CN105807793A

CN105807793A - 一种除尘管道尘气流量调整系统

Info

Publication number: CN105807793A
Application number: CN201610348751.1A
Authority: CN
Inventors: 王满
Original assignee: Acre Coking and Refractory Engineering Consulting Corp MCC
Priority date: 2016-05-24
Filing date: 2016-05-24
Publication date: 2016-07-27

Abstract

本发明涉及一种除尘管道尘气流量调整系统，包括筒体、尘气流量调节单元、压差检测单元和控制单元，所述筒体安装在除尘管道上，筒体内设尘气流量调节单元，筒体外设压差检测单元，压差检测单元的输出端通过控制单元连接尘气流量调节单元的控制端。本发明可以在线实时监测除尘管道内的尘气流量，并根据需要进行快速、有效的调整，使除尘系统达到设计的理想状态，保障除尘系统安全、稳定、可靠地运行，保护生产环境；同时，还可以通过对各尘源处除尘管道内尘气流量的测量及调整，得到该处除尘的最佳控制流量，为设计和生产积累宝贵的实测数据，逐步实现设计和生产的优化。

Description

一种除尘管道尘气流量调整系统

技术领域

本发明涉及气体流量调节技术领域，尤其涉及一种除尘管道尘气流量调整系统。

背景技术

除尘系统是用于对工业生产过程中各种含尘污染源进行控制和净化的有效手段。除尘系统的设计应该是在对各含尘污染源的散发强度、粉尘特性充分了解的基础上，根据理论计算和实践经验，确定能够有效控制每个含尘污染源的最佳控制尘气量，再结合系统设备和各含尘污染源的空间位置最终确定最优的管路、设备布置和选型。

在实际开工后的调整和生产运行中，除尘系统由于工程建设过程中因其它原因涉及的方案修改或因实际生产运行工况与设计工况存在较大差异，往往会出现系统偏离设计状态运行的现象。具体表现为有的含尘污染源不能得到有效控制，有些管道因实际尘气流速过高而快速磨啄损坏，有些管道因实际尘气流速过低而导致粉尘在管道中沉降集聚，造成管道堵塞，使得除尘系统对含尘污染源失去有效控制，除尘效果差，仍然会造成生产环境的污染。

由于除尘系统通常需要同时控制多个含尘污染源，系统管路分支多、结构复杂，在系统运行时对管路内尘气流量的调整相互干扰、相互影响，调整的手段也仅限于对各分支管路上设置的手动或电动调节阀的调节，调节的结果只能参照对各含尘污染源的控制效果，因此除尘系统的尘气流量调节需要不断反复地尝试和观察，耗费大量人力和时间。即便如此，也很难得到预期的良好效果。

发明内容

本发明提供了一种除尘管道尘气流量调整系统，可以在线实时监测除尘管道内的尘气流量，并根据需要进行快速、有效的调整，使除尘系统达到设计的理想状态，保障除尘系统安全、稳定、可靠地运行，保护生产环境；同时，还可以通过对各尘源处除尘管道内尘气流量的测量及调整，得到该处除尘的最佳控制流量，为设计和生产积累宝贵的实测数据，逐步实现设计和生产的优化。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种除尘管道尘气流量调整系统，包括筒体、尘气流量调节单元、压差检测单元和控制单元，所述筒体安装在除尘管道上，筒体内设尘气流量调节单元，筒体外设压差检测单元，压差检测单元的输出端通过控制单元连接尘气流量调节单元的控制端。

所述筒体两端具有与除尘管道相配合的口径，尘气流量调节单元为节流体，通过手动或电动调节，节流体可改变其在筒体内的位置或形状，并通过改变筒体尘气流入端/尘气流出端的面积调节尘气流量。

所述压差检测单元由压力检测接口、连接管及压差检测元件组成；压力检测接口设于筒体两端与除尘管道口径相同的直管段上，分别通过连接管与压差检测元件连接；压差检测元件的信号输出端连接控制单元。

所述控制单元为单片机或PLC；控制单元用于将压差检测单元检测到的筒体两端静压差利用尘气流量计算公式计算出尘气流量，并根据需要将计算结果向调整操作人员实时反馈，或直接控制尘气流量调节单元进行尘气流量的调节；所述尘气流量计算公式为：

