CN106771340A - 一种差压式测量装置 - Google Patents
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Abstract
本申请的目的是提供一种差压式测量装置，包括：S型皮托管，以及带动S型皮托管运动的移动装置，所述移动装置包括传动齿条和齿轮，和/或滚筒，所述S型皮托管和传动齿条固定连接。所述差压式测量装置还包括，驱动齿轮运转的电机以及与电机连接的PLC控制系统。本申请基于PLC控制系统与机械式逐点循环测量，达到在线多点差压流速测量的目的。与人工皮托管差压法流速测量相比，减小了测量误差，提高了工作效率，更能满足烟气流速监测考核指标的要求。
Description
技术领域
本申请涉及环境监测技术领域，尤其涉及一种差压式测量装置。
背景技术
近年来，国家颁布了严格的环保排放法规，烟气流速作为“节能减排”的重要监测依据，流速测量设备的精度要求越来越高。国内烟气流速的测量方法中，皮托管法和热平衡法为点式测量，超声波法为线式测量，三者均为湿基流速。我国主要安装的为皮托管差压法，一般的，皮托管流速测量技术在直管段不能充分满足要求的情况下，测量不具有代表性。
作为环保监管部门，传统烟气流速的测量采取人工皮托管差压法。如图1所示，测试第一测点快结束时仪器蜂鸣器鸣叫10秒，比对操作人员根据采样枪上的记号快速平移到下一测点位置，时刻保持采样枪水平放置，按照这种方法，逐点测量5个测试断面的差压平均值，得到一组差压平均值。根据多次测量结果，得出速度场系数，来修正在线仪表。然而，对于国家重点监控企业安装的固定污染源烟气CEMS的比对监测，每年至少4次，每季度至少1次，固定污染源烟气CEMS的入网验收，168小时之后，还有1次。那么多次的手工比对测试，在线流速仪表无法做到每次都能满足测量考核指标的要求。并且由于要求皮托管采样枪水平放置，所以，在做流速比对采样时，虽然规范测试人员的操作方法，仍无法避免人为因素造成流速测量误差。而环保监管部门的手工比对结果，直接决定着在线烟气监测系统的合格与否。
现有标准的在线S型皮托管流量计是：单根S型皮托管作为取压装置，通过正压侧取压管和负压侧取压管测得差压值，再通过微差压变送器转换为电流值。如图2所示，S型皮托管经过法兰3，固定在烟囱/烟道，经过S型皮托管的正压取压管2和负压取压管1测量的差压值，经过正压侧反吹电磁阀6和负压侧反吹电磁阀7，连接至微差压变送器8，通过微差压变送器8将差压信号转换为电流信号，最终由差压值计算出烟气流量。其中4和5接反吹压缩空气。上述在线S型皮托管流量计的局限性在于只能测量处于烟道/烟囱内部某一点位的差压值，在直管段不能充分满足要求，在流场分布不均的情况下，单点差压测量值不具有代表性，误差较大。而且这种在线皮托管差压法测量单点，与人工皮托管差压法流速测量多个断面的流速平均值相比，无法达到人工比对监测的考核指标要求。
综上，现有皮托管法测量烟气流速存在：手工操作效率低、误差大，在线单点测量不具有代表性，无法满足监测考核指标等缺点。
发明内容
本申请的一个目的是提供一种差压式测量装置，解决现有皮托管法测量烟气流速存在的手工操作效率低、误差大，在线单点测量不具有代表性，无法满足监测考核指标的问题。
根据本申请的一个方面，提供了一种差压式测量装置，该装置包括：
S型皮托管，以及带动S型皮托管运动的移动装置，所述移动装置包括传动齿条和齿轮，和/或滚筒，所述S型皮托管和传动齿条固定连接。
进一步地，上述差压式测量装置中，所述齿轮上下对称设置，或滚筒上下对称设置，或齿轮与滚筒上下对称设置。
进一步地，上述差压式测量装置中，还包括：驱动齿轮运转的电机。
进一步地，上述差压式测量装置中，还包括：与电机连接的PLC控制系统。
进一步地，上述差压式测量装置中，所述PLC控制系统，具体用于在S型皮托管进入或退出烟道的过程中，触发所述电机带动S型皮托管移动，进行断面逐点位测量。
进一步地，上述差压式测量装置中，所述PLC控制系统通过其内置时钟，控制S型皮托管在各个断面点位的测量时间。
