CN207147527U - 一种锅炉煤粉速度及浓度智能检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种锅炉煤粉速度及浓度智能检测装置，包含上位机以及分别与其通过以太网连接的多个数据检测终端，所述数据检测终端包含设置在输煤管上的检测传感器，所述数据检测终端还包含信号调理单元、处理器模块、数据传输模块、DCS网络模块、接口模块和电源模块；实时检测并显示各一次风管内的煤粉浓度、煤粉流速，以棒图和趋势曲线显示每层燃烧器一次风管内煤粉浓度、煤粉流速，实时监视输粉管内断粉和煤粉堵管现象的发生，辅助监视磨煤机、给粉机的工作状态，远程数据传输和快速诊断。

Description

一种锅炉煤粉速度及浓度智能检测装置

技术领域

本实用新型属于电站锅炉磨煤机检测领域，尤其涉及一种锅炉煤粉速度及浓度智能检测装置。

背景技术

大型锅炉的优化燃烧，单个燃烧器煤量和助燃空气的合理分配，以及燃烧器之间的匹配是基本条件之一。当锅炉容量较大或燃烧器数目很多时，只有每个燃烧器都按一定的风、煤比向炉内送入燃料和空气，才能使整个燃烧室的燃烧效果最佳。传统的燃烧控制系统的主要任务是保证进入锅炉炉膛的燃料量与机组所需的燃料量相符，但是这并不能确保燃料平均分配到锅炉的每个燃烧器，从中可以看出，这种控制思想是将整个锅炉作为一个整体予以控制，是一种宏观的、粗放的控制手段，如果各燃烧器以差异悬殊的比例送入燃料和空气，尽管炉膛总的过量空气系数仍维持在规定的范围内，但对单个燃烧器来说，也会带来一系列不良后果。各个燃烧器的一、二次风比例失衡，和过量空气偏离正常范围，会导致不完全燃烧，锅炉效率降低，产生较高的CO、NOX，严重时着火后延，燃烧不充分，不稳定。同时也会使局部结渣结焦恶化。各个燃烧器之间风、煤比的不匹配，还会引起火焰中心偏离，会引起水冷壁局部过热，造成爆管等事故。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对背景技术的不足提供了一种锅炉煤粉速度及浓度智能检测装置，实时检测并显示各一次风管内的煤粉浓度、煤粉流速，以棒图和趋势曲线显示每层燃烧器一次风管内煤粉浓度、煤粉流速，实时监视输粉管内断粉和煤粉堵管现象的发生，辅助监视磨煤机、给粉机的工作状态，远程数据传输和快速诊断。

本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案：一种锅炉煤粉速度及浓度智能检测装置，包含上位机以及分别与其通过以太网连接的多个数据检测终端，所述数据检测终端包含设置在输煤管上的检测传感器，所述数据检测终端还包含信号调理单元、处理器模块、数据传输模块、DCS网络模块、接口模块和电源模块；所述信号调理单元包含放大电路模块和滤波电路模块；所述检测传感器依次通过放大电路模块和滤波电路模块连接处理器模块，所述数据传输模块、DCS网络模块、接口模块和电源模块分别与处理器模块连接，所述检测传感器包含探头以及与其连接的静电感应片。

作为本实用新型一种锅炉煤粉速度及浓度智能检测装置的进一步优选方案，所述探头采用无源固定式耐磨耐高温探头。

作为本实用新型一种锅炉煤粉速度及浓度智能检测装置的进一步优选方案，所述数据检测终端还包含按键输入模块、报警模块、时钟模块和存储器模块；所述按键输入模块、报警模块、时钟模块和存储器模块分别与处理器模块连接。

作为本实用新型一种锅炉煤粉速度及浓度智能检测装置的进一步优选方案，所述探头采用高耐磨性特殊材料制成。

作为本实用新型一种锅炉煤粉速度及浓度智能检测装置的进一步优选方案，所述检测传感器配有密封防水壳体及电缆接头。

本实用新型采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1、本实用新型通过在每根一次风输粉管道上安装检测传感器，通过就地检测和信号传输入终端上位机，从而获得每根输粉管道中的煤粉的浓度，煤粉的速度相关信号，通过测量模型软件的计算，在显示界面上给出每层燃烧器的速度、浓度的直观数据棒图、实时曲线等，为电厂运行人员实施燃烧优化提供了重要的调整数据. 本实用新型锅炉风粉流速及浓度在线测量装置可以为锅炉运行人员提供连续的在线煤粉流量分布，它使运行人员可以准确把握锅炉的燃烧状况、对制粉系统、风粉配比进行诊断，实现均衡燃烧；

2、本实用新型的锅炉风粉流速及浓度在线测量装置可以为锅炉运行人员提供连续的在线煤粉流量检测,可以准确地实现对管道内煤粉断流、堵管、超限的报警，以避免安全事故的发生；

