CN111351549A - 一种除尘器灰斗料位高度在线测量装置及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
一种除尘器灰斗料位高度在线测量装置及其工作方法，包括检测装置、电容探针测量系统和PLC自动控制系统；检测装置包括自除尘器灰斗斗壁向下倾斜的检测管道和位于检测管道出口端的积灰盒，所述检测管道上设有吹扫管道，积灰盒上设有出灰管道，所述电容探针测量系统的电容探针插入积灰盒内，电容探针测量系统将测得数据传输PLC自动控制系统经分析与处理后，显示于显示器。本装置设计合理，安装简单，维护方便，信号准确，精度高，能够准确判断除尘器灰斗内料位情况，有很好的推广和实用价值，广泛的推广应用后会产生良好的经济效益。
Description
技术领域
本发明属于电厂设备技术领域，具体涉及一种除尘器灰斗料位高度在线测量装置及其工作方法。
背景技术
随着火电厂大气污染物排放标准中对颗粒物排放限值的逐步严格，燃煤机组配置的除尘装置的技术水平也随之升级。除尘器的稳定高效运行不仅是烟气中颗粒物达标排放的重要保证，同时也为下游环保设备的稳定达标运行提供了保证。
灰斗是除尘器中关键的一个部件，它将除尘过程中的颗粒物收集起来。长期处于工况中的除尘器一般都是连续工作，在线分室清灰，这时大量的被清理的灰尘源源不断地落入灰斗中，灰斗的容积却是有限的，所以必须在灰斗中灰尘装满之前将其清理。
除尘器中灰斗料位高度的准确测量十分重要，由于除尘器灰斗内部工作环境差，传统采用导波雷达式或压差式的料位测量装置，一旦除尘器内负压波动较大或者灰处于流化状态时，很容易导致测量不准，产生误报，对此问题目前没有很好的解决办法。未避免灰斗中满料位出现偏差，目前最常用和准确的方法是在灰斗上开检测放灰孔，定期4~8小时工人巡检，通过开启防灰孔来判断灰斗是否出现虚假料位，避免料位偏差出现灰斗满灰的事故工况，避免极端情况造成的除尘器灰斗坍塌的事故发生，解决除尘器的安全运行的隐患，此种方式浪费人工，容易错过检测期。
有鉴于此，提出本发明。
发明内容
本发明的目的是提供一种除尘器灰斗料位高度在线测量装置及其工作方法，要解决现有技术需人工巡查检测，容易错过检测期的技术问题；并解决现有技术工作效率低的问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种除尘器灰斗料位高度在线测量装置，其特征在于：包括检测装置、电容探针测量系统和PLC自动控制系统；所述检测装置包括自除尘器灰斗斗壁向下倾斜的检测管道和位于检测管道出口端的积灰盒，所述检测管道上设有吹扫管道，所述积灰盒上设有出灰管道，所述电容探针测量系统的电容探针插入积灰盒内，电容探针测量系统将测得数据传输PLC自动控制系统经分析与处理后，显示于显示器上。
进一步优选地，所述电容探针测量系统包括以下仪器：
固定电容：用于隔直流通交流；
振荡器：用于通过具有正负反馈的放大电路维持振荡，稳定输出信号；分别与固定电容和运算放大器负极电连接；
运算放大器：与电容探针一起实现运算，并放大输出信号；其正极与振荡器电连接；
整流滤波器：对运算放大器输出的调幅信号进行整流后，输出信号通过串口通信或者USB口通信接入PLC自动控制系统中；与固定电容电连接；
电容探针：插入积灰盒内，根据积灰盒内颗粒浓度的不同测得不同的电容数值；通过两个导线分别与固定电容和振荡器之间、运算放大器与整流滤波器之间电路电连接；
调零电路：串接电容探针测量系统各仪器。
进一步地，所述检测管道、吹扫管道和出灰管道上分别设有检测管道自动开关阀、吹扫管道自动开关阀和出灰管道自动开关阀，所述检测管道自动开关阀位于吹扫管道与除尘器灰斗之间的检测管道上。
进一步地，所述PLC自动控制系统包括用于控制自动开关阀的执行单元、用于处理电容探针测量系统输入数据的数据处理单元和用于总控执行单元和数据处理单元的决策控制系统，所述显示器与决策控制系统控制相连。
进一步地，所述电容探针包括针芯和包裹在针芯外的保护层，所述保护层包括内而外顺次包裹在针芯上的内屏蔽层、绝缘层和外层套筒，所述针芯伸出保护层的端部为探针检测部，保护层端部、针芯外设有用于密封保护层的环氧树脂。
此外，所述电容探针通过管接与积灰盒固定。
更加优选地，所述检测管道与垂直线夹角为0°~90°。
