CN1800821A - 煤粉输送管道内煤粉浓度和风粉速度的测量方法及其装置 - Google Patents

Abstract

煤粉输送管道内煤粉浓度和风粉速度的测量方法及其装置。本发明是用静电传感器采集到煤粉颗粒物与探头之间的静电信号，依据静电信号与煤粉浓度和风粉速度的确定关系处理得到煤粉浓度和风粉速度。该测量方法：先由静电传感器感应到煤粉的静电信号；再将二传感器先后获得的静电信号经电缆传输给处理及变送装置，处理得到煤粉浓度及风粉速度值，并转换成4－20mA电流信号或数据流信号给工作终端。用此测量方法的装置是由静电传感器、双屏蔽同轴电缆、静电信号处理及变送装置和工作终端组成。静电传感器安装在煤粉管的两个截面，每个截面均布两个或两个以上的静电传感器；其探头套装防磨、防腐套管和涂抹保护层。本发明能使火电厂均衡供应煤粉燃烧，提高锅炉运行效率。

Description

煤粉输送管道内煤粉浓度和风粉速度的测量方法及其装置

技术领域

本发明涉及一种煤粉浓度和风粉速度测量的方法及装置。

背景技术

在火电厂运行中，锅炉燃烧系统送煤粉管内的煤粉浓度和风粉速度是一个非常重要的参数。各风管内煤粉浓度和风粉速度的高低直接影响粉体的输送、炉内燃烧的安全稳定、锅炉燃烧效率的高低和燃烧污染物的排放。因此，研究煤粉浓度和风粉速度测量技术，寻求适合电厂运行在线监控特点的煤粉浓度和风粉速度测量方法，有着十分重要的意义。

通过对煤粉浓度和风粉速度进行在线测量和控制，来优化锅炉燃烧的想法已提出好多年了，对锅炉的每一个燃烧器进行单独控制可以提高锅炉效率，更好地控制排放量。这类优化的主要目的是减少NO_x、CO、O₂的排放量和排烟损失，同时减少飞灰中的含碳量。对煤粉流量的不均衡进行调整是一项困难的工作，而采用煤粉浓度和风粉速度在线测量技术，并配合使用可调煤粉分配器就可解决上述问题，进而调节锅炉参数，优化燃烧过程，提高电厂运行效率。但煤粉浓度和风粉速度在线测量这个关键技术尚未找到理想的解决方案。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种风粉管道中煤粉浓度和风粉速度的测量方法及装置。

煤粉在生产、储存和输送过程中，要发生研磨、搅混、筛分以及高速运动等现象。煤粉颗粒因与磨煤机、粉仓内壁或输粉管道内壁等设备之间碰撞、断裂、剥离、接触分离、摩擦等现象而产生静电。煤粉颗粒的悬浮性使得煤粉颗粒与大地总是绝缘的，每一个煤粉颗粒都有可能带电。

煤在破碎过程和输送过程中，煤粉粒子相互碰撞、摩擦、分离、破碎分离过程中将产生一定的静电荷。当流动中带正电荷的煤粉粒子接近探头的有效距离时，探头内的电子将被吸引到接近颗粒物的外层，当此颗粒物流过探头安装位置后，探头内的电子将被吸引至另一面。当颗粒物离开有效感应距离时，探头内电子将恢复原来的分布状况。这种电子群的移动现象也能形成一股可被探测到的微弱电信号。这就是“电荷感应”原理。本发明利用这种“电荷感应”原理，用静电感应传感器采集到煤粉颗粒物与探头之间所产生的静电信号，由于测得静电信号量的大小与煤粉输送管道中的煤粉浓度和风粉速度具有确定的对应关系，因而获取该静电信号并经必要的处理，即可得到煤粉浓度和风粉速度。

静电耦合技术是测量电荷信号围绕电荷平均值的扰动量。在静电耦合技术中电荷的正负平均值均被过滤清除，然后系统探测剩余扰动信号的电场、波峰值、真有效值、以及其他各种混合变化。以上各种扰动信号的数值中，真有效值能够准确显示信号的标准偏移。所以静电耦合技术以监测电荷信号的标准偏移来确定交流信号的扰动量，并以扰动的大小来确定煤粉浓度；而扰动信号的波峰出现频率是和风粉速度相关的，故通过在被测管道轴向一定间距的两个截面上分别布置静电传感器，各自监测扰动信号的波峰出现时刻，即可由间距和时间得到风粉速度值；此外，大量实践表明，静电耦合技术直接测量得到的煤粉浓度，还受风粉速度的影响，为提高测量精度，测得的风粉速度值对煤粉浓度进行了修正。

