CN103017983B - 一种电容传感式布袋除尘器检漏仪 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电容传感式布袋除尘器检漏仪，包括M个与布袋除尘器中滤室对应的抽气管电磁阀、进气管电磁阀、旋流子、抽气泵、回风管、变介电常数式平板电容传感器、测量电路板、清灰电磁阀及上位机。本发明采用旋流子将较大颗粒的粉尘分离出来，使粉尘落入变介电常数式平板电容传感器内，导致电容发生变化，然后通过测量电路板将电容变化转换为电压变化，利用粉尘量与其介电常数的线性关系定标，从而使输出电压直接指示粉尘量，故不存在检漏误报现象、可靠性高；另外使用电容传感方法进行检漏，不存在探头污染问题，且可对粉尘实现定量和定性分析，维护工作量小。
Description
技术领域
本发明涉及布袋除尘器的监测技术领域，具体是一种电容传感式布袋除尘器检漏仪。
背景技术
布袋除尘器是目前市场上广泛使用的一种高效除尘器，其作用机理是含尘气流通过滤袋时，粉尘在过滤、碰撞、静电等作用力的作用下，被过滤下来。滤袋在使用的过程中，由于高温、酸性、气压力等的作用下局部会产生变形、老化、撕裂等致使滤袋穿漏，若不及时发现加以更换，穿漏的滤袋便会增多，最终导致布袋除尘器失效。
布袋除尘器检漏仪是为了让布袋除尘器能够在正常运行情况下更换漏袋，被用来连续在线检测布袋除尘器的滤袋是否有破损的仪器。一台布袋除尘器有若干个滤室，而每个滤室内有数十个到数百个滤袋。当布袋除尘器的滤袋破损后，气体中的粉尘排放浓度急增，此时，检漏仪能够发出报警信号，并能反映出是哪一个滤室中有布袋破损。于是，只要关闭这个有布袋破损滤室的进气管阀门，打开该滤室的顶盖，就能容易地查找出破损布袋，从而使布袋除尘系统在正常运行的情况下更换漏袋。
常用的布袋检漏的方法有：人工检漏、光传感法、电荷感应法和β射线法。由于人工检漏的工作繁琐，目前已不再选用此方法。因此目前较常用后三种方法进行布袋检漏。
光传感法是利用悬浮在气体中的灰尘对透过气体中的光线有减弱作用，当光束通过含尘气体时，光通量将发生变化，而光通量的变化间接的反映了粉尘量的变化。但此方法在处理不同的粉尘时须提前进行标定，不同的粉尘对光吸收作用也不同，该方法易受到外部杂散光的影响，因此用光传感法进行检漏容易出现很大误差，并且其维护和标定的工作量大。
电荷感应法主要是通过测量电荷量的大小变化来测量布袋除尘器中净烟气中的含尘量。此方法从工作原理上来说应该是当粉尘浓度越高时，其电荷量越大。但是不同的粉尘其荷电的能力不一样，有的容易荷电，有的不荷电，因此用电荷感应检漏其准确率不是很高。采用电荷感应法时其输出的电压与含尘量没有对应的关系，只能定性的判断，并不能做定量分析，该检漏方法易受外部条件影响，目前也没有有效的措施来克服。
β射线法即是通过测量含尘烟气中的粉尘量是否超标来判定除尘器的布袋是否破漏。由于β射线穿过待测烟气后，其强度衰减的程度仅与被穿透的烟气中的粉尘含量有关，而与粉尘的物理、化学性质无关。由该方法的检漏机理可知，滤纸上收集的粉尘分布不均匀，容易导致测量结果出现误差，由于β射线辐射源一般采用的是放射性同位素，因此此方法不能测量含有放射性物质的粉尘。
另外，无论是光传感式检漏仪，还是电荷感应式检漏仪，探头(传感器)都直接与烟尘接触，探头极易被污染，导致误报，甚至导致检漏仪失效。因此，现有布袋除尘器检漏仪探头的防污染问题一直没有得到很好解决。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种测量精度高、检漏无误报、探头无污染、测量稳定可靠且维护工作量小的电容传感式布袋除尘器检漏仪。
