CN102539091A - 一种用于袋式除尘器的滤袋破损检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于大气污染治理环保设备领域，具体涉及一种用于袋式除尘器的滤袋破损检测装置。本检测装置包括光源、光传导机构和光探测机构；所述光传导机构用于将光源发出的光传导至滤袋的出口处；所述光探测机构用于探测滤袋出口处的光强，并将探测到的光信号输送至光电探测器处，光电探测器的输出端设置有数据采集处理模块。本发明通过测量每个滤袋所返回的光信号的强度，不仅能确定破损的滤袋位置，而且能确定破损位置的大小，根据这个信息可以将该滤袋所在的过滤室自动关闭，并进行告警。因此本发明具有非接触、实时和遥测等特性，并可以将光源等重要部件通过光纤远离除尘器的高温高压环境，降低了对检漏系统的环境要求。

Description

一种用于袋式除尘器的滤袋破损检测装置

技术领域

本发明属于大气污染治理环保设备领域，具体涉及一种用于袋式除尘器的滤袋破损检测装置。

背景技术

袋式除尘器是一种高效除尘设备，广泛用于冶金、电力、水泥、化工等行业。袋式除尘器的结构如图1所示，待除尘空气经除尘器入口8进入除尘器5中，经除尘器5内的滤袋6除尘后由除尘器出口10排放。在工程应用中，往往因个别滤袋破损，致使经除尘器出口10排出的粉尘增多，即使排出浓度未超出允许排放的浓度要求，也将造成除尘器整体运行效率下降，并增加风机的磨损；同时破损滤袋的粉尘沉降在除尘器5的净气室内，污染堵塞其它滤袋，往往因一条滤袋破损而污染堵塞其周边的许多滤袋，从而降低了滤袋的使用寿命，增加了维护难度，因此在除尘器的运行中及时发现破损的滤袋是确保除尘器高效运行和降低运行成本的关键。

较早期的方法是在布袋除尘器入口气流中施放荧光粉，再用专用的单色灯进行照射显示。这种方法不能在线检测，仅用于定期检测，也有人认为萤光物质对人体有害，不宜直接采用。

便携式移动点光源布袋漏点定位器测定布滤袋漏点虽然准确，但仍然只能在停运除尘器时进行人工操作，检测效率低，不能及时发现运行中破损的滤袋。

激光潜入法袋式除尘器检漏装置采用摄像机检测散射光，通过激光器扫描定位。这种方法由于摄像机易受灰尘等污染，长期使用检测灵敏度下降，而且激光器在这种高温高压的环境中非常容易损坏。

袋式除尘器的动压式检漏装置通过检测袋内外压力实现破损检测。这种装置的传感器需要供电，在高温和高压条件下，对系统的安全提出较高的要求，且传感器不便于安装和维护。

还有一种袋式除尘器用的检漏装置在棒材的表面涂上白色凡士林，与连在一起的橡胶密封塞插入球阀的通孔内并塞紧，经一定时间后取出橡胶密封塞和棒材，观察棒材上粉尘粘结的情况，即可判断是否漏灰。这种装置需要人工观察，费时费力，诊断破损时间较长。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于袋式除尘器的滤袋破损检测装置，本滤袋破损检测装置能够检测并准确定位破损的滤袋，具有成本低且定位快的优点。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种用于袋式除尘器的滤袋破损检测装置，本检测装置包括光源、光传导机构和光探测机构；所述光传导机构用于将光源发出的光传导至滤袋的出口处；所述光探测机构用于探测滤袋出口处的光强，并将探测到的光信号输送至光电探测器处，光电探测器的输出端设置有数据采集处理模块。

本用于袋式除尘器的滤袋破损检测装置还可以通过以下方式得以进一步实现：

所述光传导机构包括光纤分束器、传导光纤和耐高温的光纤探头；所述光纤分束器通过光纤与光源相连，并将光源发出的光分成若干束；自光纤分束器输出端发射出的光束与滤袋彼此一一对应，且任意一对彼此对应的光束与滤袋之间均通过单独的传导光纤相连；所述光纤探头设置在每一根传导光纤的位于滤袋出口处的输出端，并将传导光纤中的光发射至滤袋的出口处；所述光探测机构包括光纤探头和探测光纤，每一个光纤探头用于探测其所在滤袋出口处的光强，并将探测到的光强信号通过单独的探测光纤输送至光电探测器处。