本发明采用独特的静电耦合测量原理，利用静电传感器测量煤粉颗粒形成的静电场，静电传感器输出的静电信号通过双屏蔽同轴电缆传输给静电信号处理及变送装置，得到煤粉浓度和风粉速度值，并转换成4-20ma电流信号或数据流信号给工作终端，可控制煤粉分配器的工作，使输送煤粉流量均衡，以提高火电厂运行效率。

根据上述发明思路，采取技术方案如下：

一、煤粉浓度和风粉速度的测量方法：

1、先由煤粉管道两个截面上的静电传感器感应煤粉颗粒的静电信号；

2、再将二静电传感器先后所得的静电信号经双屏蔽同轴电缆输至处理及变送装置，对静电信号进行处理，，获得煤粉浓度和风粉速度，并由风粉速对煤粉浓度进行修正，并转换成4-20mA电流信号或数据流信号给工作终端。

二、专用于上述煤粉和风粉速度测量方法的技术装置，由安装在煤粉输送管道上的静电传感器、传输静电信号的双屏蔽同轴电缆、静电信号处理及变送装置和工作终端依次连接而成。

本发明具有以下优点：

①采用无源静电传感器直接测量，不会产生外加信号干扰，测量精度高。

②由于采用了独特的静电耦合测量原理，与一般的依靠测量煤粉颗粒与测量探头摩擦产生的静电的测量方法不同，探头的污染和形状变化不会对煤粉浓度的测量产生影响。

③由于静电场测量无需与煤粉颗粒接触，浓度传感器采用了防磨技术，探头套装高性能耐磨陶瓷，有效提高了探头使用寿命。

附图说明

图1是煤粉管道、煤粉颗粒及静电传感器结构关系示意图；

图2是静电耦合煤粉浓度和风粉速度测量线路连接关系示意图；

图3是静电传感器剖面示意图；

图4是静电耦合煤粉浓度和风粉速度测量处理的流程示意图。

具体实施方式

参照附图说明本发明装置的实施方式：

如图2所示，煤粉浓度和风粉速度测量系统装置包括静电传感器1、传输静电信号的双屏蔽同轴电缆2、静电信号处理及变送装置3、工作终端4。

静电传感器1如图3所示：其探头1f由金属棒制成，探头和风粉接触部分用陶瓷套1g保护，探头的其他部分表面涂有绝缘保护材料1d，装在金属外壳1c内，由焊接件1e固定连接在煤粉管道5上，探头前端有接线端1b设置在接线盒1a内。安装在输送管道中的静电传感器1感应管道内静电场的强弱，由于静电传感器感应信号比较微弱，为防止外部信号的干扰，静电传感器1输出的感应信号通过双屏蔽同轴电缆2传送到静电信号处理及变送装置3。具体的测量处理、变送流程及所用装置如图4所示。由静电耦合传感器感应得静电信号通过双屏蔽同轴电缆经信号放大、过滤后分两路，一路由RMS-DC转换成真有效值，经AD采集得到煤粉浓度；另一路是检测轴向二截面上装的静电传感器所得静电信号的峰值，依据二截面轴向距离和波峰相隔时间，计算处理得到风粉速度；风粉速度对煤粉浓度有一定影响关系，对浓度要进行修正，得到精确煤粉浓度后，再经DA转换和4-20mA转换芯片，换得4-20mA输至工作终端；或由RS232或RS485接口芯片直接输出数据流至工作终端。实现煤粉浓度和风粉速度的棒状、趋势和数字显示以及其他功能的需要。

Claims (4)

1、煤粉输送管道内煤粉浓度和风粉速度的测量方法，其测量步骤有如下特征：

(1)由煤粉管道内的两个横截面上的静电传感器，先后感应到被输送煤粉颗粒所附的静电信号；

(2)将两个横截面上的静电传感器先后获得的静电信号经双屏蔽同轴电缆传输给处理及变送装置，应用静电耦合技术，将静电信号进行处理，得到煤粉浓度和风粉速度值，并转换成4-20mA电流信号或数据流信号给工作终端。

(3)为提高通过静电耦合技术得到的煤粉浓度精确度，利用风粉速度值对煤粉浓度进行了修正。

2、用于权利要求1所述测量方法的装置，其特征是由安装在煤粉输送管道上的静电传感器(1)、传输静电信号的双屏蔽同轴电缆(2)、静电信号处理及变送装置(3)和工作终端(4)依次连接而成。

3、按权利要求2所述的装置，其特征是静电传感器(1)安装在煤粉输送管道的两个截面处，在每个截面上均布两个或两个以上的静电传感器。

4、按权利要求2所述的装置，其特征是在静电传感器(1)的探头上套装防磨损、防腐蚀的套管和涂抹保护层。

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