一种电容传感式布袋除尘器检漏仪，包括M个与布袋除尘器中滤室对应的抽气管电磁阀、进气管电磁阀、旋流子、抽气泵、回风管、变介电常数式平板电容传感器、测量电路板、清灰电磁阀及上位机，M个抽气管电磁阀的一端分别与布袋除尘器中对应的滤室相互联通，M个抽气管电磁阀的另一端通过进气管电磁阀与旋流子的进气管连接，旋流子的排气管通过抽气泵和回风管与布袋除尘器的主风机的入口管连接，旋流子的下灰管位于变介电常数式平板电容传感器正上方，变介电常数式平板电容传感器与测量电路板电性连接，清灰电磁阀通过管道安装在平板电容传感器的两块极板之间，测量电路板、M个抽气管电磁阀、进气管电磁阀和清灰电磁阀分别与上位机电性连接。
本发明实施例提供的电容传感式布袋除尘器检漏仪具有以下优点：
1、本发明实施例根据排放出来的烟气中是否有较大颗粒的出现，来判断布袋除尘器是否有滤袋破漏现象。采用旋流子将抽出的少量含尘气体进行气固分离，如果布袋除尘器的滤袋破漏，气流中必有较大颗粒的粉尘。采用旋流子将较大颗粒的粉尘分离出来，使粉尘落入变介电常数式电容传感器内，导致电容发生变化，通过相应的测量电路和A/D转换器后，可将电容变化转换为电压变化，通过在一定范围内粉尘质量与其介电常数是呈线性变化的，利用粉尘量与其介电常数的线性关系定标，从而使输出电压直接指示粉尘量。故不存在检漏误报现象、可靠性高。
2、本发明实施例通过抽气管电磁阀与布袋除尘器中的滤室相连接，排气管通过抽气泵和回风管与主风机的入口管相连接，故本发明的能耗低、噪声小。
3、本发明实施例使用变介电常数式平板电容传感器，即使用电容传感方法进行检漏，故不存在探头污染问题；另外使用电容传感方法可对粉尘实现定量和定性分析，并且维护工作量小。
附图说明
图1是本发明电容传感式布袋除尘器检漏仪的结构示意图；
图2是当锅炉飞灰进入平板电容器时的电压与粉尘量的变化关系图；
图3是本发明的检漏程序的主流程图。
图中：1-抽气管电磁阀，2-布袋除尘器，3-滤室，4-主风机，5-回风管，6-进气管电磁阀，7-流量表，8-进气管，8-排气管，10-抽气泵，11-旋流筒，12-旋流锥，13-下灰管，14-变介电常数式平板电容传感器，15-盒体，16-测量电路板，17-导线，18-清灰电磁阀，19-上位机。
具体实施方式
下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。
如图1所示，本发明电容传感式布袋除尘器检漏仪包括M个与布袋除尘器2中滤室3对应的抽气管电磁阀1、进气管电磁阀6、清灰电磁阀18、旋流子、抽气泵10、回风管5、变介电常数式平板电容传感器14、测量电路板16、清灰电磁阀18及上位机19。本实施例中所述布袋除尘器2包括有5个滤室3，因此本实施例的电容传感式布袋除尘器检漏仪包括与之对应的5个抽气管电磁阀1。
所述旋流子包括进气管8、排气管9、旋流筒11、旋流锥12和下灰管13。旋流筒11是内径为30～60mm的圆筒体，进气管8固定安装在旋流筒11上，排气管9固定安装在旋流筒11的顶板中心，旋流锥12的上端安装在旋流筒11上，位于旋流筒11筒体高的2/3～3/4处，旋流锥12的下端口与下灰管13密封联接。
变介电常数式平板电容传感器14安装在盒体15中，所述盒体15可以密封。旋流子的下灰管13与所述盒体15密封联接，且旋流子的下灰管13位于变介电常数式平板电容传感器14正上方。变介电常数式平板电容传感器14通过导线与测量电路板16进行电性连接，测量电路板16可设有一个外置电源。
5个抽气管电磁阀1的一端分别与布袋除尘器2中对应的滤室3相互联通，5个抽气管电磁阀1的另一端均相互联通，通过管道与进气管电磁阀6连接，清灰电磁阀18通过管道安装在平板电容传感器14的两块极板之间，进气管电磁阀6通过管道与旋流子的进气管8连接，清灰电磁阀18是空气阀，直接与大气相通，位于旋流子顶部的排气管9通过抽气泵10和回风管5与布袋除尘器2的主风机4的入口管连接。抽气泵10的管路上可设置流量表7。