一种除尘器灰斗料位高度在线测量装置的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，检测开始：PLC自动控制系统定期控制检测管道上的检测管道自动开关阀打开，使除尘器灰斗上的物料通过检测管道落入积灰盒内；
步骤二，数据分析：若除尘器灰斗内物料未到达检测高度，落入积灰盒内为气体，电容值通过电容探针检测电路转化为电压信号，并传送至PLC自动控制系统中的数据处理单元，经数据处理后显示到显示器上，数值为0；
若除尘器灰斗内物料逼近检测高度，落入积灰盒内为气固混合物，电容值通过电容探针检测电路转化为电压信号，并传送至PLC自动控制系统中的数据处理单元，经数据处理后显示到显示器上，数值为0与最大值之间的定值；
若除尘器灰斗内物料超过了检测高度，落入积灰盒内应为固体，电容值通过电容探针检测电路转化为电压信号，并传送至PLC自动控制系统中的数据处理单元，经数据处理后显示到显示器上，数值为显示为最大定值。
步骤三检测结束：待数据稳定后，PLC自动控制系统控制检测管道上的检测管道自动开关阀关闭，吹扫管道与出灰管道上的吹扫管道自动开关阀和出灰管道自动开关阀打开，完成对检测管道、积灰盒和电容探针的吹扫工作，待吹扫结束后，数据处理单元接收到的电压信号返回为0，PLC自动控制系统控制吹扫管道与出灰管道上的自动开关阀关闭，完成一次检测单元。
与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果：
本发明提出了一种除尘器灰斗料位高度在线测量装置与，采用电容探针对除尘器灰斗料位高度进行实时在线监测，检测数据自动返回PLC自动控制系统，方便运行人员及时发现故障情况并采取措施，大大减少了除尘系统的坍塌。本装置设计合理，安装简单，维护方便，信号准确，精度高，能够准确判断除尘器灰斗内料位情况，有很好的推广和实用价值，广泛的推广应用后会产生良好的经济效益。
附图说明
图1为本发明一种除尘器灰斗料位高度在线测量装置的结构框图；
图2为本发明涉及的检测装置的结构示意图；
图3为本发明涉及的电容探针测量系统各仪器的串接图示。
图4为发明涉及的电容探针的结构示意图；
图5为本发明设计的电压显示图示。
附图标记：1-除尘器灰斗；2-积灰盒；3-吹扫管道；4-出灰管道；5-电容探针；51-针芯；52-内屏蔽层；53-绝缘层；54-外层套筒；55-环氧树脂；56-管接；6-检测管道；7-固定电容；8-振荡器；9-运算放大器；10-整流滤波器；11-检测管道自动开关阀；12-吹扫管道自动开关阀；13-出灰管道自动开关阀；14-执行单元；15-数据处理单元；16-决策控制系统；17-显示器。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创新特征、达成目的与功效易于明白了解，下面对本发明进一步说明。
在此记载的实施例为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本发明实施方式及本发明范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。
一种除尘器灰斗料位高度在线测量装置，从图2可以看出，包括检测装置、电容探针测量系统和PLC自动控制系统；检测装置包括自除尘器灰斗1斗壁向下倾斜的检测管道6和位于检测管道6出口端的积灰盒2，检测管道6上设有吹扫管道3，积灰盒2上设有出灰管道4，检测管道6与垂直线夹角为0°~90°；电容探针测量系统的电容探针5插入积灰盒2内，检测管道6、吹扫管道3和出灰管道4上分别设有检测管道自动开关阀11、吹扫管道自动开关阀12和出灰管道自动开关阀13，检测管道自动开关阀11位于吹扫管道3与除尘器灰斗1之间的检测管道6上，上述三种自动开关阀均由PLC自动控制系统控制，电容探针测量系统将测得数据传输PLC自动控制系统经分析与处理后，显示于显示器17上。
电容探针测量系统包括以下仪器，如图3所示，固定电容7：用于隔直流通交流；振荡器8：用于通过具有正负反馈的放大电路维持振荡，稳定输出信号；分别与固定电容7和运算放大器9负极电连接；运算放大器9：与电容探针一起实现运算，并放大输出信号；其正极与振荡器8电连接；整流滤波器10：对运算放大器9输出的调幅信号进行整流后，输出信号通过串口通信或者USB口通信接入PLC自动控制系统中；与固定电容7电连接；调零电路10：串接电容探针测量系统各仪器；
