CN113566915A - 一种燃煤系统的煤粉输送管中煤粉流量检测装置及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种燃煤系统的煤粉输送管中煤粉流量检测装置及检测方法，包括：上位机、微波信号发射模块、发射链路信号调节模块、微波开关矩阵、微波成像传感器、接收链路信号调节模块、信号检测模块、数据采集器；其中，上位机、微波信号发射模块、发射链路信号调节模块、微波开关矩阵、接收链路信号调节模块、信号检测模块和数据采集器依次电连接，所述微波开关矩阵与微波成像传感器电连接。本发明的燃煤系统的煤粉输送管中煤粉流量检测装置及检测方法使用方便，通过检测装置及其配套的检测方法，能够在线监测燃煤电厂煤粉输送管中的煤粉流量，及时发现运行中煤粉输送管中煤粉输送的异常情况。
Description
技术领域
本发明涉及煤粉流量检测技术领域，具体涉及一种燃煤系统的煤粉输送管中煤粉流量检测装置及检测方法。
背景技术
燃煤发电作为我国获得电能的重要途径，大型燃煤机组一般采用直吹式制粉系统，即磨煤机通过4-8根一次风煤粉管道将煤粉输送到锅炉燃烧器进行燃烧。在整个燃煤工序中，单位时间内煤粉输送的质量是影响锅炉燃烧效率的重要指标之一。
如果煤粉量在管道输送中分布均衡且差异不大，燃烧状况均匀，锅炉膛水冷壁管受热均匀，就不容易因部分管壁过热发生管道爆裂现象；如果某根送粉管道喷出的煤粉浓度分布不均且差异较大，就会使火焰团发生偏移，情况严重时会使火焰团偏移处的壁管过热，发生爆管造成事故，存在严重的安全隐患。而且若煤粉分布不均，燃烧状况不稳定，也会导致NOx排放增加，飞灰含碳量高，炉内易出现结渣，极大危害锅炉安全运行。
目前还存在无法实时数值化和图形化地反映煤粉输送管中的煤粉流量的问题。
基于上述情况，本发明提出了一种燃煤系统的煤粉输送管中煤粉流量检测装置及检测方法，可有效解决以上问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种燃煤系统的煤粉输送管中煤粉流量检测装置及检测方法。本发明的燃煤系统的煤粉输送管中煤粉流量检测装置及检测方法使用方便，通过检测装置及其配套的检测方法，能够在线监测燃煤电厂煤粉输送管中的煤粉流量，及时发现运行中煤粉输送管中煤粉输送的异常情况，如分配不均、浓度过高或过低及各个煤粉燃烧器中的风粉均匀性不同等问题，利用检测到的信息使得燃烧工况预测成为可能。在锅炉内实现最佳的燃烧需要精确控制进入每个燃烧器的空气流量和煤粉流量，这种控制的一个关键因素是能够实时地、准确地测量进入锅炉的煤粉流量。微波断层成像技术可以实时的测量进入锅炉的煤粉量，掌握煤粉输送的动态，通过调节进风量来取得理想的风煤比，从而达到更高的燃烧率，有助于火力电厂的节能减排。
本发明通过下述技术方案实现：
一种燃煤系统的煤粉输送管中煤粉流量检测装置，包括：
上位机，用于主控制的部件；
微波信号发射模块，用于发送指定频率的微波信号的部件；
发射链路信号调节模块，用于处理来自微波信号发射模块发送的微波信号的部件；
微波开关矩阵，用于实现微波信号与传感器的发射端和接收端之间连接的部件；
微波成像传感器，用于发射经过处理的微波信号和接收回传微波信号的部件；
接收链路信号调节模块，用于处理来自微波成像传感器的回传信号的部件；
信号检测模块，用于检测接收端接收到的微波信号的量纲或者相位，并将测试结果发送给数据采集器的部件；
数据采集器，用于数据采集的部件；
其中，所述上位机、微波信号发射模块、发射链路信号调节模块、微波开关矩阵、接收链路信号调节模块、信号检测模块和数据采集器依次电连接，所述微波开关矩阵与微波成像传感器电连接。
本发明的目的在于提供一种燃煤系统的煤粉输送管中煤粉流量检测装置及检测方法。本发明的燃煤系统的煤粉输送管中煤粉流量检测装置及检测方法使用方便，通过检测装置及其配套的检测方法，能够在线监测燃煤电厂煤粉输送管中的煤粉流量，及时发现运行中煤粉输送管中煤粉输送的异常情况，如分配不均、浓度过高或过低及各个煤粉燃烧器中的风粉均匀性不同等问题，利用检测到的信息使得燃烧工况预测成为可能。在锅炉内实现最佳的燃烧需要精确控制进入每个燃烧器的空气流量和煤粉流量，这种控制的一个关键因素是能够实时地、准确地测量进入锅炉的煤粉流量。微波断层成像技术可以实时的测量进入锅炉的煤粉量，掌握煤粉输送的动态，通过调节进风量来取得理想的风煤比，从而达到更高的燃烧率，有助于火力电厂的节能减排。