测量电路板16、5个抽气管电磁阀1、进气管电磁阀6和清灰电磁阀18分别与上位机19电性连接，上位机19内装有检漏软件。
从进气管8进入旋流筒11内的气流速度范围为15～25m/s。由于旋流筒11直径小、旋流筒11内的切流速度较高，因此有较高的分离效率，能将大于5微米的固体颗粒物从烟气中分离出来。进气管8和排气管9的内径为10～20mm，排气管9插入旋流筒11的深度为进气管8的直径的1～1.2倍。变介电常数式平板电容传感器14为长28.5mm、高20mm的两块质地一样的光滑铜板平行构成，极板间距为5mm。
变介电常数式平板电容传感器14采用差动式电容传感技术，由于当变介电常数式平板电容传感器14的表面积和极板间距一定时，其电容的大小与介电常数成正比，即当有粉尘进入电容传感器14时必会引起电容发生变化，通过相应的测量电路和A/D转换器(测量电路板16)后，可将电容变化转换为电压变化，通过在一定范围内粉尘质量与其介电常数是呈线性变化的，利用粉尘量与其介电常数的线性关系定标，从而使输出电压直接指示粉尘量。
图2是以锅炉飞灰为例，当锅炉飞灰进入平板电容传感器4后所输出的电压值与粉尘量的关系图。
在本实施例中，抽气泵10的抽气流量Q＝10m3/h，在检漏过程中，可通过流量表7随时调节抽气流量；漏袋时粉尘浓度大于30mg/m3，大于5微米的粉尘颗粒浓度至少大于15mg/m3，落入电容传感器中的粉尘量为：m≥(10m3/h)×(15mg/m3)＝150mg/h。在设定的滤室检漏周期2小时后，平板电容传感器里的粉尘重量增加到300mg以上。为提高漏袋报警的提前量，设定平板电容传感器容纳的粉尘量为200mg。由图2可知，当没有粉尘进入平板电容传感器时其初始电压值为0.46mv，报警电压值为0.633mv。
针对不同的粉尘，其介电常数不同，可能导致其电容的变化不同，故而引发的报警电压值发生改变，因此本发明通过设定自动校准功能，大大降低了人力操作，解决了用于不同烟气的布袋除尘器的检漏。
本实施例采用的检漏软件的主流程如图3所示：
(1)上位机19开机；
(2)程序初始化；
(3)显示当前状态：显示所有电磁阀为闭合状态，显示检漏起始时间T0；
(4)设定检漏参数和电磁阀开闭顺序：设定变介电常数式平板电容传感器14的初始输出电压值U0，变介电常数式平板电容传感器14的报警电压值Ut，设定滤室3的检漏周期P，清灰时间T1，检漏时间T2，滤室3的检漏周期P＝T1+T2；设定各个电磁阀开、闭顺序，设定每个抽气管电磁阀1的编号：Fj，j＝1，2，......，j，......，M；M为抽气管电磁阀1总数，M＝4～30，抽气管电磁阀1总数等于滤室数量；
(5)开启检漏按钮，抽气泵10启动；
T＝T0＝0，清灰电磁阀18开，进气管电磁阀6关，第一个抽气管电磁阀Fj开启，j＝1，进入第一个滤室3检漏周期；
(6)上位机19显示计时器状态和电磁阀的开、闭状态；
如果T＜T1，清灰持续进行；如果T＝T1，进气管电磁阀6开启，清灰电磁阀18关闭，进入第一个滤室3的检漏时段T2；
如果T＝P＝T1+T2，检漏结束，检漏时间归零，即T＝T0＝0，此时，清灰电磁阀18开，进气管电磁阀6关，第二个滤室3的抽气管电磁阀Fj开启，j＝2，进入第二个滤室3检漏周期；
依次进入第三个、第四个、......、第M个滤室3检漏周期；
如果j＝M+1，令j＝1，则重新进入第一个滤室3检漏周期，依次循环；
其中，在第j个滤室3检漏周期中，如果变介电常数式平板电容传感器14的输出电压U＜Ut，检漏继续进行；如果平板电容传感器14的输出电压U＝Ut，上位机19显示当前抽气管电磁阀Fj为故障状态，表明第j个滤室3有漏袋，上位机19报警，抽气泵10关闭。当第j个滤室3中的漏袋更换后，检漏系统重新启动。
