CN106644999B - 一种磨煤机用双气室一氧化碳浓度实时检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种磨煤机用双气室一氧化碳浓度实时检测装置，发射盒内设置有透镜固定法兰，所述透镜固定法兰前端设置有红外光源，后端设置有准直透镜；所述接收盒上设置有旋转电磁铁，接收盒内设置有限位块，所述限位块上设置有汇聚透镜；所述旋转电磁铁末端设置有切光片，切光片末端设置有热释电红外探测器，热释电红外探测器设置在汇聚透镜上方；所述气室由钢板间隔为测量气室、参考气室，所述钢板一端与准直透镜相连接，另一端与汇聚透镜相连接。本设计改进了测量区的光路及结构设计，加入实时修正调零功能，减小调零时间，确保测量有效值，保证测量CO的浓度数值准确稳定。
Description
技术领域
本发明涉及一种磨煤机用双气室一氧化碳浓度实时检测装置，属于一氧化碳检测技术领域。
背景技术
磨煤机是火力电厂锅炉燃烧制粉系统的核心设备，其排放的锅炉烟气中，CO是重要的组成部分，如果磨煤机CO浓度过高，遇到高温或者机械摩擦的火花会燃烧甚至爆炸。现场实时监测CO气体浓度对于锅炉安全运行、煤粉优化燃烧及环境保护都有重要作用，但CO在锅炉烟气中的含量较低，对其浓度的检测较为困难。
目前，国内检测CO浓度方法众多，其中主要方法是电化学法及单气室的红外吸收法。电化学法因其成本低廉，在工业生产中得到应用，但电化学法受周围环境影响大，化学电池不但与待测气体发生氧化还原反应，与其他气体也同样发生反应，从而影响CO浓度的测量。单气室的红外吸收法检测气体浓度相对稳定，灵敏度高，受周围环境的影响较小，由于是单气室，标定时候需要将测量气室中的CO排空，比较耗时，亟待改进。基于目前现状，急需一款采用非分散红外吸收法技术的双气室CO浓度检测装置，新加入实时修正调零功能，改进测量区的光路及结构设计，保证测量CO含量的浓度数值准确稳定。
发明内容
目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种磨煤机用双气室一氧化碳浓度实时检测装置。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种磨煤机用双气室一氧化碳浓度实时检测装置，包括：发射盒、接收盒、气室，所述发射盒内设置有透镜固定法兰，所述透镜固定法兰前端设置有红外光源，后端设置有准直透镜；所述接收盒上设置有旋转电磁铁，接收盒内设置有限位块，所述限位块上设置有汇聚透镜；所述旋转电磁铁末端设置有切光片，切光片末端设置有热释电红外探测器，热释电红外探测器设置在汇聚透镜上方；所述气室由钢板间隔为测量气室、参考气室，所述钢板一端与准直透镜相连接，另一端与汇聚透镜相连接；所述切光片上的热释电红外探测器可在测量气室、参考气室对应的汇聚透镜上方转动。
作为优选方案，还包括工艺孔，所述测量气室的气室壁上设置有工艺孔，用于擦拭气室玻璃或透镜。
作为优选方案，还包括云母加热板，所述气室外壁设置有云母加热板，用于升高气室内气体温度。
作为优选方案，气室内壁粗糙度设置为Ra＝0.5μm。
作为优选方案，气室中钢板厚度设置为2.5mm。
一氧化碳浓度检测方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一：将参考气室内充满氮气，启动旋转电磁铁，将切光片处于限位块的下边缘，切光片上热释电红外探测器对准参考气室上方的汇聚透镜，红外光源产生红外辐射，经准直透镜汇聚成平行的红外光，红外光通过汇聚透镜照射在热释电红外探测器自带的两个窄带滤光片上，两个窄带滤光片滤波波段分别与CO气体、空气的波段相对应，滤光后，测量出CO浓度为0ppm对应的实际出射光强为I1；
步骤二：将测量气室内充满氮气，启动旋转电磁铁，将切光片处于限位块的上边缘，切光片上热释电红外探测器对准测量气室上方的汇聚透镜，测量出CO浓度为0ppm对应的实际出射光强为I2；