Q = \frac{P i}{4} \times D^{2} \times \sqrt{\frac{2 \times Δ P}{ρ \cdot ξ}}

式中：Q-尘气流量，m³/s；

Pi-圆周率；

D-除尘管道内径，mm；

ΔP-尘气流量调节单元两端的静压差，Pa；

ρ-尘气密度，kg/m³；

ξ-尘气流量调节单元的局部阻力系数。

所述压差检测元件为压力传感器、倾斜压力计或U型压力计。

所述压力检测接口为金属短管，金属短管的中心轴线与除尘管道中心轴线垂直，金属短管插入除尘管道内的端面与除尘管道内壁平齐。

所述控制单元具有数据存贮及数据传输功能，通过有线或无线传输方式连接上一级控制系统，控制单元另外连接显示屏。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)可以在线实时监测除尘管道内的尘气流量，并根据需要进行快速、有效的调整，使除尘系统达到设计的理想状态，保障除尘系统安全、稳定、可靠地运行，保护生产环境；

2)可以通过对各尘源处除尘管道内尘气流量的测量及调整，得到该处除尘的最佳控制流量，为设计和生产积累宝贵的实测数据，逐步实现设计和生产的优化。

3)结构简单，安装使用方便，成本低；

4)特别适用于对处在开工调试和生产运行状态下的除尘系统进行快速、有效地调整，使其达到设计理想状态。

附图说明

图1是本发明所述除尘管道内尘气流量调整系统与除尘管道连接关系示意图。

图2是本发明所述除尘管道内尘气流量调整系统的结构示意图。

图中：1.筒体2.尘气流量调节单元3.压差检测单元4.控制单元21.节流体22.手动或电动操作器31.压力检测接口32.连接管33.压差检测元件5.除尘管道

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

如图1及图2所示，本发明所述一种除尘管道尘气流量调整系统，包括筒体1、尘气流量调节单元2、压差检测单元3和控制单元4，所述筒体1安装在除尘管道5上，筒体1内设尘气流量调节单元2，筒体1外设压差检测单元3，压差检测单元3的输出端通过控制单元4连接尘气流量调节单元2的控制端。

所述筒体1两端具有与除尘管道5相配合的口径，尘气流量调节单元2为节流体，通过手动或电动调节，节流体可改变其在筒体1内的位置或形状，并通过改变筒体1尘气流入端/尘气流出端的面积调节尘气流量。

所述压差检测单元3由压力检测接口31、连接管32及压差检测元件33组成；压力检测接口31设于筒体1两端与除尘管道5口径相同的直管段上，分别通过连接管32与压差检测元件33连接；压差检测元件33的信号输出端连接控制单元4。

所述控制单元4为单片机或PLC；控制单元4用于将压差检测单元3检测到的筒体1两端静压差利用尘气流量计算公式计算出尘气流量，并根据需要将计算结果向调整操作人员实时反馈，或直接控制尘气流量调节单元2进行尘气流量的调节；所述尘气流量计算公式为：

Q = \frac{P i}{4} \times D^{2} \times \sqrt{\frac{2 \times Δ P}{ρ \cdot ξ}}

式中：Q-尘气流量，m³/s；

Pi-圆周率；

D-除尘管道内径，mm；

ΔP-尘气流量调节单元两端的静压差，Pa；

ρ-尘气密度，kg/m³；

ξ-尘气流量调节单元的局部阻力系数。

所述压差检测元件33为压力传感器、倾斜压力计或U型压力计。

所述压力检测接口31为金属短管，金属短管的中心轴线与除尘管道5中心轴线垂直，金属短管插入除尘管道5内的端面与除尘管道5内壁平齐。

所述控制单元4具有数据存贮及数据传输功能，通过有线或无线传输方式连接上一级控制系统(如电脑)，控制单元4另外连接显示屏。

本发明所述一种除尘管道尘气流量调整系统的工作原理是：压差检测单元3对筒体1两端的静压差进行检测，控制单元4根据压差检测单元检测3到的静压差信息利用相应的尘气流量计算公式计算出尘气流量，并根据需要将计算结果通过现场显示、通知等方式向调整操作人员实时反馈，操作人员根据反馈结果对照设计要求手动完成对除尘管道5内的尘气流量的调整。也可通过在控制单元4中预设尘气流量调整目标值，自动控制尘气流量调节单元2完成对除尘管道5内尘气流量的调整。

节流体一侧具有与筒体1两端相配合的特定形状，如图2中的节流体相对筒体1的尘气流入端的形状为锥体，其靠近尘气流入端时尘气流入的截面变小，相反，当其远离尘气流入端时尘气流入的截面变大；通过调整筒体1尘气流入端的截面面积，引起尘气流动速度的改变，并对尘气流动形成一定阻力，从而实现对尘气流量的调整。这种调整方式也同样适用于筒体1的尘气流出端。

如图1所示，当除尘管道5内的尘气流经本发明所述的尘气流量调节装置时，尘气流量调节装置会对气流产生一定的阻力。假设尘气流量调节装置筒体1前后与除尘管道5连接处为断面A(尘气流入端)和断面B(尘气流出端)，尘气从断面A经过尘气流量调节装置流向断面B，根据流体力学的相关理论，则有下式成立：

