CN108918470A - 一种基于光电检测的除尘布袋破袋定位方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于光电检测的除尘布袋破袋定位方法，包括：LD激光器，输出相干光能量，准直透镜，能将来自孔径栏中每一点的光线变成一束平行的准直光柱，温度电流控制器，工作环境的温度变化，在开关内部发生改变，从而改变电流大小，雪崩二极管探测电路，激光通信中使用的光敏元件，接收会聚透镜，用于接收LD激光器发出的光能量，工控机，对监测定位过程中各元件进行检测与控制，本发明涉及布袋除尘器检测技术领域。该基于光电检测的除尘布袋破袋定位方法，达到了对布袋除尘器内部进行灰尘定位检测的目的，更加方便的对机器内部进行检测，精确定位，提高检测定位的效率，减少工人的工作量，降低检测的成本。

Description

一种基于光电检测的除尘布袋破袋定位方法
技术领域
本发明涉及布袋除尘器检测技术领域，具体为一种基于光电检测的除尘布袋破袋定位方法。
背景技术
近年来，我国大气环境污染十分严重，因各种废气污染导致雾霾天气频繁出现，已严重影响人们的生活和工作。在水泥行业，袋式除尘器技术是一种传统的除尘技术，但也存在一些不足之处：一是滤袋的破损，且破损始终伴随其整个生命周期；二是袋式除尘器相对电除尘器的阻力大，系统风机电耗高，环保装备也要节能降耗，为了解决因除尘器整体换袋导致的运行成本升高的问题，最开始采用人工检漏的方法来代替定期更换布袋，可是这种方法却在无形之中增加了工人的劳动量。目前检测布袋除尘器内部的灰尘浓度工人的工作量大，且检测成本高，检测效率低下。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于光电检测的除尘布袋破袋定位方法，解决了检测布袋除尘器内部的灰尘浓度工人的工作量大，且检测成本高，检测效率低下的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于光电检测的除尘布袋破袋定位方法，包括：
LD激光器，输出相干光能量；
准直透镜，能将来自孔径栏中每一点的光线变成一束平行的准直光柱；
温度电流控制器，工作环境的温度变化，在开关内部发生改变，从而改变电流大小；
雪崩二极管探测电路，激光通信中使用的光敏元件，在以硅或锗为材料制成的光电二极管的P-N结上加上反向偏压后，射入的光被P-N结吸收后会形成光电流；
接收会聚透镜，是中间厚、周边薄的一种透镜，即凸透镜，它具有会聚光的能力，用于接收LD激光器发出的光能量；
工控机，对监测定位过程中各元件进行检测与控制。
优选的，所述LD激光器的输入端接收温度电流控制器发出的信号，所述准直透镜的输入端接收LD激光器的输出端发射出的激光，所述接收会聚透镜的接收端接收准直透镜输出端传输过来的激光，所述雪崩二极管探测电路接收会聚透镜内部的光信号，所述雪崩二极管探测电路的信号输出端将信号发送到工控机的信号输入端。
一种基于光电检测的除尘布袋破袋定位方法，其特征在于：所述LD激光器的光束通过含尘气体时，光通量将发生变化，对于单一分散度的灰尘,光通量符合朗伯-比尔定理:
其中：
F——透过含尘气体后的光通量；
FO——原始光通量；
L——光束在含尘气体中通过的长度；
N——单位体积分子数；
r——灰尘粒子半径；
K——灰尘的消光系数,K与灰尘的颜色关系较大，当灰尘的种类不变时，K值不变；
当L与K为定值，且灰尘的浓度很小时，(1)式可写成：
F＝FO(1-KNCr2L) (2)
即光通量的改变与灰尘的颗粒尺寸和单位体积内的颗粒数的乘积成线性关系，所以当测量了透过净气中的光通量的变化后，也就间接反映了灰尘量的变化，光通量的改变与灰尘的颗粒尺寸和单位体积内的颗粒数的乘积即灰尘浓度。
一种基于光电检测的除尘布袋破袋定位方法，包括以下步骤：
(1)LD激光器透过准直透镜将激光发射出去，当管道或烟道中有气体通过时，透过气体的光通量发生变化，而光通量的变化与光电池输出的毫伏数一一对应；
(2)接收会聚透镜的接收端接收准直透镜输出端传输过来的激光，雪崩二极管探测电路接收会聚透镜内部的光信号，雪崩二极管探测电路的信号输出端将信号发送到工控机，步骤(1)中的毫伏数送入雪崩二极管探测电路，雪崩二极管探测电路就能显示含量的大小及变化发送到工控机内部；
