CN107843529A - 一种粉尘环境浓度监测系统 - Google Patents

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盛旭华
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume, or surface-area of porous materials
    • G01N15/06Investigating concentration of particle suspensions

Abstract

本发明涉及一种爆炸性粉尘环境用的粉尘浓度监测技术领域,具体指一种爆炸性粉尘环境用浓度监测系统;包括监测中心和粉尘防爆型粉尘浓度监测系统,所述监测中心与粉尘防爆型粉尘浓度监测系统通过以太网网络连接,粉尘防爆型粉尘浓度监测系统包括若干粉尘质量泵,粉尘质量泵的进出口上分别设有采样管和排放管,采样管和排放管分别与主管道连接,所述采样管上设有前置滤分装置;本发明结构合理,符合粉尘防爆安全要求,通过泵吸式粉尘质量泵进行取样和风压补偿技术,受粉尘流速和生产环境的干扰较小,可与现有粉尘处理工艺设备兼容,实时监控工艺设备中的爆炸性粉尘浓度,可有效预防和减少粉尘爆炸事故发生,提高企业生产安全性。

Description

一种粉尘环境浓度监测系统
技术领域
本发明涉及工贸企业粉尘爆炸预防与防护技术领域,具体指一种爆炸性粉尘环境用浓度监测系统。
背景技术
目前国际标准和国标规定的点火源有电火花、机械火花、静电、辐射源等13种,传统的防止出现点火源技术包括粉尘防爆电气设备、防静电、无火花材料,已不能满足国际标准和国标规定的粉尘防爆技术规定。随着电磁能、超声波源、激光或其他连续波源的广泛推广和应用,在发挥技术优越性的同时也产生了不可预知的安全隐患,为了更好地保障存在粉尘爆炸危险场所的安全生产,需采取相应的防爆技术措施。
西方发达国家粉尘防爆产品制造企业德国STAHL、美国COOPER等生产的产品已综合考虑电火花防爆、静电防爆、光辐射防爆、超声波辐射防爆、电磁波辐射防爆等。国内制造企业如华荣、飞策、新黎明等仅考虑电气防爆、机械防爆和静电防爆技术措施。防止形成爆炸性粉尘云的有效措施是控制粉尘浓度在爆炸下限以下,国际上和国内生产的防爆粉尘浓度检测仪适用于爆炸性环境中粉尘或呼吸尘浓度(mg/m3)的定点采样测量,无法实时在线监控气力输送管道、运输系统和通风除尘系统的爆炸性粉尘浓度(g/m3)。
目前市场上可用于连续检测密闭系统内粉尘浓度的粉尘浓度检测仪器,主要采用光散射法、光吸收法、摩擦电法、绝对质量浓度采样法(过滤式测尘)、相对浓度测定法、电容法、β射线法、超声波法、微波法等,这些测量方式易受工作环境的制约影响,其测量数据不是偏差较大就是应用上有局限性,不能够满足实时在线监测;而且这些方法用于不可燃粉尘且洁净空间环境下的粉尘浓度检测,未采取电气防爆、静电防爆、光、声、磁辐射防爆等技术措施,是非防爆型产品,不能用于爆炸性粉尘浓度的在线监测及预警。
因此,现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足,提供一种结构合理、防爆性好、环境适应性强、检测准确的粉尘环境浓度监测系统。
为了实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
本发明所述的一种爆炸性粉尘环境用浓度监测系统,包括监测中心和粉尘防爆型粉尘浓度监测系统,所述监测中心与粉尘防爆型粉尘浓度监测系统通过以太网网络连接,粉尘防爆型粉尘浓度监测系统包括若干粉尘质量泵,粉尘质量泵的进出口上分别设有采样管和排放管,采样管和排放管分别与主管道连接,所述采样管上设有前置滤分装置。
根据以上方案,所述粉尘质量泵包括质量转换泵和风筒,风筒内设有可转动的叶轮,质量转换泵的转子轴与叶轮传动连接,采样管和排放管分别与风筒两侧的进出口密封连接。
根据以上方案,所述叶轮的叶片数为N,N为大于的奇数,叶轮和风筒均为不锈钢制作。
根据以上方案,所述前置滤分装置包括滤筒,采样管上设有分断器,滤筒装配在分断器的接口上。
根据以上方案,所述前置滤分装置包括转向器和高压气管,转向器设于分断器的一侧,转向器的转子轴上设有水平连杆,水平连杆的两端均设有滤筒;所述高压气管设于转向器的一侧,水平连杆一端的滤筒装配在分断器上时,水平连杆另一端的滤筒与高压气管的气嘴对应设置。
根据以上方案,所述滤筒内设有至少两层过滤层,且顶层过滤层的网孔直径为500μm。
根据以上方案,还包括管道压力监测系统,管道压力监测系统与监测中心通过以太网网络连接,管道压力监测系统包括若干设置在主管道内的传感部。
本发明有益效果为:本发明结构合理,通过泵吸式粉尘质量泵进行取样和风压补偿技术,不受粉尘流速和生产环境的干扰,可与现有粉尘处理设备兼容,实时监控环境中爆炸性粉尘浓度,防爆性能好,可有效提高企业生产安全性。
附图说明
图1是本发明的一种爆炸性粉尘环境用浓度监测系统部分结构示意图;