3、本实用新型采用的检测传感器为无源固定式耐磨耐高温探头，其探针采用高耐磨性特殊材料制成，电荷感应灵敏度高，具有超长的使用寿命（质保两年无磨损），即使轻度磨损也不影响信号的采集。传感器还配有密封防水壳体及电缆接头，保证传感器的稳定工作。

附图说明

图1是本实用新型的系统结构原理图；

图2是本实用新型静电示意图；

图3是本实用新型电荷感应技术测量粉速原理图；

图4是本实用新型静电的变化引起了两处探头的输出信号Vx(t)和Vy(t)的变化示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明：

如图1所示，一种锅炉煤粉速度及浓度智能检测装置，包含上位机以及分别与其通过以太网连接的多个数据检测终端，所述数据检测终端包含设置在输煤管上的检测传感器，所述数据检测终端还包含信号调理单元、处理器模块、数据传输模块、DCS网络模块、接口模块和电源模块；所述信号调理单元包含放大电路模块和滤波电路模块；所述检测传感器依次通过放大电路模块和滤波电路模块连接处理器模块，所述数据传输模块、DCS网络模块、接口模块和电源模块分别与处理器模块连接，所述检测传感器包含探头以及与其连接的静电感应片。

煤块在磨煤机中被研磨，碾压成煤粉颗粒的过程以及煤粉在气力输送的过程中，粉体颗粒总是要和管壁发生碰撞、摩擦和分离，粉体颗粒与颗粒之间，也要发生碰撞、摩擦和分离。这样大量的紧密接触和分离的过程，能够使粉体带上了相当数量的静电荷。而带电煤粉颗粒会产生一定的静电场，当带电煤粉粒子通过金属感应探头时，处于静电场中的探头表面产生大量的等量感应电荷，大量的带电煤粉流过探头时，在探头上形成感应电流，感应电流的大小与流经探头的煤粉质量流量有关，将感应电流作为测量信号，对该信号进行处理和分析，如下图2所示；本系统采用的传感器为无源固定式耐磨耐高温探头，如图3所示，其探针采用高耐磨性特殊材料制成，电荷感应灵敏度高，具有超长的使用寿命（质保两年无磨损），即使轻度磨损也不影响信号的采集。传感器还配有密封防水壳体及电缆接头，保证传感器的稳定工作。

如图4所示，在煤粉管道中安装两个特性相同、相距一定距离的静电检测探头，当煤粉通过管道时，由于煤粉颗粒之间的摩擦，产生了静电，静电的变化引起了两处探头的输出信号Vx(t)和Vy(t)的变化。静电信号分别经过感应、放大、滤波后输出到信号处理单元。信号处理单元对信号进行相关处理得到时间差Δt，通过Vc=S/Δt，计算得到相关流速Vc。

电荷感应技术测量浓度原理：在风粉管道上安装一组传感器，并通过一同轴电缆输出信号，很显然单位时间内流经传感器的风粉混合物质量流量越大，信号强度就越大，结合测出的煤粉速度就可测出煤粉浓度。

对于锅炉系统而言，必须对每个风粉管道内的煤粉流进行在线测量，使各个燃烧器内风煤比平衡得到在线优化。通过测量风粉管内两相流传输时的电荷变化，使用这些信号来确定煤粉流的特性。产品特点如下：能够测量各个风粉管内的煤粉的相对分配情况。另外，通过系统设置，还可以测量煤粉流在各管道内的流速和绝对流量。对煤粉流的准确检测是燃烧优化，实现均衡燃烧的一个关键。

高速数据采集可以监测风粉管内煤粉流的不稳定现象，这种不稳定现象有可能使锅炉运行出现问题。这些信号数据还可以用来检测由于磨煤机来的一次风不足引起的风粉管煤粉淤积。信号还能用于检测风粉管道内能够导致炉膛压力和尾气排放波动的突发状况。

本系统通过在输煤管上安装检测传感器，采用静电检测技术原理，根据感应电量的变化得到煤粉浓度信号；采用处理模块检测信号并输出至上位机显示。综上所述，本系统检测方法独特，技术先进。本系统适用范围广，可以用于所有的制粉系统锅炉，由于是对每根输粉管单独测量，相互没有依赖性，而且测量周期短，实时性强，有利于电厂运行快速判断和调整运行。

