CN102564912B

CN102564912B - 带气体速度补偿的粉尘浓度检测方法及检测仪

Info

Publication number: CN102564912B
Application number: CN201110459012.7A
Authority: CN
Inventors: 麻剑锋; 吴平; 王小华; 沈新荣; 刘凯凯; 施勇军; 赵栋
Original assignee: Hangzhou Zheda Technology Co Ltd
Current assignee: Hangzhou Zheda Technology Co Ltd
Priority date: 2011-12-31
Filing date: 2011-12-31
Publication date: 2014-06-11
Anticipated expiration: 2031-12-31
Also published as: CN102564912A

Abstract

本发明涉及粉尘检测技术，旨在提供一种带气体速度补偿的粉尘浓度检测方法及检测仪。该方法包括标定步骤和测量步骤。标定步骤为：在不同的气体流速下分别记录粉尘检测探头传送过来的信号强度，并用称重设备分别测量得到对应时刻的粉尘浓度；确定系数并将其输入可编程控制器中；测量步骤为：从粉尘检测探头和气体流量计获得粉尘仪的信号强度和气流速度；可编程控制器得到测量时的粉尘浓度，并将粉尘浓度的最终数据传递至显示装置。本发明将气体流速带来的对粉尘浓度的影响考虑在内，大幅提高了在气流速度变化较大场合，粉尘浓度检测的精度。

Description

带气体速度补偿的粉尘浓度检测方法及检测仪

技术领域

本发明涉及粉尘检测技术，更具体地说，本发明涉及一种可以对速度进行补偿的采用交流耦合技术的粉尘检测方法及检测仪。

背景技术

粉尘检测仪在冶金行业、化工行业、建材行业以及环保行业有着广泛的应用。现有的粉尘检测仪一般都宣称信号强度与粉尘浓度成线性关系，而与气体速度没有关系。但是实现数据表明，在粉尘浓度不变的情况下，粉尘检测仪的信号强度随着气流速度的增大而增大，信号强度和气流速度呈现出标准的二次方关系。在速度变化不大的场合，现有粉尘检测仪可以较好地工作。但是一旦气流速度变化较大，则会带来很大的误差，无法准确测量粉尘浓度值。对于大型旋转机械(例如气体透平机等)，如果粉尘检测仪给出的数据小于实际气流中的粉尘浓度，则可能造成监测出现失误，导致透平机叶片的严重磨损，带来严重的生产安全事故。所以有必要开发一款可以对速度效应进行补偿的粉尘检测仪。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种在气流速度变化大的情况下仍然能够准确测量气体中的带气体速度补偿的粉尘浓度检测方法及检测仪。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的。

提供一种带气体流速补偿的粉尘浓度检测方法，包括标定步骤和测量步骤：

所述的标定步骤为：

(1)在不同的气体流速V₁和V₂下，分别记录粉尘检测探头传送过来的信号强度I₁和I₂，并用称重设备分别测量得到对应时刻的粉尘浓度C₁和C₂；

(2)根据下述公式确定系数a、b：

a = \frac{C_{2} I_{1} - C_{1} I_{2}}{C_{2} V_{1}^{2} - C_{1} V_{2}^{2}},

b = \frac{V_{2}^{2} I_{1} - V_{1}^{2} I_{2}}{V_{2}^{2} C_{1} - V_{1}^{2} C_{2}};

(3)将系数a、b输入可编程控制器中；

所述的测量步骤为：

(1)从粉尘检测探头和气体流量计获得粉尘仪的信号强度I和气流速度V；

(2)可编程控制器根据下述公式得到测量时的粉尘浓度C：

C = \frac{I - {aV}^{2}}{b};

(3)可编程控制器将粉尘浓度C的最终数据传递至显示装置。

本发明中，如最终获得的数据超过设定的范围值，则发出警报信号。

进一步地，本发明还提供了一种用于实现前述方法的检测仪，包括粉尘检测探头，还包括可编程控制器和气体流量计，粉尘检测探头和气体流量计分别通过电缆与可编程控制器相连；所述可编程控制器内置气体流速补偿计算模块，还有一个显示装置连接至可编程控制器。

作为一种改进，所述粉尘检测探头有内外两层结构；其内层为不锈钢层，外层为绝缘耐高温的聚四氟乙烯层。

作为一种改进，所述粉尘检测探头带有4～20mA的模拟量输出信号接口。

作为一种改进，所述电缆为同轴线缆。

作为一种改进，所述气体流量计带有4～20mA的模拟量输出信号接口。

作为一种改进，所述可编程控制器带有两路模拟量信号输入接口。

作为一种改进，将所述气流流量计和粉尘检测探头安装在管道上时，两者之间的距离不小于2倍管道直径；如果气流流量计为插入式的均速管流量计，则两者之间的距离不小于5倍管道直径。