电容探针5：插入积灰盒2内，根据积灰盒2内颗粒浓度的不同测得不同的电容数值；通过两个导线分别与固定电容7和振荡器8之间、运算放大器9与整流滤波器10之间电路电连接；电容探针具体包括针芯51和包裹在针芯51外的保护层，保护层包括内而外顺次包裹在针芯51上的内屏蔽层52、绝缘层53和外层套筒54，针芯51伸出保护层的端部为探针检测部，保护层端部、针芯51外设有用于密封保护层的环氧树脂55，电容探针5通过管接56与积灰盒2固定，这种电容探针5连接于大地的外层套筒54和针芯51之间的电容量作为被测电容，利用该电容值的变化来反映它们之间的电力线因周围介质介电常数的改变而产生的变化，即探针与套管之间所形成的被测电容值会随探针与套管之间的颗粒浓度的改变而变化。
具体地，电容探针测量系统把被测位移变化转换成了电容量的变化，但这一变化量线性度差，且不便于输出或做进一步的处理，因此采用运算式转换电路，原理如图3所示。具体包括电容探针，固定电容，振荡器，运算放大器、整流滤波器、调零电路以及稳压电源。振荡器通过具有正负反馈的放大电路维持振荡，可用于稳定输出信号；运算放大器与电容探针一起实现运算，并放大输出信号；整流滤波对放大器输出的调幅信号进行整流，输出信号通过串口通信或者USB口通信接入PLC数据处理单元中；调零电路使仪器有合适的工作点，以保证最大测量范围和最好的线性，并使仪器输出能适应数据采集系统的要求。
如图1所示，PLC自动控制系统包括用于控制自动开关阀的执行单元14、用于处理电容探针测量系统输入数据的数据处理单元15和用于总控执行单元14和数据处理单元15的决策控制系统16，显示器17与决策控制系统16控制相连。
一种除尘器灰斗料位高度在线测量装置的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，检测开始：PLC自动控制系统定期控制检测管道5上的检测管道自动开关阀11打开，使除尘器灰斗1上的物料通过检测管道5落入积灰盒2内；
步骤二，数据分析：若除尘器灰斗1内物料未到达检测高度，落入积灰盒2内为气体，电容值通过电容探针检测电路转化为电压信号，并传送至PLC自动控制系统中的数据处理单元15，经数据处理后显示到显示器17上，数值为0；
若除尘器灰斗1内物料逼近检测高度，落入积灰盒2内为气固混合物，电容值通过电容探针检测电路转化为电压信号，并传送至PLC自动控制系统中的数据处理单元15，经数据处理后显示到显示器17上，显示为0与最大值之间的某一定值，具体数值反应了气固混合物中颗粒物浓度，浓度越大则值越大；
若除尘器灰斗1内物料超过了检测高度，落入积灰盒内应为固体，电容值通过电容探针检测电路转化为电压信号，并传送至PLC自动控制系统中的数据处理单元15，经数据处理后显示到显示器17上，数值显示为最大定值；
如图5所示，U=8时为固相；U=0 为气相；U随着时间来回震荡为气固流，其值可反映颗粒物浓度随时间的变化；
步骤三，检测结束：待数据稳定后，PLC自动控制系统控制检测管道5上的检测管道自动开关阀11关闭，吹扫管道3与出灰管道4上的吹扫管道自动开关阀12和出灰管道自动开关阀13打开，完成对检测管道5、积灰盒2和电容探针5的吹扫工作，待吹扫结束后，数据处理单元15接收到的电压信号返回为0，PLC自动控制系统控制吹扫管道与出灰管道上的自动开关阀关闭，完成一次检测单元。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种除尘器灰斗料位高度在线测量装置，其特征在于：包括检测装置、电容探针测量系统和PLC自动控制系统；所述检测装置包括自除尘器灰斗（1）斗壁向下倾斜的检测管道（6）和位于检测管道（6）出口端的积灰盒（2），所述检测管道（6）上设有吹扫管道（3），所述积灰盒（2）上设有出灰管道（4），所述电容探针测量系统的电容探针（5）插入积灰盒（2）内，电容探针测量系统将测得数据传输PLC自动控制系统经分析与处理后，显示于显示器（17）上。
2.如权利要求1所述的一种除尘器灰斗料位高度在线测量装置，其特征在于：所述电容探针测量系统包括以下仪器：
固定电容（7）：用于隔直流通交流；
