CN214097525U - 一种新型在线烟气流速测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种新型在线烟气流速测量装置，包括安装在烟道上的皮托管组件，所述皮托管组件的背对气流测量端口连接差压传感器负端，皮托管组件的全压测量端口连接差压传感器正端和连接压力传感器正端，在皮托管组件的背对气流测量端口与差压传感器之间以及皮托管组件的全压测量端口与压力传感器之间均安装有气容滤波器，所述差压传感器、压力传感器连接中央微处理器，中央微处理器还连接绝压传感器、手动反吹按钮以及空压机。本实用新型应用气容滤波器对波动气源信号进行滤波处理，将平稳的气路压力信号交给各压力传感器，使其测得的各压力参数显示平稳，满足准确度要求。

Description

一种新型在线烟气流速测量装置

技术领域

本实用新型涉及烟气流速测量技术领域，具体是一种新型在线烟气流速测量装置。

背景技术

在我国烟气排放源排放污染物实行浓度和总量控制，排放烟气的流速(流量)是确定排放污染物总量的重要参数。烟气流速(流量)连续测量仪是烟气连续排放监测系统(CEMS)的重要组成部分。

在烟气连续排放监测系统(CEMS)中，有多种烟气流速(流量)连续测量的方法可应用其中，各有其特点。经典传统技术--------皮托管法。与其它方法相比，性能可靠，价格低廉；特点是由于S型皮托管的测压孔开口较大，不易被颗粒物堵塞，易于用高压气体吹扫，保持测压口的清洁，所以适用于烟气流速的连续测量。目前，市面应用的皮托管法的烟气流速流量仪，在通常工况条件下，均能满足使用要求，但在一些烟道监测口开口受到客观条件限制下，存在开口不规范或烟道设备本身情况而导致的烟气气流的不稳定，这时，一般烟气流速测量装置很难达到测量准确度要求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种新型在线烟气流速测量装置，应用气容滤波器对波动气源信号进行滤波处理，将平稳的气路压力信号交给各压力传感器，使其测得的各压力参数显示平稳，满足准确度要求。

本实用新型的技术方案：

一种新型在线烟气流速测量装置，包括安装在烟道上的皮托管组件，所述皮托管组件的背对气流测量端口连接差压传感器负端，皮托管组件的全压测量端口连接差压传感器正端和压力传感器正端，在皮托管组件的背对气流测量端口与差压传感器负端之间以及皮托管组件的全压测量端口与差压传感器正端和压力传感器之间均安装有气容滤波器，所述差压传感器、压力传感器连接中央微处理器，中央微处理器还连接绝压传感器、手动反吹按钮以及空压机。

所述皮托管组件的背对气流测量端口连接第一三通的第一端口，所述第一三通的第二端口通过对应管道上的气容滤波器连接到差压传感器，在第一三通的第二端口连接第一电磁换向阀，第一三通的第三端口连接第二电磁换向阀，皮托管组件的全压测量端口连接第二三通的第一端口，第二三通的第二端口连接第二电磁换向阀，第二三通的第三端口连接第三电磁换向阀，第三电磁换向阀连接第三三通的第一端口，第三三通的第二端口通过对应管道上的气容滤波器连接到压力传感器，第三三通的第三端口通过对应管道上的气容滤波器连接到差压传感器，所述第二电磁换向阀连接电磁开关阀，电磁开关阀连接过滤器，过滤器连接空压机，所述第一电磁换向阀、第二电磁换向阀、第三电磁换向阀以及电磁开关阀控制线均连接到中央微处理器。

所述皮托管组件还包括伸入到烟道内部的温度传感器，所述温度传感器连接到中央微处理器。

所述皮托管组件通过安装法兰安装到烟道上。

所述中央微处理器还连接显示装置、按键装置以及中央控制室计算机。

所述气容滤波器包括气容腔，所述气容腔的两端安装有接嘴，在气容腔的上下表面安装有压盖板，所述压盖板通过螺钉进行固定安装，在压盖板与气容腔之间固定安装有橡胶膜片，在两片橡胶膜片之间设置有弹簧，通过橡胶膜片和弹簧的协同达到滤波的目的。

所述压盖板中间设计有联结筋和通孔，通孔用于橡胶膜片鼓动让位，构成柔性气室，起到缓冲滤波作用；联结筋的作用是当气室压力过大时，起到托住橡胶膜片的作用，防止损坏橡胶膜片。