本实施例的布袋除尘器2有5个滤室3。每个滤室3对应安装一个抽气管电磁阀1，检测某一滤室3时，该滤室3抽气管电磁阀1处于开启状态，其它各滤室3的抽气管电磁阀1处于关闭状态，检漏周期依次进行，每个滤室3的检漏周期为2小时。
如果布袋除尘器2内所有的滤袋都没有破损，经布袋除尘器2净化后的气体是洁净的，对于大于5微米的粉尘颗粒是不会透过滤袋，即使有微细粉尘透过滤袋，其总质量浓度小于30mg/m3。用抽气泵10抽出一小部分被布袋除尘器2净化后的气体到旋流子，由于旋流子的分离效率低于布袋除尘器2，布袋除尘器2不能去除的微细颗粒，旋流子同样无法去除。于是，抽出的含有微细颗粒的气体经过抽气管电磁阀1、进气管电磁阀6、旋流子、抽气泵10、回风管5再返回到布袋除尘器的主风机4中。由于本实施例的检漏仪利用了布袋除尘器2的主风机4，所以大幅度降低了抽气泵10的功率。
如果布袋除尘器2内某个滤室3中的滤袋有破损，必有大量的大于5微米的粉尘颗粒透过滤袋，烟气的粉尘质量浓度将远大于30mg/m3，大于5微米的粉尘颗粒将被旋流子有效分离。分离出来的粉尘在重力作用下落到变介电常数式电容传感器14里，电容传感器14因粉尘进入导致其电容发生改变，通过相应的测量电路和A/D转换器(测量电路板16)后，可将电容变化转换为电压变化，通过在一定范围内粉尘质量与其介电常数是呈线性变化的，利用粉尘量与其介电常数的线性关系定标，从而使输出电压直接指示粉尘量。在设定的2小时内，由测量电路板16所测出来的电压值将超过预先设定的电压值，表明滤室3有滤袋破损，与测量电路板16连接的上位机19将报警，提示有滤袋破损，抽气泵10关闭，进行换袋。
本发明实施例提供的电容传感式布袋除尘器检漏仪具有以下优点：
1、本发明实施例根据排放出来的烟气中是否有较大颗粒的出现，来判断布袋除尘器2是否有滤袋破漏现象。采用旋流子将抽出的少量含尘气体进行气固分离，如果布袋除尘器2的滤袋破漏，气流中必有较大颗粒的粉尘。采用旋流子将较大颗粒的粉尘分离出来，使粉尘落入变介电常数式电容传感器内，导致电容发生变化，通过相应的测量电路和A/D转换器后，可将电容变化转换为电压变化，通过在一定范围内粉尘质量与其介电常数是呈线性变化的，利用粉尘量与其介电常数的线性关系定标，从而使输出电压直接指示粉尘量。故不存在检漏误报现象、可靠性高。
2、本发明实施例通过抽气管电磁阀1与布袋除尘器2中的滤室3相连接，排气管9通过抽气泵10和回风管5与主风机4的入口管相连接，故本发明的能耗低、噪声小。
3、本发明实施例使用变介电常数式平板电容传感器14，即使用电容传感方法进行检漏，故不存在探头污染问题；另外使用电容传感方法可对粉尘实现定量和定性分析，并且维护工作量小。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种电容传感式布袋除尘器检漏仪，其特征在于：包括M个与布袋除尘器(2)中滤室(3)对应的抽气管电磁阀(1)、进气管电磁阀(6)、旋流子、抽气泵(10)、回风管(5)、变介电常数式平板电容传感器(14)、测量电路板(16)、清灰电磁阀(18)及上位机(19)，M个抽气管电磁阀(1)的一端分别与布袋除尘器(2)中对应的滤室(3)相互联通，M个抽气管电磁阀(1)的另一端通过进气管电磁阀(6)与旋流子的进气管(8)连接，旋流子的排气管(9)通过抽气泵(10)和回风管(5)与布袋除尘器(2)的主风机(4)的入口管连接，旋流子的下灰管(13)位于变介电常数式平板电容传感器(14)正上方，变介电常数式平板电容传感器(14)安装在盒体(15)中，旋流子的下灰管(13)与盒体(15)密封联接，变介电常数式平板电容传感器(14)与测量电路板(16)电性连接，清灰电磁阀(18)通过管道安装在平板电容传感器(14)的两块极板之间，测量电路板(16)、M个抽气管电磁阀(1)、进气管电磁阀(6)和清灰电磁阀(18)分别与上位机(19)电性连接，变介电常数式平板电容传感器(14)为长28.5mm、高20mm的两块铜板平行构成，极板间距为5mm。
