CN114485774A - 一种测量一次分管风粉全参数的装置及方法 - Google Patents

一种测量一次分管风粉全参数的装置及方法 Download PDF

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杨敏
张立强
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Abstract

本发明涉及颗粒物监控领域，具体公开一种测量一次分管风粉全参数的装置及方法，其中，测量一次分管风粉全参数的装置包括煤粉管道，煤粉管道上安装有安装底座，安装底座上安装有上游传感器和下游传感器，上游传感器和下游传感器分别垂直于煤粉管道的轴线设置，上游传感器和下游传感器分别通过信号线连接信号处理单元，信号处理单元通过信号线连接显示器，煤粉管道还安装有温度传感器和压力变送器，温度传感器和压力变送器分别与通过信号线连接信号处理单元。本发明提供在煤粉管道简便安装的插入式的上游传感器和下游传感器，实现了一次风粉流速、浓度和煤粉细度的直接高精度在线测量，适用于各类中储、直吹式制粉系统。

Description

一种测量一次分管风粉全参数的装置及方法
技术领域
本发明涉及颗粒物监控领域，具体而言，涉及一种测量一次分管风粉全参数的装置及方法。
背景技术
风粉在线系统中关键技术是如何准确稳定地测量一次风流速和煤粉浓度。目前，公知的锅炉风粉监测系统是由温差法或冲量法测量技术开发的产品，浓度测量采用热平衡的方法，即利用热风、煤粉及混合物之间的能量关系求得，未定因素太多，只能实现相对测量，因而精度低。一次风流速由测速管或其他传统的差压法测得，存在着热偶时滞长，热偶、测速探头磨损重，测速管极易堵塞。在投运的机组上，普遍存在问题是煤粉浓度、流量、风速等参数的测量始终达不到稳定和较高精度的要求，而且只能用于中储式热风送粉制粉系统，作为工业应用还不尽如人意。
目前有些电厂安装了采用微波技术的风粉在线系统，采用信号衰减法测煤粉浓度，多普勒移频原理测煤粉流速。由于微波是电磁波，只对物质的介电常数敏感，因此易受煤质成分、湿度、紊流、电磁干扰、管道和煤粉对微波的散射等影响，同样不能获得稳定的煤粉浓度和流速参数。
国内还有的厂家采用静电荷原理进行煤粉浓度的测量，采用单探头方法，称为煤粉浓度在线监测系统，采用直流耦合技术，没有剔除掉流速对电荷量的影响，测得的煤粉浓度极不稳定，失去了实用价值。
发明内容
为解决上述问题，发明提供一种测量一次分管风粉全参数的装置及方法，可以测得风粉流速、煤粉浓度和煤粉细度，具有高精度、无漂移、免维护，易安装等特点，很好地满足了电站的需求。
为达到上述目的本发明采用如下技术方案：
一种测量一次分管风粉全参数的装置，包括煤粉管道，所述煤粉管道上安装有安装底座，所述安装底座上安装有上游传感器和下游传感器，所述上游传感器和所述下游传感器分别垂直于所述煤粉管道的轴线设置，所述上游传感器和所述下游传感器分别通过信号线连接信号处理单元，所述信号处理单元通过信号线连接显示器，所述煤粉管道还安装有温度传感器和压力变送器，所述温度传感器和所述压力变送器分别与通过信号线连接所述信号处理单元。
优选的，所述上游传感器和所述下游传感器之间的间隔距离为10-50cm。
优选的，所述信号处理单元包括信号调理模块和A/D变换模块，所述信号调理模块用于将所述上游传感器和所述下游传感器感应的信号分别进行调理，所述A/D变换模块用于将调理后的信号分别进行A/D变换转成数字信号。
优选的，所述上游传感器具有传感器探棒、陶瓷绝缘体、保护套管、固定螺母、电气壳体和接线端子，所述陶瓷绝缘体安装在所述安装底座上。
优选的，所述下游传感器具有传感器探棒、陶瓷绝缘体、保护套管、固定螺母、电气壳体和接线端子，所述陶瓷绝缘体安装在所述安装底座上。
优选的，所述安装底座包括两个螺栓和两个相互铰接的拼合单元，每个所述拼合单元包括C型部和C型部上设置的两个扣合部，所述C型部的内侧轮廓与所述煤粉管道的外侧轮廓相配适，所述扣合部的内侧设置有高温防滑橡胶层，所述扣合部的外侧设置有螺纹，所述拼合单元扣合在所述煤粉管道的外侧，所述上游传感器和所述下游传感器分别插入所述扣合部的内侧，两个所述螺栓分别与两个所述扣合部的外侧螺纹连接。
本发明还提供了一种测量方法，利用任一项前述的测量装置测量一次分管风粉全参数，其包括：
风粉流速的测量：利用所述上游传感器和所述下游传感器分别感应粉粒子在流经时的电荷信号，所述信号处理单元将电荷信号处理得到二个电荷信号的高精度时差△t，所述上游传感器和所述下游传感器的距离是恒定的L，
实际工况下的流速Vs＝L÷△t； (1)
利用标况气体质量流量换算公式可以算出风粉流速：
Qs＝3.6*Fs*Vs*273/(273+Ts)*Ps/(101.325)*ρ0 (2)