所述气容腔上对应螺钉的安装位置设置有螺纹嵌件。

所述气容腔上开设有方便橡胶膜片放置的安装凹陷平面，在安装凹陷平面上还开设有利于压紧橡胶膜片防止漏气的凸台密封线。

所述橡胶膜片上对应弹簧的一侧开设有弹簧定位槽。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型在测量过程中，在缓冲气容滤波器的作用下，大大减小了烟道风机风量脉动、阻流体、弯头、变径等干扰流场的不利因素给测烟气动压带来影响。在皮托管与微差压传感器之间增设缓冲气容滤波器后，微差压传感器输出信号经放大后，输出的信号平稳，显示有代表性的数据，科学有效地测量烟道烟气流速。无需远程连接导线，现场施工安装方便。在中控室实时观察烟道烟气流速(流量)，远程操作控制装置的启停、反吹维护。

附图说明

图1是本实用新型的装置整体示意图。

图2是本实用新型的皮托管组件结构示意图。

图3是本实用新型的气容滤波器正面结构示意图。

图4是本实用新型的气容滤波器剖面结构示意图。

图5是本实用新型的气容腔结构示意图。

图6是本实用新型的橡胶膜片正面结构示意图。

图7是本实用新型的橡胶膜片剖面结构示意图。

图8是本实用新型的气容滤波器滤波效果示意图。

图9是本实用新型的装置工作流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

如图1和图2所示，一种新型在线烟气流速测量装置，包括安装在烟道1上的皮托管组件2，所述皮托管组件2的背对气流测量端口连接差压传感器13负端，皮托管组件2的全压测量端口连接差压传感器13正端和压力传感器14正端，在皮托管组件2的背对气流测量端口与差压传感器13之间以及皮托管组件2的全压测量端口与差压传感器13正端、压力传感器14之间均安装有气容滤波器12，所述差压传感器13、压力传感器14连接中央微处理器16，中央微处理器16还连接绝压传感器15、手动反吹按钮17以及空压机18。所述皮托管组件2的背对气流测量端口连接第一三通5的第一端口，所述第一三通5的第二端口通过对应管道上的气容滤波器12连接到压差传感器13，在第一三通5的第二端口连接第一电磁换向阀7，第一三通5的第三端口连接第二电磁换向阀8，皮托管组件2的全压测量端口连接第二三通6的第一端口，第二三通6的第二端口连接第二电磁换向阀8，第二三通6的第三端口连接第三电磁换向阀9，第三电磁换向阀9连接第三三通10的第一端口，第三三通10的第二端口通过对应管道上的气容滤波器12连接到压力传感器14，第三三通10的第三端口通过对应管道上的气容滤波器12连接到差压传感器13，所述第二电磁换向阀8连接电磁开关阀11，电磁开关阀11连接过滤器19，过滤器19连接空压机18，所述第一电磁换向阀7、第二电磁换向阀8、第三电磁换向阀9以及电磁开关阀11控制线均连接到中央微处理器16。所述皮托管组件2还包括伸入到烟道1内部的温度传感器3，所述温度传感器3连接到中央微处理器16。所述皮托管组件2通过安装法兰4安装到烟道1上。所述中央微处理器16还连接显示装置20、按键装置21以及中央控制室计算机22。

请参阅图3和图4，所述气容滤波器12包括气容腔102，所述气容腔102的两端安装有接嘴100，在气容腔102的上下表面安装有压盖板101，所述压盖板101通过螺钉103进行固定安装，在压盖板101与气容腔102之间固定安装有橡胶膜片105，在两片橡胶膜片105之间设置有弹簧106，通过橡胶膜片105和弹簧106的协同达到滤波的目的。

请参阅图3，所述压盖板101中间设计有联结筋108和通孔107，通孔107用于橡胶膜片105鼓动让位，构成柔性气室，起到缓冲滤波作用；联结筋108的作用是当气室压力过大时，起到托住橡胶膜片105的作用，防止损坏橡胶膜片105。

所述气容腔102上对应螺钉103的安装位置设置有螺纹嵌件104。

请参阅图5，所述气容腔102上开设有方便橡胶膜片105放置的安装凹陷平面109，在安装凹陷平面109上还开设有利于压紧橡胶膜片105防止漏气的凸台密封线110。

请参阅图6和图7，所述橡胶膜片105上对应弹簧106的一侧开设有弹簧定位槽111。弹簧定位槽111可提高橡胶膜片105的刚性，保持一定的形状，弹簧定位槽111还可起到固定气容腔102气室内弹簧106的作用，防止弹簧106错位，影响滤波效果。弹簧是构成柔性气室的关键件；弹性系数要根据流速测量装置测量范围而定，弹性系数过大过小都会影响滤波效果，弹簧还有一个作用是当气室是负压时，起到支撑橡胶膜片使其回位的作用。