优选的，所述微波成像传感器通过法兰设置在煤粉输送管上。
优选的，所述微波成像传感器包括管壁、绝缘层和设置在管壁内的多个电极。
优选的，所述上位机设有显示屏。
优选的，所述上位机为PC。
根据本发明的另一方面，提供了一种燃煤系统的煤粉输送管中煤粉流量检测装置的检测方法，包括以下步骤：
步骤S1：上位机控制微波信号发射模块发送指定频率的微波信号至发射链路信号调节模块；
步骤S2：经过发射链路信号调节模块对微波信号进行放大、衰减和滤波等处理后，微波信号通过微波开关矩阵连接到微波成像传感器中的信号发射端和接收端；
步骤S3：微波开关矩阵的接收端接收到的微波信号被发送到接收链路信号调节模块；
步骤S4：经过接收链路信号调节模块的信号检波处理，微波信号以数字信号的形式到达信号检测模块；
步骤S5：信号检测模块将测量结果传递给数据采集器，数据采集器再将数据发送给上位机。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
本发明的燃煤系统的煤粉输送管中煤粉流量检测装置及检测方法使用方便，通过检测装置及其配套的检测方法，能够在线监测燃煤电厂煤粉输送管中的煤粉流量，及时发现运行中煤粉输送管中煤粉输送的异常情况，如分配不均、浓度过高或过低及各个煤粉燃烧器中的风粉均匀性不同等问题，利用检测到的信息使得燃烧工况预测成为可能。在锅炉内实现最佳的燃烧需要精确控制进入每个燃烧器的空气流量和煤粉流量，这种控制的一个关键因素是能够实时地、准确地测量进入锅炉的煤粉流量。微波断层成像技术可以实时的测量进入锅炉的煤粉量，掌握煤粉输送的动态，通过调节进风量来取得理想的风煤比，从而达到更高的燃烧率，有助于火力电厂的节能减排。
附图说明
图1为本发明所述检测装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是应当理解，附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
本发明中所述上位机、微波信号发射模块、发射链路信号调节模块、微波开关矩阵、微波成像传感器、接收链路信号调节模块、信号检测模块和数据采集器等技术特征(本发明的组成单元/元件)，如无特殊说明，均从常规商业途径获得，或以常规方法制得，其具体结构、工作原理以及可能涉及到的控制方式、空间布置方式采用本领域的常规选择即可，不应被视为本发明的创新点所在，对于本领域技术人员来说，是可以理解的，本发明专利不做进一步具体展开详述。
实施例1：
如图1所示，本发明提供了一种燃煤系统的煤粉输送管中煤粉流量检测装置，包括：
上位机1，用于主控制的部件；上位机1的主要功能包括提供用户界面、控制系统、数据传输和数据处理、运行数据记录等。
微波信号发射模块2，用于发送指定频率的微波信号的部件；微波信号发射模块2主要提供检测所需的微波信号，可以是单一固定频率或者多种变化的频率，通过上位机1程序可以控制发射信号的频率和功率等指标。
发射链路信号调节模块3，用于处理来自微波信号发射模块2发送的微波信号的部件；发射链路信号调节模块3主要用来处理发射部分的微波信号，主要功能包括：放大、衰减、过滤、特性阻抗匹配等。
微波开关矩阵4，用于实现微波信号与传感器的发射端和接收端之间连接的部件；微波开关矩阵4主要用于实现微波信号的发射端和接收端到传感器电极的连接。通过控制微波开关矩阵4变换信号通路，获得微波成像图像重建所需的所有测量数据。
微波成像传感器5，用于发射经过处理的微波信号和接收回传微波信号的部件；微波成像传感器可以通过控制微波开关矩阵4的控制实现电极与微波信号的发射端或接收端的连接。外层的金属管壁作为传感器的机械保护和机械支撑，电极与金属管壁之间有绝缘层隔离，电极各自可以连接到金属管壁外的信号连接端口。
接收链路信号调节模块6，用于处理来自微波成像传感器的回传信号的部件；接收链路信号调节模块6主要用来处理来自微波成像传感器5的回传信号，使信号通过检波模块，有效地将AC信号转换为DC信号。