图2是本发明的粉尘质量泵结构示意图;
图3是本发明的前置滤分装置结构示意图;
图4是本发明的整体布局结构示意图。
图中:
1、监测中心;2、粉尘质量泵;3、滤筒;11、管道压力监测系统;12、主管道;21、采样管;22、排放管;23、;24、风筒;25、叶轮;31、转向器;32、水平连杆;33、分断器;34、高压气管。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明的技术方案进行说明。
如图1所示,本发明所述的一种爆炸性粉尘环境用浓度监测系统,包括监测中心1和粉尘防爆型粉尘浓度监测系统,所述监测中心1与粉尘防爆型粉尘浓度监测系统通过以太网网络连接,粉尘防爆型粉尘浓度监测系统包括若干粉尘质量泵2,粉尘质量泵2的进出口上分别设有采样管21和排放管22,采样管21和排放管22分别与主管道12连接,所述采样管21上设有前置滤分装置;所述监测中心1通过粉尘质量泵2完成自动采样,对若干采样点进行在线监测,监测中心1和粉尘防爆型粉尘浓度监测系统基于以太网网络布线进行数据传输,避免电磁波辐射造成的爆炸风险;检测中心1的服务器对数据进行汇总、整理和分析,并发布在人机交互界面,实时显示环境中的粉尘瞬时浓度、平均浓度并提供分析报表和风险提示;所述泵吸取样空气经过前置滤分装置分离颗粒直径在500μm以上的非爆颗粒,在各种复杂环境中的均可以准确地进行爆炸粉尘浓度监测。
所述粉尘质量泵2包括质量转换泵23和风筒24,风筒24内设有可转动的叶轮25,质量转换泵23的转子轴与叶轮25传动连接,采样管21和排放管22分别与风筒24两侧的进出口密封连接;所述粉尘质量泵2的叶轮25的输出功率与阻力成线性关系,因此叶轮25的输出功率反映了粉尘的浓度信息,输出功率的实时变化反映了粉尘的浓度变化;所述粉尘质量泵2的电路设计根据实时检测获得输出功率电信号,再对其进行放大运算处理,从而测得空气中的粉尘含量,突破现有的粉尘浓度监测原理,适合爆炸性粉尘工业环境中的监测应用。
所述叶轮25的叶片数为N,N为大于2的奇数,叶轮25和风筒24均为不锈钢制作,所述奇数片的叶轮25可降低共振情况,提高检测精确性;所述粉尘质量泵2主体采用304不锈钢制作以保证正常工作时不积聚静电,从而在综合考虑电火花、静电放电、无火花材料、摩擦生热等防爆问题的基础上,解决在爆炸性粉尘工作环境中粉尘浓度信号采样问题。。
所述前置滤分装置包括滤筒3,采样管21上设有分断器33,滤筒3装配在分断器33的接口上;传统的粉尘浓度检测方法,不适用于工业现场肮脏作业环境,如果现场粉尘颗粒大小不一,直径在500μm以上的粉尘颗粒不易发生爆炸,如果不过滤掉,其测量结果未反映真实的爆炸性粉尘浓度;所述滤筒3将空气中颗粒较大的粉尘过滤后,粉尘质量泵2对空气中所含的爆炸性颗粒粉尘进行检测,有效筛分粉尘颗粒可真是反应易燃易爆粉尘颗粒的浓度,提高检测精度以避免预警失效。
所述前置滤分装置包括转向器31和高压气管34,转向器31设于分断器33的一侧,转向器31的转子轴上设有水平连杆32,水平连杆32的两端均设有滤筒3;所述高压气管34设于转向器31的一侧,水平连杆32一端的滤筒3装配在分断器33上时,水平连杆32另一端的滤筒3与高压气管34的气嘴对应设置;所述转向器31带动两个滤筒3水平转动以互相切换,滤筒3内设有至少两层过滤层,且顶层过滤层的网孔直径为500μm;滤筒3对空气中所含的大颗粒粉尘过滤后,允许500微米以下的粉尘颗粒通过,而高压气管34同时对另一个滤筒3进行清洁,取出粘附在过滤层上的粉尘颗粒。
还包括管道压力监测系统11,管道压力监测系统11与监测中心1通过以太网网络连接,管道压力监测系统11包括若干设置在主管道12内的传感部;所述管道压力监测系统11用于扣除干扰风压对粉尘质量泵2输出功率的影响;理想情况下,在没有风压时得到的质量泵输出功率值是真实反映粉尘浓度信息的,测出此种情况下功率值作为基准值。然后在保证粉尘浓度不变的情况下,逐步增大风压,测量相应的输出功率值,在功率测量值与实际风压之间可得出一个线性关系式:Ptrue=Pmeasure+aW+b,式中Ptrue是在没有风压情况下输出的真实功率值,Pmeasure在不同风压下测得的输出功率值,W是风压,a、b是待求参数,a称风压补偿系数;则Ptrue-Pmeasure=aW+b,在保证粉尘浓度不变、无风压的情况下测得质量泵输出功率Ptrue是定值,改变风压W的情况下,得到一组质量泵输出功率测量值Pmeasure,由此计算出一组(Ptrue-Pmeasure),采用最小二乘法计算得到参数a、b值。在实际应用中,安装压力传感器,测出实际风压值,在程序中根据公式Ptrue=Pmeasure+aW+b算出质量泵真实功率输出,从而进一步计算得到粉尘浓度值。
以上所述仅是本发明的较佳实施方式,故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰,均包括于本发明专利申请范围内。