光纤探头可以设置为两个，其中一个与传导光纤相连，另一个与探测光纤相连。本发明中的光纤探头设置为一个，不但使得结构更为简单，还降低了生产成本。

所述光源为超辐射发光二极管SLD或发光二极管。

进一步的，所述数据采集处理模块与关闭破损滤袋所在过滤室的执行机构相连接，以保证除尘器中的其他滤袋能够继续安全稳定的运行。

所述传导光纤和探测光纤的外侧均包覆有耐高温护套，以保护传导光纤和探测光纤免受除尘器中的高温损害，并保证了本检测装置能够稳定持久的工作。

所述光纤探头的外侧罩设有防护罩，以使得光纤探头免受滤袋中的粉尘污染，并延长了光纤探头的使用寿命。

优选的，所述光纤探头位于其所在滤袋的出口中心并偏向滤袋内部5～20mm处，以使得光纤探头的探测能够更加的准确。

所述数据采集处理模块还与报警模块相连，以提醒操作人员注意。

优选的，所述光纤探头中传导光纤与探测光纤的夹角为0～8°或者25～45°或者115～135度°。

所述探测光纤与所述光电探测器阵列上的探测单元彼此一一对应，从而使得本装置不仅可以检测到破损滤袋，而且可以准确地定位破损的滤袋，以进一步减少污染事故的发生。

本发明和现有技术相比具有以下有益效果：

1)、为实现滤袋破损检测和定位，本发明采用耐高温光纤探头实现袋式除尘器内部的滤袋破损和定位。光源发出的光通过光纤到达光纤分束器，并分成若干束，分束后的光经过传导光纤和光纤探头发射至每个滤袋的出口处，从传导光纤出射的光经过滤袋中的颗粒物散射后再由光纤探头采集光强，采集到的光强信号也即光信号被探测光纤传输返回至光电探测器处。

当滤袋破损后，滤袋中的颗粒物浓度增加，从而使得滤袋出口处的散射光强增加，散射光的光强信号通过探测光纤返回，并经过光电探测器阵列转化成电信号，由于返回的散射光强信号在光电探测器阵列上的探测单元位置和滤袋是一一对应的。通过探测阵列上每个点的信号强弱即可以确定对应的滤袋是否破损。

光电探测器输出的信号输入数据采集处理模块也即PLC控制系统，再经执行机构就可以准确关闭破损的滤袋，从而实现了滤袋的破损检测、定位与控制。

举例来说，SLD光源(功率50mW)发出的光经过透镜耦合到光纤中，再经过光纤分束器分成50束(根据光功率、检测器灵敏度、颗粒物报警阈值确定)后，每束的功率约为1mW，每束光通过包覆有耐高温护套的传导光纤后输出到耐高温的光纤探头，再由光纤探头散射至滤袋口内，经过颗粒物的前向和后向散射后得到散射光，散射光的光信号依次通过光纤探头和探测光纤进入光电探测器，经过光电探测器信号处理后输出到数据采集处理模块也即PLC控制系统，再根据设定门限，进行告警并关闭破损的滤袋。

2)、本发明中，每个滤袋对应一个光纤探头。每个光纤探头的安装位置会影响滤袋破损的报警时间和灵敏度。本发明中将每个光纤探头安装于滤袋出口的中心位置并向滤袋内部偏离5mm或其他距离，这样不但能全面探测到滤袋每个位置的破损情况，而且由于一般情况下滤袋的边缘不会破损，则当邻近滤袋破损而导致颗粒物散射时，本发明中光纤探头的设置位置不会因为受到影响而发出误报。

3)、从探测光纤接收的光信号经过光电探测器中的硅光电二极管接收而转化成放大成标准电压信号，并输入到数据采集处理模块也即PLC控制系统。PLC控制系统对每个探测光纤所接收来的信号设有阈值，一旦电压信号超过阈值，则PLC控制系统立刻通过报警模块报警，并通过执行机构关闭该光纤探头所在过滤室的检修阀，使该过滤室处于离线检修状态，防止了由于滤袋破损引起更大的污染事故。