本发明的有益效果在于：将气体流速带来的对粉尘浓度的影响考虑在内，大幅提高了在气流速度变化较大场合，粉尘浓度检测的精度。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图中的附图标记为：1粉尘探头、2可编程控制器、3连接电缆、4气体流量计。

具体实施方式

参考附图1，下面将对本发明进行详细描述：

首先需要说明的是，本发明涉及可编程控制器在工业控制中的应用。在本发明的实现过程中，会涉及到内置于可编程控制器中的多个软件功能模块的应用。申请人认为，如在仔细阅读申请文件、准确理解本发明的实现原理和发明目的以后，在结合现有公知技术的情况下，本领域技术人员完全可以运用其掌握的软件编程技能实现本发明。前述软件功能模块包括但不限于：气体流速补偿计算模块等，凡本发明申请文件提及的均属此范畴，申请人不再一一列举。而可编程控制器则是一种很常见的在工业环境下应用的数字运算操作的电子装置，其选型可由使用者根据实际情况完成，本发明中可选用德国西门子公司生产的S7系列的PLC产品。

本发明中的粉尘检测仪由粉尘检测探头1、可编程控制器2、电缆3和气体流量计4组成，粉尘检测探头1和气体流量计4分别通过电缆与可编程控制器2相连；可编程控制器2内置气体流速补偿计算模块。

本发明的具体工作步骤如下所述：

(1)将气流流量计4和粉尘检测探头1安装在管道上，两者之间的距离不小于2倍管道直径，如果气流流量计4为插入式的均速管流量计，则两者之间的距离不小于5倍管道直径。

(2)将气体流量计4和粉尘检测探头1的模拟量输出信号接口与可编程控制器2的模拟量信号输入接口用电缆3连接。

(3)在现场对粉检测仪进行标定：

<1>在某个速度V₁下，将粉尘检测仪打开，记录粉尘检测探头1传送过来的信号强度I₁，并用称重设备测量得到该时刻的粉尘浓度C₁；

<2>当来流速度改变为V₂，记录粉尘检测探头1传送过来的信号强度I₂，并用称重设备测量得到该时刻的粉尘浓度C₂；

<3>由于采用交流耦合粉尘检测技术的粉尘仪与粉尘浓度以及速度的平方成正比，即I＝aV²+bC，其中I为粉尘仪的信号强度，V为气流速度，C为粉尘浓度，a，b为系数。由下述公式可以计算得到：

a = \frac{C_{2} I_{1} - C_{1} I_{2}}{C_{2} V_{1}^{2} - C_{1} V_{2}^{2}}

b = \frac{V_{2}^{2} I_{1} - V_{1}^{2} I_{2}}{V_{2}^{2} C_{1} - V_{1}^{2} C_{2}}

a，b系数确定之后，将其数值输入内置于可编程控制器2中的气体流速补偿计算模块；

<4>在测量时，粉尘仪的信号强度I和气流速度V可以从粉尘检测探头1以及气体流量计4得到，则粉尘浓度为

可编程控制器2内置气体流速补偿计算模块，气体流速补偿计算模块中内置该气体流速补偿计算公式，实时的检测数据经补偿计算后输出至显示装置，用于显示最终数据。

Claims

1.带气体流速补偿的粉尘浓度检测方法，其特征在于，包括标定步骤和测量步骤：

所述的标定步骤为：

（1）在不同的气体流速V₁和V₂下，分别记录粉尘检测探头传送过来的信号强度I₁和I₂，并用称重设备分别测量得到对应时刻的粉尘浓度C₁和C₂；

（2）根据下述公式确定系数a、b：

a = \frac{C_{2} I_{1} - C_{1} I_{2}}{C_{2} {V_{1}}^{2} - C_{1} {V_{2}}^{2}}, b = \frac{{V_{2}}^{2} I_{1} - {V_{1}}^{2} I_{2}}{{V_{2}}^{2} C_{1} - {V_{1}}^{2} C_{2}};

（3）将系数a、b输入可编程控制器中；

所述的测量步骤为：

（1）从粉尘检测探头和气体流量计获得粉尘仪的信号强度I和气流速度V；

（2）可编程控制器根据下述公式得到测量时的粉尘浓度C：

C = \frac{I - {aV}^{2}}{b};

（3）可编程控制器将粉尘浓度C的最终数据传递至显示装置。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述的测量步骤中，如可编程控制器最终获得的数据超过设定的范围值，则发出警报信号。