信号检测模块7，用于检测接收端接收到的微波信号的量纲或者相位，并将测试结果发送给数据采集器8的部件；
数据采集器8，用于数据采集的部件；数据采集器8对微波信号接收和检测部分进行高速的数字量和模拟量的数据采集，并将采集的数据发送给上位机1，同时也接收上位机1的控制信号，选择性采集所需数据。
其中，所述上位机1、微波信号发射模块2、发射链路信号调节模块3、微波开关矩阵4、接收链路信号调节模块6、信号检测模块7和数据采集器8依次电连接，所述微波开关矩阵4与微波成像传感器5电连接。
根据本发明的另一方面，提供了一种燃煤系统的煤粉输送管中煤粉流量检测装置的检测方法，包括以下步骤：
步骤S1：上位机1控制微波信号发射模块2发送指定频率的微波信号至发射链路信号调节模块3；
步骤S2：经过发射链路信号调节模块3对微波信号进行放大、衰减和滤波等处理后，微波信号通过微波开关矩阵4连接到微波成像传感器5中的信号发射端和接收端；
通过对微波开关矩阵4的控制，发射端可以连接到微波成像传感器5的任意一个电极，同时接收端连接到微波成像传感器5的另一个任意电极。在微波成像传感器5中，微波信号穿过被测物质的路径开始于发射端连接的电极，终止于接收端连接的电极。
步骤S3：微波开关矩阵4的接收端接收到的微波信号被发送到接收链路信号调节模块6；
步骤S4：经过接收链路信号调节模块6的信号检波处理，微波信号以数字信号的形式到达信号检测模块7；
步骤S5：信号检测模块7将测量结果传递给数据采集器8，数据采集器8再将数据发送给上位机1。
上位机1根据微波成像一个测量周期的所有数据，利用微波成像图像重建算法，计算出被测区域内相对介电常数的分布情况。由于煤粉输送管中的空气的介电常数和煤粉的介电常数的不同，结合上已知的煤粉输送管内煤粉流速数据，系统可以实现实时检测煤粉输送管中的煤粉质量流量的功能。
微波成像传感器5利用法兰衔接在煤粉输送管的中段，检测系统将通过磨煤机煤粉输送系统正常运行时和停止运行时的发射端和接收端之间区域测试结果的差值，来计算煤粉输送管的实时流量，并实现发射端和接收端之间煤粉的实时分布图像成像。
实施例2：
如图1所示，本发明提供了一种燃煤系统的煤粉输送管中煤粉流量检测装置，包括：
上位机1，用于主控制的部件；上位机1的主要功能包括提供用户界面、控制系统、数据传输和数据处理、运行数据记录等。
微波信号发射模块2，用于发送指定频率的微波信号的部件；微波信号发射模块2主要提供检测所需的微波信号，可以是单一固定频率或者多种变化的频率，通过上位机1程序可以控制发射信号的频率和功率等指标。
发射链路信号调节模块3，用于处理来自微波信号发射模块2发送的微波信号的部件；发射链路信号调节模块3主要用来处理发射部分的微波信号，主要功能包括：放大、衰减、过滤、特性阻抗匹配等。
微波开关矩阵4，用于实现微波信号与传感器的发射端和接收端之间连接的部件；微波开关矩阵4主要用于实现微波信号的发射端和接收端到传感器电极的连接。通过控制微波开关矩阵4变换信号通路，获得微波成像图像重建所需的所有测量数据。
微波成像传感器5，用于发射经过处理的微波信号和接收回传微波信号的部件；微波成像传感器可以通过控制微波开关矩阵4的控制实现电极与微波信号的发射端或接收端的连接。外层的金属管壁作为传感器的机械保护和机械支撑，电极与金属管壁之间有绝缘层隔离，电极各自可以连接到金属管壁外的信号连接端口。
接收链路信号调节模块6，用于处理来自微波成像传感器的回传信号的部件；接收链路信号调节模块6主要用来处理来自微波成像传感器5的回传信号，使信号通过检波模块，有效地将AC信号转换为DC信号。
信号检测模块7，用于检测接收端接收到的微波信号的量纲或者相位，并将测试结果发送给数据采集器8的部件；
数据采集器8，用于数据采集的部件；数据采集器8对微波信号接收和检测部分进行高速的数字量和模拟量的数据采集，并将采集的数据发送给上位机1，同时也接收上位机1的控制信号，选择性采集所需数据。
其中，所述上位机1、微波信号发射模块2、发射链路信号调节模块3、微波开关矩阵4、接收链路信号调节模块6、信号检测模块7和数据采集器8依次电连接，所述微波开关矩阵4与微波成像传感器5电连接。
进一步地，在另一个实施例中，所述微波成像传感器5通过法兰设置在煤粉输送管上。