Δ P = P_{A} - P_{B} + \frac{ρ \cdot {V_{A}}^{2}}{2} - \frac{ρ \cdot {V_{B}}^{2}}{2} - - - (1)

公式(1)中：

ΔP-气体流经尘气流量调节装置时损失的能量，即阻力，Pa；

VA、VB-尘气在断面A和断面B处的流速，m/s；

PA、PB-尘气在断面A和断面B处的压力，Pa；

Ρ-尘气的密度，kg/m3；

若尘气流量调节装置前后的口径是一样的，那么VA＝VB，上式简化为：

ΔP＝PA-PB(2)

对于ΔP来说，当尘气调节装置的长度远小于除尘管道5的长度时，可忽略摩擦阻力损失，则ΔP可近似地认为是尘气流量调节装置的局部阻力；则尘气流量调节装置的局部阻力可用下式表示：

Δ P = ξ \cdot \frac{ρ \cdot V^{2}}{2} - - - (3)

公式(3)中：

V-尘气在除尘管道5中的流速，m/s；

ξ-尘气流量调节装置的局部阻力系数；

根据公式(2)和公式(3)，可得到：

V = \sqrt{\frac{2 \cdot (P_{A} - P_{B})}{ρ \cdot ξ}} - - - (4)

在公式(4)中，ξ取决于尘气流量调节装置的结构和调节后的状态，对于某个具体的尘气流量调节装置，是可以通过测量和标定得到的。而P_A-P_B可使用压力检测装置测量确定。因此，使用公式(4)，就可以计算出流经尘气流量调节装置的气流速度，也就可以计算出流经尘气流量调节装置的尘气流量了。

压差检测单元3测量的数据可通过数据线自动传递给控制单元4，结合除尘管道5内尘气的温度、密度等参数(可通过设置相应的传感器或人工输入到控制单元4内)，按照尘气流量计算公式计算出尘气流量，根据需要将计算结果通过现场显示、通知等方式向调整操作人员实时反馈，操作人员将根据反馈结果对照设计要求对除尘管道5内的尘气流量及时调整(通过手动操作器22)，或通过在控制单元4中预设尘气流量调整目标值，自动控制尘气流量调节单元2(通过电动操作器22)完成对除尘管道5内尘气流量的调整。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种除尘管道尘气流量调整系统，其特征在于，包括筒体、尘气流量调节单元、压差检测单元和控制单元，所述筒体安装在除尘管道上，筒体内设尘气流量调节单元，筒体外设压差检测单元，压差检测单元的输出端通过控制单元连接尘气流量调节单元的控制端。

2.根据权利要求1所述的一种除尘管道尘气流量调整系统，其特征在于，所述筒体两端具有与除尘管道相配合的口径，尘气流量调节单元为节流体，通过手动或电动调节，节流体可改变其在筒体内的位置或形状，并通过改变筒体尘气流入端/尘气流出端的面积调节尘气流量。

3.根据权利要求1所述的一种除尘管道尘气流量调整系统，其特征在于，所述压差检测单元由压力检测接口、连接管及压差检测元件组成；压力检测接口设于筒体两端与除尘管道口径相同的直管段上，分别通过连接管与压差检测元件连接；压差检测元件的信号输出端连接控制单元。

4.根据权利要求1所述的一种除尘管道尘气流量调整系统，其特征在于，所述控制单元为单片机或PLC；控制单元用于将压差检测单元检测到的筒体两端静压差利用尘气流量计算公式计算出尘气流量，并根据需要将计算结果向调整操作人员实时反馈，或直接控制尘气流量调节单元进行尘气流量的调节；所述尘气流量计算公式为：

Q = \frac{P i}{4} \times D^{2} \times \sqrt{\frac{2 \times Δ P}{ρ \cdot ξ}}

式中：Q-尘气流量，m³/s；

Pi-圆周率；

D-除尘管道内径，mm；

ΔP-尘气流量调节单元两端的静压差，Pa；

ρ-尘气密度，kg/m³；

ξ-尘气流量调节单元的局部阻力系数。

5.根据权利要求3所述的一种除尘管道尘气流量调整系统，其特征在于，所述压差检测元件为压力传感器、倾斜压力计或U型压力计。

6.根据权利要求3所述的一种除尘管道尘气流量调整系统，其特征在于，所述压力检测接口为金属短管，金属短管的中心轴线与除尘管道中心轴线垂直，金属短管插入除尘管道内的端面与除尘管道内壁平齐。

7.根据权利要求1或3或4所述的一种除尘管道尘气流量调整系统，其特征在于，所述控制单元具有数据存贮及数据传输功能，通过有线或无线传输方式连接上一级控制系统，控制单元另外连接显示屏。