进一步地，上述差压式测量装置中，所述PLC控制系统通过其内置计数器，控制S型皮托管在断面点位之间的移动距离。
进一步地，上述差压式测量装置中，所述PLC控制系统，通过改变电机的供电电极，实现电机的正反转，进而实现S型皮托管进入和退出烟道的动作。
进一步地，上述差压式测量装置中，还包括：与S型皮托管连接的微差压变送器。
进一步地，上述差压式测量装置中，所述S型皮托管通过一软管与微差压变送器连接。
进一步地，上述差压式测量装置中，所述软管呈可伸缩螺旋状设置。
进一步地，上述差压式测量装置中，还包括：滚轮，具体用于对S型皮托管和传动齿条形成定位作用。
进一步地，上述差压式测量装置中，还包括：放置移动装置的固定装置。
进一步地，上述差压式测量装置中，所述固定装置呈两端敞口的槽型设置。
进一步地，上述差压式测量装置中，还包括：支撑固定装置的支撑装置。
进一步地，上述差压式测量装置中，所述S型皮托管和传动齿条通过焊接固定连接。
与现有技术相比，本申请提供的差压式测量装置，包括：S型皮托管，以及带动S型皮托管运动的移动装置，所述移动装置包括传动齿条和齿轮，和/或滚筒，所述S型皮托管和传动齿条固定连接。本申请利用机械式逐点循环测量达到多点差压流速测量的目的，减小测量误差，能满足烟气流速监测考核指标的要求。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1示出现有技术中采用人工皮托管差压法测量烟气流速的结构示意图；
图2示出现有技术中在线S型皮托管流量计的结构安装示意图；
图3示出根据本发明一个方面的差压式测量装置的主视图；
图4示出根据本发明一个方面的差压式测量装置的侧视图；
图5示出根据本发明一个方面的差压式测量装置的俯视图；
图6示出根据本发明一个方面的差压式测量装置的PLC控制系统控制电机带动S型皮托管移动的工作示意图；
图7示出根据本发明一个方面的差压式测量装置的PLC控制系统控制电机正反转的电路图；
附图标记：
1支撑装置，2支撑架，3传动齿条，4S型皮托管，5敞口U型槽，6齿轮，7电机，8微差压变送器，9PLC控制系统，10滚筒，11滚轮，12软管；
附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
下面结合附图对本申请作进一步详细描述。
根据本申请的一个方面，提供一种差压式测量装置，该装置包括：
S型皮托管，以及带动S型皮托管运动的移动装置，所述移动装置包括传动齿条和齿轮，和/或滚筒，所述S型皮托管和传动齿条固定连接。具体的，所述S型皮托管和传动齿条通过焊接固定连接。
本申请利用机械式逐点循环测量达到多点差压流速测量的目的，减小测量误差，能满足烟气流速监测考核指标的要求。
进一步地，上述差压式测量装置中，所述齿轮上下对称设置，或滚筒上下对称设置，或齿轮与滚筒上下对称设置。本申请实施例所述滚筒不仅可以达到输送S型皮托管运动的目的，而且可以减小摩擦。
进一步地，上述差压式测量装置中，还包括：驱动齿轮运转的电机，以及与电机连接的PLC控制系统。所述PLC控制系统，具体用于在S型皮托管进入或退出烟道的过程中，触发所述电机带动S型皮托管移动，进行断面逐点位测量。
本申请运用S型皮托管差压流速测量器件，基于PLC控制系统和机械式逐点循环测量，作为在线差压流速的测量装置，将现有技术中的单点S型皮托管差压测量方式改进为逐点循环测量差压，为污染物排放企业提供了一种可选择的烟气流速测量装置。
进一步地，上述差压式测量装置中，所述PLC控制系统通过其内置时钟，控制S型皮托管在各个断面点位的测量时间。
进一步地，上述差压式测量装置中，所述PLC控制系统通过其内置计数器，控制S型皮托管在断面点位之间的移动距离。
进一步地，上述差压式测量装置中，所述PLC控制系统，通过改变电机的供电电极，实现电机的正反转，进而实现S型皮托管进入和退出烟道的动作。
进一步地，上述差压式测量装置中，还包括：与S型皮托管连接的微差压变送器。所述S型皮托管通过一软管与微差压变送器连接。所述软管呈可伸缩螺旋状设置。
本申请软管是具有弹性的可伸缩的螺旋状设置的软管，以便于S型皮托管的伸缩运动。