在设计气容滤波器时，气容腔的大小、膜片柔韧性，弹簧弹力的大小是关键，要根据烟道工况参数、流速测量装置测量范围设计，通过大量实验确定气容腔、膜片、弹簧等的相关参数，只有在合适的气容滤波器作用下，烟道气流的尖峰才能被气容滤波器有效吸收，起到滤波作用，保证流速测量装置被测气流信号的平稳性。气容滤波器效果见图8。

在设计皮托管组件时，S型皮托管的长度按被测烟道(管道)大小尺寸而确定，要求S型皮托管净长度为烟道测点截面平均流速点距烟道法兰口的距离；测温管的长度应比S型皮托管净长度短，以免影响测点的流场。联接法兰直径大小按烟道安装法兰而定，皮托管组件的法兰上有长形安装调整孔，以便调节皮托管管口与气流方向的夹角。

皮托管法测管道气体流速的原理：

测量管道气体流速流量、分析管道压力分布时，需要用到取压管，通常用的是皮托管，皮托管分标准皮托管和S型皮托管两种，标准皮托管由于静压孔很小，容易堵塞，不可用于有污染的管道的测量；

在有污染的管道中常用S型皮托管，由于S型皮托管的测压孔开口较大，不易被颗粒物堵塞，易于自动吹扫，所以用于流速连续测量。S型皮托管由两根管组成，一根管面向气流的方向测量全压，另一根管背向气流的方向测得的压力小于静压。用S型皮托管和微差压计测量两根管压力差即动压，动压与烟气流速相关，相关计算公式如下：

1.计算烟气静压

式中：P_s……烟气静压，Pa P_t……烟气全压，Pa

k_p……皮托管系数P_d……气体动压，Pa

2.计算烟气流速

式中：V……气体流速,m/s P_d……气体动压，Pa

ρ……气体密度,kg/m³ k_p……皮托管系数

t_s……烟气温度，℃ M_s……烟气分子量，kg/kmol

B_a……大气压力，Pa P_s……烟气静压，Pa

在管道中，动压相对于静压数值较小，通常不在一个数量级上。由上式可知，准确测量烟气流速，测烟气动压是关键。在实际工作中，烟道风机提供的风量是脉动的，烟气动压波动很大，要求气流经过一定的直管段后再监测动压，但仍有较大波动。在工程现场，常常受到场地条件限制，监测口的开口位置往往达不到要求的直管段，监测时动压波动大，测量仪器难以读取有效数据，给监测结果带来较大误差。为了解决上述问题，本流速测量装置采用自制的气路气容滤波器，使输出得到平稳的平均数值，易于读取有代表性的有效数据，大大提高了测量精度，使得开口不太规范的测点也能较好的读取数据。

本实用新型流速测量装置的工作过程：(参见工作流程图9)

①开机；

②设置参数(烟道截面积S、监测时间T、反吹清灰时间tq)；

③各压力传感器校零(动压、全压)；

④参数测量(烟气温度ts、烟气动压Pd、烟气全压Pt、大气压Ba)；

⑤显示测量参数(烟气温度ts、烟气动压Pd、烟气静压Ps、大气压Ba)及计算结果烟气流速V、烟气流量Q；

⑥当到达设定工作监测时间T时，启动电磁阀，关闭测量气路；

⑦切换到反吹清灰气路，进行反吹清灰；

⑧经过时间tq的反吹清灰停止反吹；

⑨启动电磁阀，切换到测量气路，各压力传感器校零，循环测量、计算、显示结果过程。

本实用新型的流速测量装置制造、生产工艺：

按设计图纸、工艺文件加工组装皮托管滤波测速装置。

气容滤波器按部件组装好，要进行检漏试验，堵住出气口加5kPa的压力试水，不得有漏气现象。

S型皮托管在组焊法兰盘前，要进行风洞试验，得出皮托管系数；然后进行皮托管组件焊接，要求氩弧焊焊接。

校准：流速仪组装好后，要进行与上位机通讯调试。流速仪各传感器要按性能要求校准测试，以满足系统要求。

5.技术要点及与同类产品不同之处

①在皮托管滤波测速流速测量装置中，在皮托管与微差压传感器之间增设了缓冲气容滤波器，在烟气动压波动时，比其它没装缓冲气容滤波器的皮托管测速设备能很好的测量测点的动压(流速)。