(3)若布袋破损，净气中的含尘量就会迅速增加，当增加到规定的上限值时，报警器报警，可通知操作人员进行处理。
优选的，所述LD激光器输入电压为220V电源经过稳压器稳压变为12V的电压。
优选的，所述LD激光器发射装置和接收会聚透镜的装置内从保护玻璃到管道或烟道内壁之间总称连接管，所述连接管长度为700mm,连接管内径为35mm，即连接管的长度与内径之比为20∶1。
优选的，所述工控机设定零点时，减少外界因素的影响，使设定的零点接近实际零点。
(三)有益效果
本发明提供了一种基于光电检测的除尘布袋破袋定位方法。具备以下有益效果：
该基于光电检测的除尘布袋破袋定位方法，通过光通量的改变与灰尘的颗粒尺寸和单位体积内的颗粒数的乘积成线性关系，所以，当测量了透过净气中的光通量的变化后,也就间接反映了灰尘量的变化，光通量的改变与灰尘的颗粒尺寸和单位体积内的颗粒数的乘积即灰尘浓度，达到了对布袋除尘器内部进行灰尘定位检测的目的，更加方便的对机器内部进行检测，精确定位，提高检测定位的效率，减少工人的工作量，降低检测的成本。
附图说明
图1为本发明工作原理的示意图；
图2为本发明布袋孔和激光源的结构示意图；
图3为本发明灰尘浓度变量的线性图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种基于光电检测的除尘布袋破袋定位方法，包括：
LD激光器，输出相干光能量；
准直透镜，能将来自孔径栏中每一点的光线变成一束平行的准直光柱；
温度电流控制器，工作环境的温度变化，在开关内部发生改变，从而改变电流大小；
雪崩二极管探测电路，激光通信中使用的光敏元件，在以硅或锗为材料制成的光电二极管的P-N结上加上反向偏压后，射入的光被P-N结吸收后会形成光电流；
接收会聚透镜，是中间厚、周边薄的一种透镜，即凸透镜，它具有会聚光的能力，用于接收LD激光器发出的光能量；
工控机，对监测定位过程中各元件进行检测与控制。
LD激光器的输入端接收温度电流控制器发出的信号，准直透镜的输入端接收LD激光器的输出端发射出的激光，接收会聚透镜的接收端接收准直透镜输出端传输过来的激光，雪崩二极管探测电路接收会聚透镜内部的光信号，雪崩二极管探测电路的信号输出端将信号发送到工控机的信号输入端。
一种基于光电检测的除尘布袋破袋定位方法，其特征在于：LD激光器的光束通过含尘气体时，光通量将发生变化，对于单一分散度的灰尘,光通量符合朗伯-比尔定理:
其中：
F——透过含尘气体后的光通量；
FO——原始光通量；
L——光束在含尘气体中通过的长度；
N——单位体积分子数；
r——灰尘粒子半径；
K——灰尘的消光系数,K与灰尘的颜色关系较大，当灰尘的种类不变时，K值不变；
当L与K为定值，且灰尘的浓度很小时，(1)式可写成：
F＝FO(1-KNCr2L) (2)
即光通量的改变与灰尘的颗粒尺寸和单位体积内的颗粒数的乘积成线性关系，所以当测量了透过净气中的光通量的变化后，也就间接反映了灰尘量的变化，光通量的改变与灰尘的颗粒尺寸和单位体积内的颗粒数的乘积即灰尘浓度。
一种基于光电检测的除尘布袋破袋定位方法，包括以下步骤：
(1)LD激光器透过准直透镜将激光发射出去，当管道或烟道中有气体通过时，透过气体的光通量发生变化，而光通量的变化与光电池输出的毫伏数一一对应；
(2)接收会聚透镜的接收端接收准直透镜输出端传输过来的激光，雪崩二极管探测电路接收会聚透镜内部的光信号，雪崩二极管探测电路的信号输出端将信号发送到工控机，步骤(1)中的毫伏数送入雪崩二极管探测电路，雪崩二极管探测电路就能显示含量的大小及变化发送到工控机内部；
(3)若布袋破损，净气中的含尘量就会迅速增加，当增加到规定的上限值时，报警器报警，可通知操作人员进行处理。
LD激光器输入电压为220V电源经过稳压器稳压变为12V的电压。
LD激光器发射装置和接收会聚透镜的装置内从保护玻璃到管道或烟道内壁之间总称连接管，连接管长度为700mm,连接管内径为35mm，即连接管的长度与内径之比为20∶1，对于一根水平地装在烟道上,其轴线垂直于气流方向而一端又是封闭的盲管,沉积灰粒不会超过距离管口4倍管径的深度，灰尘不会扩散并凝结在距管口16倍的管壁上。