其中，Qs为标况下的气体质量流量t/h，Fs为管道截面积m2，Vs为实际工况下的流速m/s，Ps为管道的绝对压力KPa，Ts为风温℃，ρ0为0℃空气密度 1.293kg/m3，注：若为标况体积流量则不乘空气密度，Qs的单位KNm3；
煤粉浓度的测量:利用所述上游传感器和所述下游传感器分别感应粉粒子在流经时的电荷信号，所述信号处理单元将电荷信号处理得到煤粉总量，煤粉浓度如下式所示：
C＝M÷(Vs*S) (3)
煤粉细度的测量:利用所述上游传感器和所述下游传感器分别感应粉粒子在流经时的电荷信号，所述信号处理单元将电荷信号处理得到标定系数和自相关函数的主峰波形的面积；
煤粉细度绝度值计算公式：
R(t)＝A×S(t)÷V(t) (4)
其中，R(t)为t时段煤粉细度绝度值，A为标定系数，S(t)为自相关函数的主峰波形的面积；V(t)为t时段煤粉气流同步流速。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供在煤粉管道简便安装的插入式的上游传感器和下游传感器，实现了一次风粉流速、浓度和煤粉细度的直接高精度在线测量，适用于各类中储、直吹式制粉系统。具有高精度、无漂移、免维护，易安装等特点，很好地满足了电站的需求。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对发明的进一步理解，发明的示意性实施例及其说明用于解释发明，并不构成对发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明结构示意图；
图2为安装底座的主视图；
图3为安装底座的侧视图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例，对本申请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申请一部分的实施例，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他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
实施方式一
如图1-3所示，本发明提供了一种测量一次分管风粉全参数的装置，包括煤粉管道1，所述煤粉管道1上安装有安装底座2，所述安装底座2上安装有上游传感器3和下游传感器4，所述上游传感器3和所述下游传感器4分别垂直于所述煤粉管道1的轴线设置，所述上游传感器3和所述下游传感器4分别通过信号线连接信号处理单元5，所述信号处理单元5通过信号线连接显示器，所述煤粉管道1还安装有温度传感器和压力变送器，所述温度传感器和所述压力变送器分别与通过信号线连接所述信号处理单元5。
所述上游传感器3和所述下游传感器4之间的间隔距离为10-50cm。
所述信号处理单元5包括信号调理模块和A/D变换模块，所述信号调理模块用于将所述上游传感器3和所述下游传感器4感应的信号分别进行调理，所述A/D变换模块用于将调理后的信号分别进行A/D变换转成数字信号。
所述上游传感器3具有传感器探棒、陶瓷绝缘体、保护套管、固定螺母、电气壳体和接线端子，所述陶瓷绝缘体安装在所述安装底座2上。
所述下游传感器4具有传感器探棒、陶瓷绝缘体、保护套管、固定螺母、电气壳体和接线端子，所述陶瓷绝缘体安装在所述安装底座2上。
所述安装底座2包括两个螺栓21和两个相互铰接的拼合单元22，每个所述拼合单元22包括C型部221和C型部221上设置的两个扣合部222，所述C型部221的内侧轮廓与所述煤粉管道1的外侧轮廓相配适，所述扣合部222的内侧设置有高温防滑橡胶层，所述扣合部222的外侧设置有螺纹，所述拼合单元22 扣合在所述煤粉管道1的外侧，所述上游传感器3和所述下游传感器4分别插入所述扣合部222的内侧，两个所述螺栓21分别与两个所述扣合部222的外侧螺纹连接。
实施方式二
本发明还提供了一种测量方法，用于利用实施方式一的任一实施例中的测量装置测量一次分管风粉全参数，具体包括以下步骤：
风粉流速的测量：利用所述上游传感器3和所述下游传感器4分别感应粉粒子在流经时的电荷信号，所述信号处理单元5将电荷信号处理得到二个电荷信号的高精度时差△t，所述上游传感器3和所述下游传感器4的距离是恒定的L，
实际工况下的流速Vs＝L÷△t； (1)
利用标况气体质量流量换算公式可以算出风粉流速：
Qs＝3.6*Fs*Vs*273/(273+Ts)*Ps/(101.325)*ρ0 (2)
其中，Qs为标况下的气体质量流量t/h，Fs为管道截面积m2，Vs为实际工况下的流速m/s，Ps为管道的绝对压力KPa，Ts为风温℃，ρ0为0℃空气密度 1.293kg/m3，注：若为标况体积流量则不乘空气密度，Qs的单位KNm3；