步骤三：根据公式，分别将I1、I2代入上式，由于CO浓度为0ppm，求得
步骤四：当温度发生变化时，重复步骤一、二、三，完成系数α计算，并将测量气室内充入代测气体，测得出射光强为I2’,通过系数α计算参考气室出射光强为I1’，I1’＝I2’×α,将I1’代入公式中，求得参数b，实现快速标定零点；
步骤五：根据步骤四中的参数b、测量气室内出射光强为I2’，求得测量气室内CO浓度。
有益效果：本发明提供的一种磨煤机用双气室一氧化碳浓度实时检测装置，改进了测量区的光路及结构设计，加入实时修正调零功能，减小调零时间，确保测量有效值，保证测量CO的浓度数值准确稳定；气室两侧采用云母片加热，不易损坏，热效率高，升温速度快，能够整体均匀加热，安装维护简单方便。增加气室的工艺孔，可以手动擦拭测量气室两端的镜片，保持两侧镜片的洁净，便于设备的维护保养。
附图说明
图1为本发明的俯视图；
图2为气室的剖视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1、图2所示，一种磨煤机用双气室一氧化碳浓度实时检测装置由发射盒1、接收盒2、气室3组成。气室3由一个2.5mm的钢板33间隔为测量气室31、参考气室32，为减小杂散光的干扰，两个气室内壁都进行了流体抛光表面处理；表面处理后粗糙度通常可达到Ra＝0.5μm，更好的保证了测量精度。
发射盒1内设置有透镜固定法兰4，将红外光源5与准直透镜6装在透镜固定法兰4上，确保准直透镜6与红外光源5的中心轴位置一致，尽可能的减小测量误差。
接收盒2上安装有旋转电磁铁7，接收盒2内安装有限位块8，限位块8上安装有汇聚透镜9；发射盒1与接收盒2之间连接有气室3，准直透镜6与汇聚透镜9中心设置在同一轴线上，气室3内的钢板33两端分别与准直透镜6与汇聚透镜9的中心点相连接。旋转电磁铁7末端设置有切光片10，切光片10上设置有热释红外探测器11。
气室3的两侧安装有云母加热板12，替换原有的电阻加热，电阻焊接比较麻烦且焊接处易断裂，由于电阻不能直接安装到气室两侧，而是先安装到铝板上，再固定于气室上，加热效果比较慢；采用云母片加热，将云母板直接锁紧到气室两侧，稳定性高，寿命长，速度快，且能够整体均匀加热，安装维护方便。
考虑到个别电厂工况特别差，过滤装置脏且未及时更换，气源脏、有湿气会影响到测量室的镜片，在测量气室31两端上气壁上开设有工艺孔34，可以用来手动擦拭气室的玻璃，保持测量的数值准确，尽可能减小维修带来的不便。测量气室31气壁上还设置有进气管35，出气管36，作为烟道气体的进入口。
测量时，连续光谱红外光源经过准直透镜会聚成平行光穿过测量气室，汇聚透镜，红外光束分别被热释电红外探测器上的两个窄带滤光片滤波，其中一个与CO气体吸收波段相对应，另一个与空气吸收波段相对应，在经过滤光片滤波后，再由热释电红外探测器来检测。当需要标定时，不需要将测量气室吹扫干净，直接通过旋转电磁铁切换，旋转电磁铁根据电磁吸合原理，采用斜面结构，在通电吸合时，借助斜面使其产生角度旋转，输出无轴向位移的转矩，具体旋转角度准确动作可靠，吸合快捷的优点；旋转电磁铁通电吸合后，切光片正好抵住限位块的下边缘，热释电红外探测器处于参考气室的一端。这样，热释电红外探测器在旋转电磁铁的作用下，轮流切换到测量气室与参考气室，热释电红外探测器交替地接收通过测量气室的红外光源和通过参考气室的红外光源。
一氧化碳浓度检测方法，目前单通道的红外吸收法检测仪计算CO浓度的算法都是基于朗伯比尔定律，计算CO浓度的公式如下：
c为气体浓度，I0为气体入射光强，I为当前的气体出射光强，b为常量，实验可测得。测得的kλ为气体吸收系数，l为光程。对于已知待测气体和一个环境确定的系统而言，kλ和l都为常数，因此气体浓度仅与气体入射光强和出射光强的对数值有关。
由于大部分探测器都采用的是热释电红外探测器，热释电红外探测器会受温度影响，CO气体浓度为零时对应的气体出射光强I会改变，所以实际测量时需要每过一段时间对常数b进行修正。
实际操作方法如下：