工控机设定零点时，减少外界因素的影响，使设定的零点接近实际零点，仪器的真正零点是在管道中没有灰尘,电压没有波动,强光灯泡发出的光通量全部被硅光电池接收时,通过数显表上的调零电位器使显示为零。但是,实际上是办不到的，就是在检修的时候,也会有极少量的灰尘漂浮,另外,电压的波动,电磁信号的干扰,都会引起零点的变化，因此,我们在设定零点时,尽量减少外界因素的影响,使设定的零点接近实际零点。
在使用时选用硅光电池,硅光电池的直径为25mm。扩散结构类型半导体器件,使用温度为-55～110℃。在此温度范围内光电池转换成毫伏信号与其接收的光通量成线性关系。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下。由语句“包括一个......限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素”。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种基于光电检测的除尘布袋破袋定位方法，其特征在于：包括：
LD激光器，输出相干光能量；
准直透镜，能将来自孔径栏中每一点的光线变成一束平行的准直光柱；
温度电流控制器，工作环境的温度变化，在开关内部发生改变，从而改变电流大小；
雪崩二极管探测电路，激光通信中使用的光敏元件，在以硅或锗为材料制成的光电二极管的P-N结上加上反向偏压后，射入的光被P-N结吸收后会形成光电流；
接收会聚透镜，是中间厚、周边薄的一种透镜，即凸透镜，它具有会聚光的能力，用于接收LD激光器发出的光能量；
工控机，对监测定位过程中各元件进行检测与控制。
2.根据权利要求1所述的一种基于光电检测的除尘布袋破袋定位方法，其特征在于：所述LD激光器的输入端接收温度电流控制器发出的信号，所述准直透镜的输入端接收LD激光器的输出端发射出的激光，所述接收会聚透镜的接收端接收准直透镜输出端传输过来的激光，所述雪崩二极管探测电路接收会聚透镜内部的光信号，所述雪崩二极管探测电路的信号输出端将信号发送到工控机的信号输入端。
3.一种基于光电检测的除尘布袋破袋定位方法，其特征在于：所述LD激光器的光束通过含尘气体时，光通量将发生变化，对于单一分散度的灰尘,光通量符合朗伯-比尔定理:
其中：
F——透过含尘气体后的光通量；
FO——原始光通量；
L——光束在含尘气体中通过的长度；
N——单位体积分子数；
r——灰尘粒子半径；
K——灰尘的消光系数,K与灰尘的颜色关系较大，当灰尘的种类不变时，K值不变；
当L与K为定值，且灰尘的浓度很小时，(1)式可写成：
F＝FO(1-KNCr2L) (2)
即光通量的改变与灰尘的颗粒尺寸和单位体积内的颗粒数的乘积成线性关系，所以当测量了透过净气中的光通量的变化后，也就间接反映了灰尘量的变化，光通量的改变与灰尘的颗粒尺寸和单位体积内的颗粒数的乘积即灰尘浓度。
4.一种基于光电检测的除尘布袋破袋定位方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)LD激光器透过准直透镜将激光发射出去，当管道或烟道中有气体通过时，透过气体的光通量发生变化，而光通量的变化与光电池输出的毫伏数一一对应；
(2)接收会聚透镜的接收端接收准直透镜输出端传输过来的激光，雪崩二极管探测电路接收会聚透镜内部的光信号，雪崩二极管探测电路的信号输出端将信号发送到工控机，步骤(1)中的毫伏数送入雪崩二极管探测电路，雪崩二极管探测电路就能显示含量的大小及变化发送到工控机内部；
(3)若布袋破损，净气中的含尘量就会迅速增加，当增加到规定的上限值时，报警器报警，可通知操作人员进行处理。
5.根据权利要求4所述的一种基于光电检测的除尘布袋破袋定位方法，其特征在于：所述LD激光器输入电压为220V电源经过稳压器稳压变为12V的电压。
6.根据权利要求4所述的一种基于光电检测的除尘布袋破袋定位方法，其特征在于：所述LD激光器发射装置和接收会聚透镜的装置内从保护玻璃到管道或烟道内壁之间总称连接管，所述连接管长度为700mm,连接管内径为35mm，即连接管的长度与内径之比为20∶1。
7.根据权利要求4所述的一种基于光电检测的除尘布袋破袋定位方法，其特征在于：所述工控机设定零点时，减少外界因素的影响，使设定的零点接近实际零点。
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