②流速仪系统软件采用了计算机软件编程辅助滤波，使输出、显示稳定。

③流速仪功能智能化，信号无线远传中央控制室，可在中央控制室上位机上观察结果和控制。

④烟气管道静压方向是垂直烟气流速方向的，测静压时，取压管口平面需平行于气流方向，即管身垂直插入烟道；便携烟气是人工将S型皮托管沿测动压位置旋转90度来测静压；在线监测的仪器是装置一直垂直取压管，直接测静压；本流速仪采用S型皮托管与标准皮托管测流速的关系导出全压与静压的关系式，测全压计算静压，这样就可利用固定装置的S型皮托管对着气流的全压口测全压，得到静压的结果。优点是管路简洁，降低制造成本。

⑤为了现场维护方便增添了手动清灰功能。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种新型在线烟气流速测量装置，其特征在于，包括安装在烟道(1)上的皮托管组件(2)，所述皮托管组件(2)的背对气流测量端口连接差压传感器(13)负端，皮托管组件(2)的全压测量端口连接差压传感器(13)正端和压力传感器(14)正端，在皮托管组件(2)的背对气流测量端口与差压传感器(13)负端之间以及皮托管组件(2)的全压测量端口与差压传感器(13)正端之间均安装有气容滤波器(12)，皮托管组件(2)的全压测量端口与压力传感器(14)之间也安装有气容滤波器(12)，所述差压传感器(13)、压力传感器(14)连接中央微处理器(16)，中央微处理器(16)还连接绝压传感器(15)、手动反吹按钮(17)以及空压机(18)；

所述皮托管组件(2)的背对气流测量端口连接第一三通(5)的第一端口，所述第一三通(5)的第二端口通过对应管道上的气容滤波器(12)连接到差压传感器(13)，第一三通(5)的第二端口连接第一电磁换向阀(7)，第一三通(5)的第三端口连接第二电磁换向阀(8)，皮托管组件(2)的全压测量端口连接第二三通(6)的第一端口，第二三通(6)的第二端口连接第二电磁换向阀(8)，第二三通(6)的第三端口连接第三电磁换向阀(9)，第三电磁换向阀(9)连接第三三通(10)的第一端口，第三三通(10)的第二端口通过对应管道上的气容滤波器(12)连接到压力传感器(14)，第三三通(10)的第三端口通过对应管道上的气容滤波器(12)连接到差压传感器(13)，所述第二电磁换向阀(8)连接电磁开关阀(11)，电磁开关阀(11)连接过滤器(19)，过滤器(19)连接空压机(18)，所述第一电磁换向阀(7)、第二电磁换向阀(8)、第三电磁换向阀(9)以及电磁开关阀(11)控制线均连接到中央微处理器(16)。

2.根据权利要求1所述的一种新型在线烟气流速测量装置，其特征在于，所述皮托管组件(2)还包括伸入到烟道(1)内部的温度传感器(3)，所述温度传感器(3)连接到中央微处理器(16)。

3.根据权利要求1所述的一种新型在线烟气流速测量装置，其特征在于，所述皮托管组件(2)通过安装法兰(4)安装到烟道(1)上。

4.根据权利要求1所述的一种新型在线烟气流速测量装置，其特征在于，所述中央微处理器(16)还连接显示装置(20)、按键装置(21)以及中央控制室计算机(22)。

5.根据权利要求1所述的一种新型在线烟气流速测量装置，其特征在于，所述气容滤波器(12)包括气容腔(102)，所述气容腔(102)的两端安装有接嘴(100)，在气容腔(102)的上下表面安装有压盖板(101)，所述压盖板(101)通过螺钉(103)进行固定安装，在压盖板(101)与气容腔(102)之间固定安装有橡胶膜片(105)，在两片橡胶膜片(105)之间设置有弹簧(106)，通过橡胶膜片(105)和弹簧(106)的协同达到滤波的目的。

6.根据权利要求5所述的一种新型在线烟气流速测量装置，其特征在于，所述压盖板(101)中间设计有联结筋(108)和通孔(107)，通孔(107)用于橡胶膜片(105)鼓动让位，构成柔性气室，起到缓冲滤波作用；联结筋(108)的作用是当气室压力过大时，起到托住橡胶膜片(105)的作用，防止损坏橡胶膜片(105)。

7.根据权利要求5所述的一种新型在线烟气流速测量装置，其特征在于，所述气容腔(102)上对应螺钉(103)的安装位置设置有螺纹嵌件(104)。

8.根据权利要求5所述的一种新型在线烟气流速测量装置，其特征在于，所述气容腔(102)上开设有方便橡胶膜片(105)放置的安装凹陷平面(109)，在安装凹陷平面(109)上还开设有利于压紧橡胶膜片(105)防止漏气的凸台密封线(110)。

9.根据权利要求5所述的一种新型在线烟气流速测量装置，其特征在于，所述橡胶膜片(105)上对应弹簧(106)的一侧开设有弹簧定位槽(111)。

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