系统主要技术参数：

1）测量范围：

煤粉浓度：0.2~2.0kg粉/kg气；

煤粉流速：5~50 m/s；

2）测量精度：浓度相对误差不大于5%，流速为±0.5 m/s；

3）测量周期：小于1秒（每个管道）；

4）测量管径：180~1000MM；

5）介质温度：20℃ ~ 150℃；

6）通信接口：2路RS-232/485，ModBus_RTU协议输出。

系统的主要功能：

1）实时检测并显示各一次风管内的煤粉浓度、煤粉流速；

2）以棒图和趋势曲线显示每层燃烧器一次风管内煤粉浓度、煤粉流速；

3）实时监视输粉管内断粉和煤粉堵管现象的发生；

4）辅助监视磨煤机、给粉机的工作状态；

5）远程数据传输和快速诊断。

我国一些高校和电力研究所在近年研发出的温差法测量煤粉浓度装置，是用煤粉与热空气混合物后温度的变化，通过测量热空气的温度，煤粉温度，运用计算机进行模拟运算，求出管道内煤粉浓度，该测定法最大缺点是误差大、时滞长、测量元件磨损严重，更换零部件比较频繁，其应用范围只能适用于中间储仓式制粉系统，不能用于直吹式制粉系统。

本系统通过在输煤管上安装检测传感器，采用静电检测技术原理，根据感应电量的变化得到煤粉浓度信号；采用处理模块检测信号并输出至上位机显示。综上所述，本系统检测方法独特，技术先进。本系统适用范围广，可以用于所有的制粉系统锅炉，由于是对每根输粉管单独测量，相互没有依赖性，而且测量周期短，实时性强，有利于电厂运行快速判断和调整运行。

选择信号测点：在磨煤机出口到各个燃烧器的一次风管道上开设传感器安装孔，焊接传感器连接座，安装孔的位置应当选择在管道的直管段上，直管段长度不小于5D管径。传感器的安装孔的开孔和连接座的焊接需在相应磨煤机停止运行时进行施工。

机箱机柜的设置：在靠近锅炉输粉管传感器的密集部位安装前置信号处理单元机箱，在现场或电子间的适当地点安装信号处理机柜。

电缆敷设：敷设传感器到前置处理单元的电缆，敷设前置处理单元到主机柜的电缆。所有电缆外都需要加穿金属软管或金属硬管进行保护。

传感器的安装：在一次风送粉管上的传感器连接座上安装传感器探头。

信号传输：将传感器得到的一次信号分别送给各个前置处理单元，由工控机对前置处理单元送来的信号进行采集、处理和显示。

综上所述，一种锅炉煤粉速度及浓度智能检测装置，实时检测并显示各一次风管内的煤粉浓度、煤粉流速，以棒图和趋势曲线显示每层燃烧器一次风管内煤粉浓度、煤粉流速，实时监视输粉管内断粉和煤粉堵管现象的发生，辅助监视磨煤机、给粉机的工作状态，远程数据传输和快速诊断。

本实用新型通过在每根一次风输粉管道上安装检测传感器，通过就地检测和信号传输入终端上位机，从而获得每根输粉管道中的煤粉的浓度，煤粉的速度相关信号，通过测量模型软件的计算，在显示界面上给出每层燃烧器的速度、浓度的直观数据棒图、实时曲线等，为电厂运行人员实施燃烧优化提供了重要的调整数据. 本实用新型锅炉风粉流速及浓度在线测量装置可以为锅炉运行人员提供连续的在线煤粉流量分布，它使运行人员可以准确把握锅炉的燃烧状况、对制粉系统、风粉配比进行诊断，实现均衡燃烧；本实用新型的锅炉风粉流速及浓度在线测量装置可以为锅炉运行人员提供连续的在线煤粉流量检测,可以准确地实现对管道内煤粉断流、堵管、超限的报警，以避免安全事故的发生；本实用新型采用的检测传感器为无源固定式耐磨耐高温探头，其探针采用高耐磨性特殊材料制成，电荷感应灵敏度高，具有超长的使用寿命（质保两年无磨损），即使轻度磨损也不影响信号的采集。传感器还配有密封防水壳体及电缆接头，保证传感器的稳定工作。

Claims (4)

1.一种锅炉煤粉速度及浓度智能检测装置，其特征在于：包含上位机以及分别与其通过以太网连接的多个数据检测终端，所述数据检测终端包含设置在输煤管上的检测传感器，所述数据检测终端还包含信号调理单元、处理器模块、数据传输模块、DCS网络模块、接口模块和电源模块；所述信号调理单元包含放大电路模块和滤波电路模块；所述检测传感器依次通过放大电路模块和滤波电路模块连接处理器模块，所述数据传输模块、DCS网络模块、接口模块和电源模块分别与处理器模块连接，所述检测传感器包含探头以及与其连接的静电感应片。

2.根据权利要求1所述的一种锅炉煤粉速度及浓度智能检测装置，其特征在于：所述探头采用无源固定式耐磨耐高温探头。

3.根据权利要求1所述的一种锅炉煤粉速度及浓度智能检测装置，其特征在于：所述数据检测终端还包含按键输入模块、报警模块、时钟模块和存储器模块；所述按键输入模块、报警模块、时钟模块和存储器模块分别与处理器模块连接。

4.根据权利要求1所述的一种锅炉煤粉速度及浓度智能检测装置，其特征在于：所述检测传感器配有密封防水壳体及电缆接头。