4)、本发明中的光纤探头无须供电即可工作，从而降低了本装置的运行成本。

5)、本发明通过测量每个滤袋所返回的光信号的强度，不仅能确定破损的滤袋位置，而且能确定破损位置的大小，根据这个信息可以将该滤袋所在的过滤室自动关闭，并进行告警。因此本发明具有非接触、实时和遥测等特性，并可以将光源等重要部件通过光纤远离除尘器的高温高压环境，降低了对检漏系统的环境要求。

6)、本发明提出的装置不仅可以检测破损，而且可以准确定位破损的滤袋，以减少污染事故。本发明大大提高了除尘器的自动维护水平，实现了除尘器除尘的无人值守，具有成本低、定位快等优点。

附图说明

图1是除尘器的结构示意图；

图2是本发明的结构示意图；

图3A、3B、3C分别是光纤探头中传导光纤和探测光纤的具体结构形式。

图中标记的含义如下：

1-光源    2-光纤分束器    3-光电探测器

4-数据采集处理模块    5-除尘器    6-滤袋

7A-传导光纤    7B-探测光纤        8-除尘器入口

9-光纤探头     10-除尘器出口      11-执行机构    12-报警模块

13-过滤室      β-光纤探头中传导光纤和探测光纤的夹角

具体实施方式

如图1所示，一种用于袋式除尘器的滤袋破损检测装置，本检测装置包括光源1、光传导机构和光探测机构；所述光传导机构用于将光源1发出的光传导至滤袋6的出口处；所述光探测机构用于探测滤袋6出口处的光强，并将探测到的光信号输送至光电探测器3处，光电探测器3的输出端设置有数据采集处理模块4。

优选的，如图2所示，所述光传导机构包括光纤分束器2、传导光纤7A和耐高温的光纤探头9；所述光纤分束器2通过光纤与光源1相连，并将光源1发出的光分成若干束；自光纤分束器2输出端发射出的光束与滤袋6彼此一一对应，且任意一对彼此对应的光束与滤袋6之间均通过单独的传导光纤7A相连；所述光纤探头9设置在每一根传导光纤7A的位于滤袋6出口处的输出端，并将传导光纤7A中的光发射至滤袋6的出口处；所述光探测机构包括光纤探头9和探测光纤7B，每一个光纤探头9用于探测其所在滤袋6出口处的光强，并将探测到的光强信号通过单独的探测光纤7B输送至光电探测器3处。

所述光源1为超辐射发光二极管SLD或发光二极管。

如图2所示，所述数据采集处理模块4与关闭破损滤袋所在过滤室13的执行机构11相连接。

所述传导光纤7A和探测光纤7B的外侧均包覆有耐高温护套。

所述光纤探头9的外侧罩设有防护罩。

如图2所示，所述光纤探头9位于其所在滤袋6的出口中心并偏向滤袋内部5～20mm处。

所述数据采集处理模块4还与报警模块12相连。

所述光纤探头9中传导光纤7A与探测光纤7B的夹角为0～8°或者25～45°或者115～135度°。图3A中所示的传导光纤7A与探测光纤7B彼此平行布置，也即二者之间的夹角为0°；图3B中所示的传导光纤7A与探测光纤7B二者之间的夹角β为30°；图3C中所示的传导光纤7A与探测光纤7B二者之间的夹角β为120°。

所述探测光纤7B与所述光电探测器3阵列上的探测单元彼此一一对应，以便于对破损的滤袋进行准确定位。

下面结合图2、3A、3B、3C对本发明做进一步说明。

光源1通过光纤与1×15光纤分束器2相连，从光源1发出的光被光纤分束器2分成15路，每一路光再通过单独的传导光纤7A与设置在滤袋6出口处的光纤探头9相连。

光纤探头9的功能如下：将由传导光纤7A所传送来的光发射至滤袋6内，并将探测到的光信号通过探测光纤7B传送至光电探测器3处。如图3A、3B、3C所示，光纤探头9中的传导光纤7A和探测光纤7B之间的夹角β主要有三种：0～8°，25～45°，115～135°。