煤粉浓度的测量:利用所述上游传感器3和所述下游传感器4分别感应粉粒子在流经时的电荷信号，所述信号处理单元5将电荷信号处理得到煤粉总量，煤粉浓度如下式所示：
C＝M÷(Vs*S) (3)
煤粉细度的测量:利用所述上游传感器3和所述下游传感器4分别感应粉粒子在流经时的电荷信号，所述信号处理单元5将电荷信号处理得到标定系数和自相关函数的主峰波形的面积；
煤粉细度绝度值计算公式：
R(t)＝A×S(t)÷V(t) (4)
其中，R(t)为t时段煤粉细度绝度值，A为标定系数，S(t)为自相关函数的主峰波形的面积；V(t)为t时段煤粉气流同步流速，上述V(t)为t时段的Vs。
本发明还包括一套控制系统，其连接并控制信号处理单元5执行命令，其控制原理和方案属于现有技术，因此本发明中不再具体阐述。
以上所述仅为发明的优选实施例而已，并不用于限制发明，对于本领域的技术人员来说，发明可以有各种更改和变化。凡在发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进、部件拆分或组合等，均应包含在发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种测量一次分管风粉全参数的装置，包括煤粉管道，其特征在于，所述煤粉管道上安装有安装底座，所述安装底座上安装有上游传感器和下游传感器，所述上游传感器和所述下游传感器分别垂直于所述煤粉管道的轴线设置，所述上游传感器和所述下游传感器分别通过信号线连接信号处理单元，所述信号处理单元通过信号线连接显示器，所述煤粉管道还安装有温度传感器和压力变送器，所述温度传感器和所述压力变送器分别与通过信号线连接所述信号处理单元。
2.根据权利要求1所述的一种测量一次分管风粉全参数的装置，其特征在于，所述上游传感器和所述下游传感器之间的间隔距离为10-50cm。
3.根据权利要求1所述的一种测量一次分管风粉全参数的装置，其特征在于，所述信号处理单元包括信号调理模块和A/D变换模块，所述信号调理模块用于将所述上游传感器和所述下游传感器电荷的信号分别进行调理，所述A/D变换模块用于将调理后的信号分别进行A/D变换转成数字信号。
4.根据权利要求1所述的一种测量一次分管风粉全参数的装置，其特征在于，所述上游传感器具有传感器探棒、陶瓷绝缘体、保护套管、固定螺母、电气壳体和接线端子，所述陶瓷绝缘体安装在所述安装底座上。
5.根据权利要求1所述的一种测量一次分管风粉全参数的装置，其特征在于，所述下游传感器具有传感器探棒、陶瓷绝缘体、保护套管、固定螺母、电气壳体和接线端子，所述陶瓷绝缘体安装在所述安装底座上。
6.根据权利要求5所述的一种测量一次分管风粉全参数的装置，其特征在于，所述安装底座包括两个螺栓和两个相互铰接的拼合单元，每个所述拼合单元包括C型部和C型部上设置的两个扣合部，所述C型部的内侧轮廓与所述煤粉管道的外侧轮廓相配适，所述扣合部的内侧设置有高温防滑橡胶层，所述扣合部的外侧设置有螺纹，所述拼合单元扣合在所述煤粉管道的外侧，所述上游传感器和所述下游传感器分别插入所述扣合部的内侧，两个所述螺栓分别与两个所述扣合部的外侧螺纹连接。
7.一种测量方法，其特征在于，用于利用权利要求1至6中任一项所述的一次分管风粉全参数，其包括：
风粉流速的测量：利用所述上游传感器和所述下游传感器分别感应粉粒子在流经时的电荷信号，所述信号处理单元将电荷信号处理得到二个电荷信号的高精度时差△t，所述上游传感器和所述下游传感器的距离是恒定的L，
实际工况下的流速Vs＝L÷△t； (1)
利用标况气体质量流量换算公式可以算出风粉流速：
Qs＝3.6*Fs*Vs*273/(273+Ts)*Ps/(101.325)*ρ0 (2)
其中，Qs为标况下的气体质量流量t/h，Fs为管道截面积m2，Vs为实际工况下的流速m/s，Ps为管道的绝对压力KPa，Ts为风温℃，ρ0为0℃空气密度1.293kg/m3，注：若为标况体积流量则不乘空气密度，Qs的单位KNm3；
煤粉浓度的测量:利用所述上游传感器和所述下游传感器分别感应粉粒子在流经时的电荷信号，所述信号处理单元将电荷信号处理得到煤粉总量，煤粉浓度如下式所示：
C＝M÷(Vs*S) (3)
煤粉细度的测量:利用所述上游传感器和所述下游传感器分别感应粉粒子在流经时的电荷信号，所述信号处理单元将电荷信号处理得到标定系数和自相关函数的主峰波形的面积；
煤粉细度绝度值计算公式：
R(t)＝A×S(t)÷V(t) (4)
其中，R(t)为t时段煤粉细度绝度值，A为标定系数，S(t)为自相关函数的主峰波形的面积；V(t)为t时段煤粉气流同步流速。
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