CN2638059Y - 全截面式微波衰减法飞灰残碳量测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出的是一种全截面式微波衰减法飞灰残碳量测量装置，对其结构是由双测量单元、电子柜以及含液晶显示器、P4研华工控机、彩色激光打印机的机柜组成，双测量单元中的双发射器、双接收器分别通过特殊涂层波导管与电子柜中的衰减器、检波器相接，电子柜中的双偶合器分别通过电缆与机柜中的P4研华工控机内的AD和DA卡件相接；电子柜中的衰减器依次与隔离器、微波源相接；电子柜中的检波器与双偶合器相接。本实用新型的优点：从根本上解决了测量代表性问题，真正做到了对飞灰含炭量的实时在线测量，并能利用双测量单元实现自动校正和监测，同时，全烟道的灰样采集方法没有测量、留灰、返吹的过程，永不会发生堵灰，使装置的可靠性大大增加，维护量大大降低。

Description

全截面式微波衰减法飞灰残碳量测量装置

技术领域

本实用新型提出的是一种全截面式微波衰减法飞灰残碳量测量装置，对锅炉飞灰中的含碳量实现在线检测。属电子测控的自动在线检测技术领域。

背景技术

在锅炉运行中飞灰含碳量一直采用锅炉负荷、煤量煤质、煤粉细度、烟气氧量等运行参数和数据进行间接控制。这种控制方式受多种因素的影响，如运行经验、管理要求、设备状态、煤质变化等。无法在运行中实现对飞灰含碳量进行直观的、数字化的控制和调整。目前对飞灰含碳量的定量测量一般采用“化学灼烧失重法”，这是一种离线的实验室分析方法，这种方法虽有其精度高的特点，但因受灰样采集、样品代表性、分析时间滞后等因素影响，导致测量的结果不能及时准确地反映当前的锅炉燃烧的工况，对锅炉燃烧的控制和燃烧调整的指导缺乏实时性。或者是在现场应用中，有一种测量式的实时在线的检测产品已投入了使用，但是其测量系统因受烟道飞灰高温潮湿的原因(一般是130~190℃)，导致系统虽理论上可行，实际应用上可靠性不高，容易产生测量管道的堵灰，需要大量的人工维护。同时采样点的单一性也意味着灰样代表性不足，检测到的数据与真实结果之间误差较大。最近有了一种非测量式的测碳系统，在可靠性上有所增加，但是存在的问题是，信号处理部分为单片机结构，不能清晰地实现信号的历史查询、追忆、打印和网络化，也没有形成指导燃烧的反馈。

发明内容

本实用新型的目的在于针对上述存在的缺陷，提出一种全截面式微波衰减法飞灰残碳量测量装置，在锅炉烟道的全截面上，利用微波衰减法，采用双测量单元直接测量飞灰的残余含碳量，对锅炉飞灰中的含碳量实现在线检测，以控制和优化锅炉燃烧，降低发电煤耗，提高“竟价上网”能力以及粉煤灰综合利用。本实用新型的技术解决方案：其结构是由双测量单元、电子柜以及含液晶显示器、P4研华工控机、彩色激光打印机的机柜组成，双测量单元中的双发射器、双接收器分别通过特殊涂层波导管与电子柜中的衰减器、检波器相接，电子柜中的双偶合器分别通过电缆与机柜中的P4研华工控机内的AD和DA卡件相接；电子柜中的衰减器依次与隔离器、微波源相接；电子柜中的检波器与双偶合器相接。本实用新型的优点：从根本上解决了测量代表性问题，真正做到了对飞灰含碳量的实时在线测量，并能利用双测量单元实现自动校正和监测，同时，全烟道的灰样采集方法没有测量、留灰、返吹的过程，永不会发生堵灰，使装置的可靠性大大增加，维护量大大降低。

附图说明

附图1是本实用新型的结构示意图。

附图2是双测量单元示意图。

附图3是测量原理框图。

附图4电原理框图。(所涉及的部件是现有技术)。

图中的1是双测量单元、2是接收器、3是发射器、4是检波器、5是偶合器、6是特殊涂层波导管、7是微波源、8是隔离器、9是衰减器、10是电子柜、11是液晶显示器(现有技术)、12是P4研华工控机(现有技术)、13是彩色激光打印机(现有技术)、14是烟道截面、15是网络接口、16是机柜、17是电缆，18是微波，19是取灰留样器、20是云母膜片，21是地址寄存器，22是状态寄存器，23是数据缓冲器，24是逻辑寄存器，25是中断寄存器，26是1K数据存贮单元，27是12位的A/D寄存器，28是AD控制器，29是程序增益控制器，30是数据MUX，31是RAM，32是通道逻辑，33是模拟量输入，34是开关量输出，35是开关量输入，36是DA输出，37是自陷逻辑，38是8254芯片，39是驱动器，40是频率控制器，41是状态控制逻辑，42是数据总线。