进一步地，在另一个实施例中，所述微波成像传感器5包括管壁、绝缘层和设置在管壁内的多个电极。
其中微波成像传感器5主要包括了多个感应电极均匀地分布在微波成像传感器5的内壁，并且采用非侵入式检测，可以保持传感器管内和原煤粉管的内表面平整，不影响煤粉的流动，也避免了煤粉对传感器设备的磨损。
进一步地，在另一个实施例中，所述上位机1设有显示屏。
进一步地，在另一个实施例中，所述上位机1为PC。
根据本发明的另一方面，提供了一种燃煤系统的煤粉输送管中煤粉流量检测装置的检测方法，包括以下步骤：
步骤S1：上位机1控制微波信号发射模块2发送指定频率的微波信号至发射链路信号调节模块3；
步骤S2：经过发射链路信号调节模块3对微波信号进行放大、衰减和滤波等处理后，微波信号通过微波开关矩阵4连接到微波成像传感器5中的信号发射端和接收端；
通过对微波开关矩阵4的控制，发射端可以连接到微波成像传感器5的任意一个电极，同时接收端连接到微波成像传感器5的另一个任意电极。在微波成像传感器5中，微波信号穿过被测物质的路径开始于发射端连接的电极，终止于接收端连接的电极。
步骤S3：微波开关矩阵4的接收端接收到的微波信号被发送到接收链路信号调节模块6；
步骤S4：经过接收链路信号调节模块6的信号检波处理，微波信号以数字信号的形式到达信号检测模块7；
步骤S5：信号检测模块7将测量结果传递给数据采集器8，数据采集器8再将数据发送给上位机1。
上位机1根据微波成像一个测量周期的所有数据，利用微波成像图像重建算法，计算出被测区域内相对介电常数的分布情况。由于煤粉输送管中的空气的介电常数和煤粉的介电常数的不同，结合上已知的煤粉输送管内煤粉流速数据，系统可以实现实时检测煤粉输送管中的煤粉质量流量的功能。
微波成像传感器5利用法兰衔接在煤粉输送管的中段，检测系统将通过磨煤机煤粉输送系统正常运行时和停止运行时的发射端和接收端之间区域测试结果的差值，来计算煤粉输送管的实时流量，并实现发射端和接收端之间煤粉的实时分布图像成像。
根据微波成像传感器5在检测范围内断层扫描成像的一个周期的测量数据，再利用微波成像图像重建算法在散射回波信号中挖掘、提取目标信息，重构目标特征，由于空气的介电常数与煤粉的差异性，可获得被测煤粉输送管上发射端到接收端之间的相对介电常数的分布情况，通过非接触方式建立传感器感应数据和图像与煤粉实时流量的关系，达到工业实时在线检测的需求。根据测量区域内的煤粉分布情况，结合已知的煤粉输送管内煤粉流速数据，可以实现燃煤系统中煤粉输送管的煤粉质量流量检测的功能。
依据本发明的描述及附图，本领域技术人员很容易制造或使用本发明的燃煤系统的煤粉输送管中煤粉流量检测装置及检测方法，并且能够产生本发明所记载的积极效果。
如无特殊说明，本发明中，若有术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此本发明中描述方位或位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以结合附图，并根据具体情况理解上述术语的具体含义。
除非另有明确的规定和限定，本发明中，若有术语“设置”、“相连”及“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种燃煤系统的煤粉输送管中煤粉流量检测装置，其特征在于，包括：
上位机(1)，用于主控制的部件；
微波信号发射模块(2)，用于发送指定频率的微波信号的部件；
发射链路信号调节模块(3)，用于处理来自微波信号发射模块(2)发送的微波信号的部件；
微波开关矩阵(4)，用于实现微波信号与传感器的发射端和接收端之间连接的部件；
微波成像传感器(5)，用于发射经过处理的微波信号和接收回传微波信号的部件；
接收链路信号调节模块(6)，用于处理来自微波成像传感器的回传信号的部件；
信号检测模块(7)，用于检测接收端接收到的微波信号的量纲或者相位，并将测试结果发送给数据采集器的部件；
数据采集器(8)，用于数据采集的部件；
其中，所述上位机(1)、微波信号发射模块(2)、发射链路信号调节模块(3)、微波开关矩阵(4)、接收链路信号调节模块(6)、信号检测模块(7)和数据采集器(8)依次电连接，所述微波开关矩阵(4)与微波成像传感器(5)电连接；