进一步地，上述差压式测量装置中，还包括：滚轮，具体用于对S型皮托管和传动齿条形成定位作用。
进一步地，上述差压式测量装置中，还包括：放置移动装置的固定装置。所述固定装置呈两端敞口的槽型设置。
进一步地，上述差压式测量装置中，还包括：支撑固定装置的支撑装置。
如图3至图5所示，为本发明提供的一种差压式测量装置的具体实施例，其中，所述支撑装置1上安装支撑架2，所述支撑装置1内可放置微差压变送器8和PLC控制系统9；在所述支撑架2上放置有供传动齿条3和S型皮托管4穿过的固定装置，所述固定装置为一敞口U型槽5。所述S型皮托管4和传动齿条3固定连接；在所述传动齿条3上方设有带动传动齿条3运动的电机同轴齿轮6；所述电机同轴齿轮6连接一电机7；所述电机7与PLC控制系统9连接；所述微差压变送器8通过一软管12与S型皮托管4连接。
具体的，所述电机7可通过螺丝固定在敞口U型槽5外一侧，与电机同轴齿轮6连接。
本申请实施例，PLC控制系统9触发电机7工作，电机7通过电机同轴齿轮6，带动所述传动齿条3运动，所述S型皮托管4与所述传动齿条3固定在一起，进而带动所述S型皮托管4进入或退出烟道运动。
本申请由于S型皮托管与传动齿条固定，避免了类似手工皮托管差压法流速测量，因持枪角度造成的人为因素误差。本申请实施例基于PLC控制系统与机械式逐点循环测量达到在线多点差压流速测量的目的，减小测量误差，能满足烟气流速监测考核指标的要求。
进一步地，上述实施例中，还包括：设置于传动齿条3上方的滚轮11，具体用于对传动齿条3和S型皮托管4形成定位作用。本申请实施例中滚轮11的设置，可防止传动齿条3和S型皮托管4在进入或退出烟道的过程中，出现一端下沉，一端上翘的现象。
进一步地，上述实施例中，所述敞口U型槽5底部设有输送S型皮托管4和传动齿条3的传动滚筒10。本申请实施例传动滚筒10的设置，可减小摩擦，方便S型皮托管4和传动齿条3的运动。
进一步地，上述实施例中，所述PLC控制系统9，具体用于在S型皮托管4进入或退出烟道的过程中，触发所述电机7带动S型皮托管4移动，进行断面逐点位测量。
本申请实施例运用S型皮托管差压流速测量器件，基于PLC控制系统和机械式逐点循环测量，作为在线差压流速的测量装置，将现有技术中的单点S型皮托管差压测量方式改进为逐点循环测量差压，为污染物排放企业提供了一种可选择的烟气流速测量装置。
具体的，如图6所示，根据本申请一个方面的差压式测量装置的PLC控制系统控制电机带动S型皮托管移动的工作过程如下：
在S型皮托管进入烟道的过程中，在第1点测量15分钟，之后由PLC控制器触发所述电机，带动S型皮托管移动到第2点测量15分钟，依次测量5个断面点位的差压流速平均值，完成S型皮托管进入烟道方向的逐点测量。
在S型皮托管退出烟道的过程中，同样逐点各个断面测量15分钟，依次完成5个断面点位的差压流速平均值测量以后，S型皮托管退回到最初的测量位置。至此，完成进入烟道方向和退出烟道方向的一次循环测量，然后，再开始下一轮循环测量。
本申请通过逐点位循环测量，测量精度高，误差小，为固定污染源烟气CEMS调试和验收，以及环保监管部门的季度比对，提供可靠的烟气流速测量结果。本申请逐点循环测量过程全自动化，有效提高了S型皮托管差压式流量计的测量精度。
进一步地，上述实施例中，所述PLC控制系统9通过其内置时钟，控制S型皮托管4在各个断面点位的测量时间。
本申请实施例可通过PLC控制系统的内置时钟来精准控制各个断面点位的测量时间。本申请单点断面测量时间由PLC控制系统的内置时钟控制，单点断面测量时间更精确。
进一步地，上述实施例中，所述PLC控制系统9通过其内置计数器，控制S型皮托管4在断面点位之间的移动距离。
本申请实施例S型皮托管在各断面点位之间的移动距离，通过PLC控制系统的内置计数器来完成，精确控制断面点位之间的移动距离。本申请各断面点位之间的移动距离，由PLC控制系统的内置计数器控制，比手工测试人员靠肉眼观察，更精准，效率更高。
进一步地，上述实施例中，所述PLC控制系统9，通过改变电机7的供电电极，实现电机7的正反转，进而实现S型皮托管4进入和退出烟道的动作。