2.如权利要求1所述的电容传感式布袋除尘器检漏仪，其特征在于：所述旋流子包括进气管(8)、排气管(9)、旋流筒(11)、旋流锥(12)和下灰管(13)，旋流筒(11)是内径为30～60mm的圆筒体，进气管(8)固定安装在旋流筒(11)上，排气管(9)固定安装在旋流筒(11)的顶板中心，旋流锥(12)的上端安装在旋流筒(11)上，旋流锥(12)的下端口与下灰管(13)密封联接。
3.如权利要求2所述的电容传感式布袋除尘器检漏仪，其特征在于：旋流锥(12)的上端位于旋流筒(11)筒体高的2/3～3/4处。
4.如权利要求2所述的电容传感式布袋除尘器检漏仪，其特征在于：进气管(8)和排气管(9)的内径为10～20mm，排气管(9)插入旋流筒(11)的深度为进气管(8)的直径的1～1.2倍。
5.如权利要求1所述的电容传感式布袋除尘器检漏仪，其特征在于：测量电路板(16)用于将变介电常数式平板电容传感器(14)的电容变化转换为指示进入变介电常数式平板电容传感器(14)的粉尘量的电压变化，并将转换后的电压值传送至上位机(19)，当测量电路板(16)传送的电压值超过预先设定的电压值时，上位机(19)提示报警。
6.如权利要求1所述的电容传感式布袋除尘器检漏仪，其特征在于：所述上位机(19)内安装有检漏软件，所述检漏软件的主流程为：
(1)上位机(19)开机；
(2)程序初始化；
(3)显示当前状态：显示所有电磁阀为闭合状态，显示检漏起始时间T0；
(4)设定检漏参数和电磁阀开闭顺序：设定变介电常数式平板电容传感器(14)的初始输出电压值U0，变介电常数式平板电容传感器(14)的报警电压值Ut，设定滤室(3)的检漏周期P，清灰时间T1，检漏时间T2，滤室(3)的检漏周期P＝T1+T2；设定各个电磁阀开、闭顺序，设定每个抽气管电磁阀1的编号：Fj，j＝1，2，……，j，……，M；M为抽气管电磁阀1总数，M＝4～30，抽气管电磁阀1总数等于滤室数量；
(5)开启检漏按钮，抽气泵10启动；
T＝T0＝0，清灰电磁阀(18)开，进气管电磁阀(6)关，第一个抽气管电磁阀Fj开启，j＝1，进入第一个滤室3检漏周期；
(6)上位机(19)显示计时器状态和电磁阀的开、闭状态；
如果T＜T1，清灰持续进行；如果T＝T1，进气管电磁阀(6)开启，清灰电磁阀(18)关闭，进入第一个滤室(3)的检漏时段T2；
如果T＝P＝T1+T2，检漏结束，检漏时间归零，即T＝T0＝0，此时，清灰电磁阀(18)开，进气管电磁阀(6)关，第二个滤室(3)的抽气管电磁阀Fj开启，j＝2，进入第二个滤室(3)检漏周期；
依次进入第三个、第四个、……、第M个滤室(3)检漏周期；
如果j＝M+1，令j＝1，则重新进入第一个滤室(3)检漏周期，依次循环；
其中，在第j个滤室(3)检漏周期中，如果变介电常数式平板电容传感器(14)的输出电压U<Ut，检漏继续进行；如果平板电容传感器(14)的输出电压U＝Ut，上位机(19)显示当前抽气管电磁阀Fj为故障状态，表明第j个滤室(3)有漏袋，上位机(19)报警，抽气泵(10)关闭。
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| 用电容传感器测量煤粉喷吹系统的固相浓度;归柯庭等;《石油工业技术监督》;19990430;第15卷(第4期);第4-6页 * |
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