所述上位机(1)为PC。
2.根据权利要求1所述的燃煤系统的煤粉输送管中煤粉流量检测装置，其特征在于：所述微波成像传感器(5)通过法兰设置在煤粉输送管上。
3.根据权利要求1所述的燃煤系统的煤粉输送管中煤粉流量检测装置，其特征在于：所述微波成像传感器(5)包括管壁、绝缘层和设置在管壁内的多个电极。
4.根据权利要求1所述的燃煤系统的煤粉输送管中煤粉流量检测装置，其特征在于：所述上位机(1)设有显示屏。
5.如权利要求1至4所述的燃煤系统的煤粉输送管中煤粉流量检测装置的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：上位机(1)控制微波信号发射模块(2)发送指定频率的微波信号至发射链路信号调节模块(3)；
步骤S2：经过发射链路信号调节模块(3)对微波信号进行放大、衰减和滤波等处理后，微波信号通过微波开关矩阵(4)连接到微波成像传感器(5)中的信号发射端和接收端；
步骤S3：微波开关矩阵(4)的接收端接收到的微波信号被发送到接收链路信号调节模块(6)；
步骤S4：经过接收链路信号调节模块(6)的信号检波处理，微波信号以数字信号的形式到达信号检测模块(7)；
步骤S5：信号检测模块(7)将测量结果传递给数据采集器(8)，数据采集器(8)再将数据发送给上位机(1)。
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|---|---|---|---|
| CN202110936519.0A CN113566915A (zh) | 2021-08-16 | 2021-08-16 | 一种燃煤系统的煤粉输送管中煤粉流量检测装置及检测方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110936519.0A CN113566915A (zh) | 2021-08-16 | 2021-08-16 | 一种燃煤系统的煤粉输送管中煤粉流量检测装置及检测方法 |
Publications (1)
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| CN113566915A true CN113566915A (zh) | 2021-10-29 |
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| CN202110936519.0A Pending CN113566915A (zh) | 2021-08-16 | 2021-08-16 | 一种燃煤系统的煤粉输送管中煤粉流量检测装置及检测方法 |
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| CN (1) | CN113566915A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114460983A (zh) * | 2022-01-26 | 2022-05-10 | 浙江浙能嘉华发电有限公司 | 一种基于综合湿度因子的污泥掺烧比例控制方法 |
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2021
- 2021-08-16 CN CN202110936519.0A patent/CN113566915A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114460983A (zh) * | 2022-01-26 | 2022-05-10 | 浙江浙能嘉华发电有限公司 | 一种基于综合湿度因子的污泥掺烧比例控制方法 |
| CN114460983B (zh) * | 2022-01-26 | 2023-07-28 | 浙江浙能嘉华发电有限公司 | 一种基于综合湿度因子的污泥掺烧比例控制方法 |
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