光纤探头9的末端装有透镜其他光束收集和发射光学器件，光纤探头9的外侧设有防护罩，以保护光学器件免受污染和损害。

光源1采用SLD或LED，传导光纤7A和探测光纤7B采用耐高温多模光纤，且传导光纤7A和探测光纤7B的外侧包覆有耐高温护套也即丙烯酸脂涂覆层，从而使传导光纤7A和探测光纤7B适合在温度为50～400度的高温环境下工作。光纤探头9和光源1之间采用耐高温丙烯酸脂涂覆光纤连接。光纤探头9伸入到滤袋6的空气出口处。

如果除尘器处于正常工作状态，也即没有滤袋破损，被光纤探头9传输至光电探测器3的光强很弱。如果在运行过程中某个滤袋破损，则由于此滤袋内和滤袋出口处的颗粒物浓度突然增加，故与此破损滤袋相对应的光纤探头9和探测光纤7B所传送至光电探测器3的光强突然增加，与此光纤探头9相对应的光电探测器3阵列的探测单元所输出的电压超过了PLC确定的门限，PLC通过报警模块12进行报警，并通过执行机构11关闭滤袋所在过滤室的进气阀和清灰阀，PLC还可以发送信息给上位机监控系统，提供自动化维护信息，减少污染事故。

所述光源1、光纤分束器2、光电探测器3、数据采集处理模块4以及报警模块12均位于监控和控制中心，以便于集中管理和维护。

Claims (10)

1.一种用于袋式除尘器的滤袋破损检测装置，其特征在于：本检测装置包括光源(1)、光传导机构和光探测机构；所述光传导机构用于将光源(1)发出的光传导至滤袋(6)的出口处；所述光探测机构用于探测滤袋(6)出口处的光强，并将探测到的光信号输送至光电探测器(3)处，光电探测器(3)的输出端设置有数据采集处理模块(4)。

2.根据权利要求1所述的用于袋式除尘器的滤袋破损检测装置，其特征在于：所述光传导机构包括光纤分束器(2)、传导光纤(7A)和耐高温的光纤探头(9)；所述光纤分束器(2)通过光纤与光源(1)相连，并将光源(1)发出的光分成若干束；自光纤分束器(2)输出端发射出的光束与滤袋彼此一一对应，且任意一对彼此对应的光束与滤袋(6)之间均通过单独的传导光纤(7A)相连；所述光纤探头(9)设置在每一根传导光纤(7A)的位于滤袋(6)出口处的输出端，并将传导光纤(7A)中的光发射至滤袋(6)的出口处；

所述光探测机构包括光纤探头(9)和探测光纤(7B)，每一个光纤探头(9)用于探测其所在滤袋(6)出口处的光强，并将探测到的光强信号通过单独的探测光纤(7B)输送至光电探测器(3)处。

3.根据权利要求1或2所述的用于袋式除尘器的滤袋破损检测装置，其特征在于：所述光源(1)为超辐射发光二极管SLD或发光二极管。

4.根据权利要求1或2所述的用于袋式除尘器的滤袋破损检测装置，其特征在于：所述数据采集处理模块(4)与关闭破损滤袋所在过滤室(13)的执行机构(11)相连接。

5.根据权利要求2所述的用于袋式除尘器的滤袋破损检测装置，其特征在于：所述传导光纤(7A)和探测光纤(7B)的外侧均包覆有耐高温护套。

6.根据权利要求2所述的用于袋式除尘器的滤袋破损检测装置，其特征在于：所述光纤探头(9)的外侧罩设有防护罩。

7.根据权利要求2所述的用于袋式除尘器的滤袋破损检测装置，其特征在于：所述光纤探头(9)位于其所在滤袋(6)的出口中心并偏向滤袋内部5～20mm处。

8.根据权利要求4所述的用于袋式除尘器的滤袋破损检测装置，其特征在于：所述数据采集处理模块(4)还与报警模块(12)相连。

9.根据权利要求2或5或6或7所述的用于袋式除尘器的滤袋破损检测装置，其特征在于：所述光纤探头(9)中传导光纤(7A)与探测光纤(7B)的夹角为0～8°或者25～45°或者115～135度°。

10.根据权利要求2或5或6或7所述的用于袋式除尘器的滤袋破损检测装置，其特征在于：所述探测光纤(7B)与所述光电探测器(3)阵列上的探测单元彼此一一对应。

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