具体实施方式

对照图1，由双测量单元1、电子柜10以及含液晶显示器11、P4研华工控机12、彩色激光打印机13的机柜16组成，双测量单元1中的双发射器3、双接收器2分别通过特殊涂层波导管6与电子柜10中的衰减器9、检波器4相接，电子柜10中的双偶合器5分别通过电缆17与机柜16中的P4研华工控机12内的AD和DA卡件相接；电子柜10中的衰减器9依次与隔离器8、微波源7相接；电子柜10中的检波器4与双偶合器5相接。工控机12是系统的核心，在运行系统软件的情况下，由AD和DA卡件发出测量频率和测量功率的控制信号经电缆17传送至微波源7，微波源7发出符合功率的波，经隔离器8隔离，经衰减器9衰减后，由特殊涂层的波导管6送到发射器3，经发射器发射具有能量A的微波，微波穿透测量对象飞灰，飞灰中的碳元素必然吸收一定量的微波B，对称的接收器2将接收到具有能量A-B的微波，由特殊涂层波导管6送到检波器4，检波器4将其调理成模拟量信号，由偶合器5偶合后，经电缆17传送到工控机12，再由工控机内的AD和DA卡件完成信号处理，在软件的计算控制下，实现存贮、显示、查询、打印、报警、网络传输、信息反馈等。

对照附图2，有微波信号发射器3、接收器2、微波源7、检波器4、偶合器5、衰减器9、隔离器8、特殊涂层波导管6(由华东电力中试所对外出售的部件成品)，本实用新型组合了以上部件构成了双测量单元，由同一个微波源7同时发出发射信号，通过特殊涂层波导管6同时传送到两个发射口，由接收器2接收到数据其中第一个测量是主采样数据，第二次测量数据和第一次的数据做对比，然后由软件上进行自动校正，如果发现前后两个数据相差过大，将会舍弃这一组数据，设计双测量的主要原因是锅炉烟道内结构比较复杂，灰质分布不均匀，常常会有大的结焦物质流过。

由微波源7发出的微波，经特殊涂层波导管6送到发射器3，发出大约为90GHz±75MHz的正弦微波(微波)，接收器2的主要作用是接收已被吸收过的或称之为衰减的波，通常缩小至1/3~2/3，经特殊涂层波导管6送到电子柜10。同时图2中，还有一个测量留灰的小管道，该管道是独立安装的，与整个测量系统没有任何连接，它的功能是抽取烟道中的飞灰，可以供电厂实验室化验后，与测量系统的测量数据做分析验证用。

对照图3，微波源7发出一定功率的波，经隔离器8隔离，使波的能量维持在一定范围，没有毛刺，经衰减器9衰减后，达到控制信号要求的功率，由特殊涂层的波导管6送至发射器3，接收器2接收后，由特殊涂层波导管6送到检波器4，检波器4将其调理成模拟量信号4-20毫安，由偶合器5偶合后，经电缆17传送到机柜16，机柜16内主要有工控机12、液晶彩显11、打印机13、接口端子等。接口端子用来接入电缆信号，信号预处理模块使用研华的PCL-818L板卡、测量校验及自检模块使用研华的PCL-730和728板卡、电源模块使用朝阳±24V、机柜符合防护等级IP50。

性能指标：测量范围0～30％(含碳量)，测量误差±0.3％(含碳量在0～8％时)，±0.5％(含碳量在8～15％时)，＜1.5％(含碳量＞15％时)，检测频率30秒(可设置范围5～60秒)，系统响应时间＜20ms，历史数据保留时间12个月，电源功耗600W 220V/AC，输出信号4～20mA/2路隔离的含碳量信号，2路结点信号(自检与含碳量越限报警)，通信接口符合RS-485标准，工作温度机柜0℃～50℃，电子柜-20℃～50℃，测量单元-30℃～190℃。

软件用到了几种方法：全截面测量法，系统每次测量一个截面，做为“实时含碳量值”，应用微积分的原理，把他们叠加起来，某一段的含碳量就做为“平均含碳量值”。微波衰减法，微波经介质层传输后的功率可表示为：P＝P₀exp(-2γI)(式中：P₀---输入功率I---介质层厚度γ---传播常数)系统直接以整个烟道为测量对象，烟道宽度即为介质层厚度I。传播常数γ决定于飞灰成份，石墨碳具有导电性，其介电常数较大，损耗大，当飞灰中含碳量越高，混合物介电常数就大，损耗也大。软件组成，采用面向对象的结构化程序设计方法，在Windows平台下，用Visual C++程序设计语言编制，并使用液晶显示器予以显示，必要时可以对界面进行打印。系统编制了燃烧优化的简析模型，并通过DCS接入了电站的总功率和一次风量两个关键信号，结合当前采集的飞灰含碳量，提出了调整锅炉燃烧的指导数据，从而达到理论性地调整最佳风煤比，降低发电成本。

Claims (1)

1、全截面式微波衰减法飞灰残碳量测量装置，其特征是由双测量单元(1)、电子柜(10)以及含液晶显示器(11)、P4研华工控机(12)、彩色激光打印机(13)的机柜(16)组成，双测量单元(1)中的双发射器(3)、双接收器(2)分别通过特殊涂层波导管(6)与电子柜(10)中的衰减器(9)、检波器(4)相接，电子柜(10)中的双偶合器(5)分别通过电缆(17)与机柜(16)中的P4研华工控机(12)内的AD和DA卡件相接；电子柜(10)中的衰减器(9)依次与隔离器(8)、微波源(7)相接；电子柜(10)中的检波器(4)与双偶合器(5)相接。

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