步骤一：将参考气室内充满氮气，启动旋转电磁铁，将切光片处于限位块的下边缘，切光片上热释电红外探测器对准参考气室上方的汇聚透镜，红外光源产生红外辐射，经准直透镜汇聚成平行的红外光，红外光通过汇聚透镜照射在热释电红外探测器自带的两个窄带滤光片上，两个窄带滤光片滤波波段分别与CO气体、空气的波段相对应，滤光后，测量出CO浓度为0ppm对应的实际出射光强为I1；
步骤二：将测量气室内充满氮气，启动旋转电磁铁，将切光片处于限位块的上边缘，切光片上热释电红外探测器对准测量气室上方的汇聚透镜，测量出CO浓度为0ppm对应的实际出射光强为I2；
步骤三：根据公式，分别将I1、I2代入上式，由于CO浓度为0ppm，求得
步骤四：当温度发生变化时，重复步骤一、二、三，完成系数α计算，并将测量气室内充入代测气体，测得出射光强为I2’,通过系数α计算参考气室出射光强为I1’，I1’＝I2’×α,将I1’代入公式中，求得参数b，实现快速标定零点；
步骤五：根据步骤四中的参数b、测量气室内出射光强为I2’，求得测量气室内CO浓度。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一氧化碳浓度检测方法，其特征在于：包括：实时检测装置；
所述实时检测装置，包括：发射盒、接收盒、气室，其特征在于：所述发射盒内设置有透镜固定法兰，所述透镜固定法兰前端设置有红外光源，后端设置有准直透镜；所述接收盒上设置有旋转电磁铁，接收盒内设置有限位块，所述限位块上设置有汇聚透镜；所述旋转电磁铁末端设置有切光片，切光片末端设置有热释电红外探测器，热释电红外探测器设置在汇聚透镜下方；所述气室由钢板间隔为测量气室、参考气室，所述钢板一端与准直透镜相连接，另一端与汇聚透镜相连接；所述切光片上的热释电红外探测器可在测量气室、参考气室对应的汇聚透镜上方转动；
所述检测方法，包括如下步骤：
步骤一：将参考气室内充满氮气，启动旋转电磁铁，将切光片处于限位块的下边缘，切光片上热释电红外探测器对准参考气室上方的汇聚透镜，红外光源产生红外辐射，经准直透镜汇聚成平行的红外光，红外光通过汇聚透镜照射在热释电红外探测器自带的两个窄带滤光片上，两个窄带滤光片滤波波段分别与CO气体、空气的波段相对应，滤光后，测量出CO浓度为0ppm对应的实际出射光强为I1；
步骤二：将测量气室内充满氮气，启动旋转电磁铁，将切光片处于限位块的上边缘，切光片上热释电红外探测器对准测量气室上方的汇聚透镜，测量出CO浓度为0ppm对应的实际出射光强为I2；
步骤三：根据公式，分别将I1、I2代入上式，由于CO浓度为0ppm，求得
步骤四：当温度发生变化时，重复步骤一、二、三，完成系数α计算，并将测量气室内充入待测气体，测得出射光强为I2’,通过系数α计算参考气室出射光强为I1’，I1’＝I2’×α,将I1’代入公式中，求得参数b，实现快速标定零点；
步骤五：根据步骤四中的参数b、测量气室内出射光强为I2’，求得测量气室内CO浓度。
2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于：还包括工艺孔，所述测量气室的气室壁上设置有工艺孔，用于擦拭气室玻璃或透镜。
3.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于：还包括云母加热板，所述气室外壁设置有云母加热板，用于升高气室内气体温度。
4.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于：气室内壁粗糙度设置为Ra＝0.5μm。
5.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于：气室中钢板厚度设置为2.5mm。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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