的感应电流与管内粉尘浓度高度相关，耐磨静电传感器所采集的静电荷信号，分析转换放大后输出4～20mA模拟信号至外接设备，以实现管道内粉尘浓度的测量，需要说明的是，本发明能够应用于火电机组一次风管高浓度粉尘环境下煤粉浓度的实时测量及超低排放改造环境下除尘器出口超低浓度粉尘的连续监测中。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的电子系统图。

其中，1为耐磨静电传感器、2为接线端子、3为连接导线、4为显示器、5为绝缘陶瓷套管、6为不锈钢螺纹、7为不锈钢底座、8为六方头、9为不锈钢连接管、10为仪表保护壳、11为高阻抗同相放大器、12为信号放大单元、13为A/D转换器、14为智能处理器、15为D/A转换器、16为信号输出端子。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参考图1及图2，本发明所述的火电厂静电法粉尘浓度测量装置包括耐磨静电传感器1、绝缘陶瓷套管5、接线端子2、连接导线3、高阻抗同相放大器11、信号放大单元12、A/D转换器13及处理器14；耐磨静电传感器1的上端插入于绝缘陶瓷套管5内，耐磨静电传感器1的输出端依次经接线端子2、连接导线3、高阻抗同相放大器11、信号放大单元12、A/D转换器13与处理器14的输入端相连接。

本发明还包括不锈钢连接管9、不锈钢螺纹6、不锈钢底座7及六方头8，其中，不锈钢底座7的一端与不锈钢螺纹6相连接，六方头8固定于不锈钢底座7的另一端上，绝缘陶瓷套管5的端部穿过不锈钢螺纹6插入于不锈钢底座7上，不锈钢连接管9的端部穿过六方头8插入于不锈钢底座7内，连接导线3穿过不锈钢连接管9。

本发明还包括仪表保护壳10，其中，高阻抗同相放大器11、信号放大单元12、A/D转换器13与处理器14均位于仪表保护壳10内。

本发明还包括D/A转换器15及信号输出端子16，其中，处理器14的输出端经D/A转换器15与信号输出端子16相连接。

本发明还包括显示器4，其中，处理器14与显示器4相连接；绝缘陶瓷套管5采用超细粉高绝缘刚玉材料。

处理器14的处理结果经D/A转换器15进行D/A转换，然后通过信号输出端子16进行4～20mA标准信号输出；处理器14采用小波分析及快速傅里叶分析方法计算实际粉尘浓度。

本发明的具体工作过程为：

火电厂的煤粉及除尘器出口粉尘颗粒由不同直径颗粒群组成，颗粒直径在10μm～120μm范围内变化，各种不同直径颗粒数成正态分布。运动过程中相互碰撞以及与耐磨静电传感器1的碰撞都会产生静电感应。含有粉尘颗粒的气固两相流体在经过管道的输送过程中，由于粉尘颗粒与粉尘颗粒、粉尘颗粒与管道内壁、粉尘颗粒与输送气体的碰撞和摩擦，以及粉尘颗粒与耐磨静电传感器1的探头的碰撞和摩擦，将使煤粉颗粒带有静电电荷。其静电电荷量与管道内的气固两相流体中煤粉流量直接正相关，电荷量的加权算术平均值及扰动量的加权均方根值反应出管道内煤粉流量。进一步，处理器14采用快速傅里叶变换计算，以准确计算出管道内气固两相流的粉尘浓度。

本发明采用精密静电计量方式，实时在线监测粉尘浓度，准确测量管道内煤粉所带的静电电荷，输出与管道内粉尘流量高度相关的标准电流，具有高精密、高稳定度及高可靠性的特点，隔离输出的标准信号可直接连接DCS系统的模拟量卡件，使用方便，安全可靠。