Claims (7)

1.一种爆炸性粉尘环境用浓度监测系统,包括监测中心(1)和粉尘防爆型粉尘浓度监测系统,其特征在于:所述监测中心(1)与粉尘防爆型粉尘浓度监测系统通过以太网网络连接,粉尘防爆型粉尘浓度监测系统包括若干粉尘质量泵(2),粉尘质量泵(2)的进出口上分别设有采样管(21)和排放管(22),采样管(21)和排放管(22)分别与主管道(12)连接,所述采样管(21)上设有前置滤分装置。
2.根据权利要求1所述的粉尘防爆型粉尘环境浓度监测系统,其特征在于:所述粉尘质量泵(2)包括质量转换泵(23)和风筒(24),风筒(24)内设有可转动的叶轮(25),质量转换泵(23)的转子轴与叶轮(25)传动连接,采样管(21)和排放管(22)分别与风筒(24)两侧的进出口密封连接。
3.根据权利要求2所述的粉尘防爆型粉尘环境浓度监测系统,其特征在于:所述叶轮(25)的叶片数为N,N为大于2的奇数,叶轮(25)和风筒(24)均为不锈钢制作。
4.根据权利要求1所述的粉尘防爆型粉尘环境浓度监测系统,其特征在于:所述前置滤分装置包括滤筒(3),采样管(21)上设有分断器(33),滤筒(3)装配在分断器(33)的接口上。
5.根据权利要求4所述的粉尘防爆型粉尘环境浓度监测系统,其特征在于:所述前置滤分装置包括转向器(31)和高压气管(34),转向器(31)设于分断器(33)的一侧,转向器(31)的转子轴上设有水平连杆(32),水平连杆(32)的两端均设有滤筒(3);所述高压气管(34)设于转向器(31)的一侧,水平连杆(32)一端的滤筒(3)装配在分断器(33)上时,水平连杆(32)另一端的滤筒(3)与高压气管(34)的气嘴对应设置。
6.根据权利要求4或5所述的粉尘防爆型粉尘环境浓度监测系统,其特征在于:所述滤筒(3)内设有至少两层过滤层,且顶层过滤层的网孔直径为500μm。
7.根据权利要求1所述的一种爆炸性粉尘环境用浓度监测系统,其特征在于:还包括管道压力监测系统(11),管道压力监测系统(11)与监测中心(1)通过以太网网络连接,管道压力监测系统(11)包括若干设置在主管道(12)内的传感部。
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