如图7所示，本申请PLC控制系统通过其内置时间继电器触发输出点Q，来控制中间继电器，电机的供电由常闭触点变为常开触点，通过改变电机的供电电极，来实现电机的正反转，进而实现S型皮托管进入和退出烟道的动作。
进一步地，上述差压式测量装置中，所述PLC控制系统，可优选的采用西门子S7-200小型PLC，成本低廉。
可选的，上述差压式测量装置中，所述电机采用12V直流电机。
本申请基于PLC控制系统与机械式逐点循环测量，达到在线多点差压流速测量的目的。与人工皮托管差压法流速测量相比，减小了测量误差，提高了工作效率，更能满足烟气流速监测考核指标的要求。此外，本申请与热导式和超声波法流量计相比，节省成本；与矩阵式差压流量计相比，安装、维护更方便，更容易实现。
综上，本申请运用最常见、最普通的S型皮托管差压流速测量器件，基于PLC控制系统与机械式逐点循环测量差压，作为在线差压流速的测量装置，完全与人工S型皮托管差压法的测量相匹配，但与人工皮托管差压法相比，本申请测量精度更高，误差更小。本申请将单点S型皮托管差压测量方式改为逐点循环测量差压，为污染物排放企业提供了一种可选择的烟气流速测量方式，为固定污染源烟气CEMS调试和验收，以及环保监管部门的季度比对，提供可靠的烟气流速测量结果。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本申请内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。装置权利要求中陈述的多个单元或装置也可以由一个单元或装置通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。
Claims (16)
1.一种差压式测量装置，其特征在于，包括：
S型皮托管，以及带动S型皮托管运动的移动装置，所述移动装置包括传动齿条和齿轮，和/或滚筒，所述S型皮托管和传动齿条固定连接。
2.根据权利要求1所述的差压式测量装置，其特征在于，所述齿轮上下对称设置，或滚筒上下对称设置，或齿轮与滚筒上下对称设置。
3.根据权利要求1或2所述的差压式测量装置，其特征在于，还包括：驱动齿轮运转的电机。
4.根据权利要求3所述的差压式测量装置，其特征在于，还包括：与电机连接的PLC控制系统。
5.根据权利要求4所述的差压式测量装置，其特征在于，所述PLC控制系统，具体用于在S型皮托管进入或退出烟道的过程中，触发所述电机带动S型皮托管移动，进行各断面逐点位测量。
6.根据权利要求5所述的差压式测量装置，其特征在于，所述PLC控制系统通过其内置时钟，控制S型皮托管在各个断面点位的测量时间。
7.根据权利要求5所述的差压式测量装置，其特征在于，所述PLC控制系统通过其内置计数器，控制S型皮托管在断面点位之间的移动距离。
8.根据权利要求6或7所述的差压式测量装置，其特征在于，所述PLC控制系统，通过改变电机的供电电极，实现电机的正反转，进而实现S型皮托管进入和退出烟道的动作。
9.根据权利要求1或2或4所述的差压式测量装置，其特征在于，还包括：与S型皮托管连接的微差压变送器。
10.根据权利要求9所述的差压式测量装置，其特征在于，所述S型皮托管通过一软管与微差压变送器连接。
11.根据权利要求10所述的差压式测量装置，其特征在于，所述软管呈可伸缩螺旋状设置。
12.根据权利要求1或2或4所述的差压式测量装置，其特征在于，还包括：滚轮，具体用于对S型皮托管和传动齿条形成定位作用。
13.根据权利要求1或2或4所述的差压式测量装置，其特征在于，还包括：放置移动装置的固定装置。
14.根据权利要求13所述的差压式测量装置，其特征在于，所述固定装置呈两端敞口的槽型设置。
15.根据权利要求13所述的差压式测量装置，其特征在于，还包括：支撑固定装置的支撑装置。
16.根据权利要求1所述的差压式测量装置，其特征在于，所述S型皮托管和传动齿条通过焊接固定连接。
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