振荡器（8）：用于通过具有正负反馈的放大电路维持振荡，稳定输出信号；分别与固定电容（7）和运算放大器（9）负极电连接；
运算放大器（9）：与电容探针一起实现运算，并放大输出信号；其正极与振荡器（8）电连接；
整流滤波器（10）：对运算放大器（9）输出的调幅信号进行整流后，输出信号通过串口通信或者USB口通信接入PLC自动控制系统中；与固定电容（7）电连接；
电容探针（5）：插入积灰盒（2）内，根据积灰盒（2）内颗粒浓度的不同测得不同的电容数值；通过两个导线分别与固定电容（7）和振荡器（8）之间、运算放大器（9）与整流滤波器（10）之间电路电连接；
调零电路（10）：串接电容探针测量系统各仪器。
3.如权利要求1所述的一种除尘器灰斗料位高度在线测量装置，其特征在于：所述检测管道（6）、吹扫管道（3）和出灰管道（4）上分别设有检测管道自动开关阀（11）、吹扫管道自动开关阀（12）和出灰管道自动开关阀（13），所述检测管道自动开关阀（11）位于吹扫管道（3）与除尘器灰斗（1）之间的检测管道（6）上。
4.如权利要求1所述的一种除尘器灰斗料位高度在线测量装置，其特征在于：所述PLC自动控制系统包括用于控制自动开关阀的执行单元（14）、用于处理电容探针测量系统输入数据的数据处理单元（15）和用于总控执行单元（14）和数据处理单元（15）的决策控制系统（16），所述显示器（17）与决策控制系统（16）控制相连。
5.如权利要求1所述的一种除尘器灰斗料位高度在线测量装置，其特征在于：所述电容探针（5）包括针芯（51）和包裹在针芯（51）外的保护层，所述保护层包括内而外顺次包裹在针芯（51）上的内屏蔽层（52）、绝缘层（53）和外层套筒（54），所述针芯（51）伸出保护层的端部为探针检测部，保护层端部、针芯（51）外设有用于密封保护层的环氧树脂（55）。
6.如权利要求5所述的一种除尘器灰斗料位高度在线测量装置，其特征在于：所述电容探针（5）通过管接（56）与积灰盒（2）固定。
7.如权利要求1所述的一种除尘器灰斗料位高度在线测量装置，其特征在于：所述检测管道（6）与垂直线夹角为0°~90°。
8.如权利要求1~7任意一项所述的一种除尘器灰斗料位高度在线测量装置的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，检测开始：PLC自动控制系统定期控制检测管道（5）上的检测管道自动开关阀（11）打开，一般地，设置每1~2h检测管道自动开关阀（11）打开一次，使除尘器灰斗（1）上的物料通过检测管道（5）落入积灰盒（2）内；
步骤二，数据分析：若除尘器灰斗（1）内物料未到达检测高度，落入积灰盒（2）内为气体，电容值通过电容探针检测电路转化为电压信号，并传送至PLC自动控制系统中的数据处理单元（15），经数据处理后显示到显示器（17）上，数值为0；
若除尘器灰斗（1）内物料逼近检测高度，落入积灰盒（2）内为气固混合物，电容值通过电容探针检测电路转化为电压信号，并传送至PLC自动控制系统中的数据处理单元（15），经数据处理后显示到显示器（17）上，数值为0与最大值之间的某一定值；
若除尘器灰斗（1）内物料超过了检测高度，落入积灰盒内应为固体，电容值通过电容探针检测电路转化为电压信号，并传送至PLC自动控制系统中的数据处理单元（15），经数据处理后显示到显示器（17）上，数值显示为最大定值；
步骤三，检测结束：待显示数据稳定后，PLC自动控制系统控制检测管道（5）上的检测管道自动开关阀（11）关闭，吹扫管道（3）与出灰管道（4）上的吹扫管道自动开关阀（12）和出灰管道自动开关阀（13）打开，完成对检测管道（5）、积灰盒（2）和电容探针（5）的吹扫工作，待吹扫结束后，数据处理单元（15）接收到的电压信号返回为0，PLC自动控制系统控制吹扫管道与出灰管道上的自动开关阀关闭，完成一次检测单元。
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2020
- 2020-04-30 CN CN202010365767.XA patent/CN111351549A/zh active Pending
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