CN2752754Y - 煤粉浓度在线检测装置 - Google Patents

Abstract

一种煤粉浓度在线检测装置，包括带数据采集卡的工控机(7)、静电传感器(1)，其特征是静电传感器(1)以二个为一组，组与组之间以一定的间隔L分别安装在一次风的垂直管道(2)的外侧表面上，每组静电传感器中的二个静电传感器(1)相互之间相互垂直，静电传感器(1)与传感器探头(3)相连，传感器探头(3)伸入一次风的垂直管道(2)中与流动煤粉(4)相接触，每组静电传感器(1)通过数据传输电缆(6)相连后再与信号处理单元(5)的信号输入端相连，信号处理单元(5)的输出端与带数据采集卡的工控机(7)中的数据采集卡。具有测量周期短，实时性强，有利于电厂运行快速判断和调整运行，安全可靠，安装方便，传感器磨损少，运行维护量小的特点。

Description

煤粉浓度在线检测装置

技术领域

本实用新型涉及一种在线检测装置，尤其是一种煤粉浓度在线检测装置。

背景技术

我国电力生产能源转换效率低，与世界先进水平相比，存在较大的差距。在燃煤火力发电厂，锅炉燃烧工况的在线监测和燃烧调整对锅炉的安全经济运行具有重要的意义，燃烧监测和调整的一个最重要参数是各个燃烧器的煤粉浓度，煤粉浓度的高低以及各个煤粉燃烧器的风粉均匀性直接影响到炉内燃烧工况的稳定和锅炉的燃烧效率。过低的煤粉浓度或断粉会导致灭火，而过高的浓度会引起送粉管道的堵管现象。给粉量的不均匀与各管道内的送风风量差异的叠加，可能造成不同燃烧器出口的煤粉浓度严重不均，导致火焰冲墙、着火不稳定，燃烧不充分，炉内切圆偏斜，汽温偏差，甚至导致过热器爆管等。

大型锅炉的优化燃烧，煤量和助燃空气的测量和合理分配是最基本也是目前最主要的优化燃烧手段，是锅炉安全、经济运行的重要条件和保证。国内众多科研院所早就开展了这个系统的研究和开发工作，目前也有众多的产品系统在不同的电厂投入应用。但目前国内火电厂尚无可靠、简单且比较准确的在线监测煤粉浓度的手段。近几年国内引进苏联70年代的温差法(即风煤在线监测装置)现已经安装了上百台锅炉，但仍存在着误差大、时滞长、测量元件磨损严重，更换零部件比较频繁等缺点，因此，作为工业应用还不可靠。

煤粉浓度的测量方法除了温差法，还有用冲量法测量煤量的，但精度一直不高，而且上述两种方法只能用于中储式制粉系统。这种传统的风粉在线测量与优化指导系统虽然为锅炉效率的提高发挥了广泛的作用，但多年来在技术原理、测量精度、指导水平上没有发生本质的变化，限制了该技术的进一步推广应用和持久应用。例如，在装备中储式制粉系统的燃煤火电厂，均以调整给粉机的转速作为调控给粉量的手段，但由于煤粉的特性和煤粉仓中的粉位等因素的影响，即使已经标定过的给粉机，也会在实际运行中出现给粉机转速和给粉量间的较大偏差。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种利用静电测量技术设计的、能通过测量一次风管道中的静电量和煤粉流速而及时得到煤粉浓度的煤粉浓度在线检测装置，为燃烧监控系统的调控提供实时的依据。

本实用新型的技术方案是：

一种煤粉浓度在线检测装置，包括带数据采集卡的工控机7、静电传感器1，其特征是静电传感器1以二个为一组，组与组之间以一定的间隔L分别安装在一次风的垂直管道2的外侧表面上，每组静电传感器中的二个静电传感器1相互之间相互垂直，静电传感器1与传感器探头3相连，传感器探头3伸入一次风的垂直管道2中与流动煤粉4相接触，每组静电传感器1通过数据传输电缆6相连后再与信号处理单元5的信号输入端相连，信号处理单元5的输出端与带数据采集卡的工控机7中的数据采集卡。

本实用新型还采取了以下技术措施：

与每个静电传感器1相连的传感器探头3的伸入一次风的垂直管道2中的长度不少于管道半径的90％。在垂直管道上以互成90度角的方向上安装静电传感器1，每个静电传感器1相连的传感器探头3伸入管道2中的长度约为管道2的半径的90％，这样两根传感器探头3可保证检测时能覆盖全部管道截面，以减少不稳定的煤粉流分布对检测结果的影响。静电传感器1本身采用了防水设计，以避免外部环境潮湿和静电传感器1进水时导致信号损失。

本实用新型的有益效果：

1、采用了先进的电荷迁移检测技术，对风粉管道内煤粉浓度、煤粉流速同时进行在线检测分析。

2、适用于中储、直吹等各种制粉系统的煤粉检测，还可以实现吹灰过程中的煤灰检测。

3、采用电荷迁移技术直接测量煤粉浓度，减少了间接测量和理论计算误差。

4、每根送粉管均可单独测量，相互没有依赖性。

5、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。

6、采用了无源被动感应式静电传感器，安全可靠，安装方便，传感器磨损少，运行维护量小。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图。

图2是本实用新型的煤粉速度测量原理图。

图3是本实用新型的静电传感器测得的静电量与相关流速的曲线关系示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。

如图1～3所示。

一种煤粉浓度在线检测装置，包括带数据采集卡的工控机7(工控机的型号可为：IPC-6606，数据采集卡可采用AD卡，型号可为：PCI-2206)、静电传感器1(型号可为：PFC-Ia)，静电传感器1以二个为一组，组与组之间以一定的间隔L(可在10～100cm之间根据需要选择)分别安装在一次风的垂直管道2的外侧表面上，每组静电传感器中的二个静电传感器1相互之间相互垂直，静电传感器1与传感器探头3相连，传感器探头3伸入一次风的垂直管道2中与流动煤粉4相接触，每组静电传感器1通过数据传输电缆6相连后再与信号处理单元5的信号输入端相连，信号处理单元5的输出端与带数据采集卡的工控机7中的数据采集卡。与每个静电传感器1相连的传感器探头3的伸入一次风的垂直管道2中的长度以不少于管道半径的90％为宜。在垂直管道上以互成90度角的方向上安装静电传感器1，每个静电传感器1相连的传感器探头3伸入管道2中的长度约为管道2的半径的90％的目的是保证两根传感器探头3可检测到管道截面，以减少不稳定的煤粉流分布对检测结果的影响。静电传感器1本身应采用防水设计，以避免外部环境潮湿和静电传感器1进水时导致信号损失。如图1所示。

当现场的一次风管道的数量大于一个时(实际情况)，各管道4上安装的静电传感器1通过相应的信号处理单元5与同一个公用AD数据采集卡3及带数据采集卡的工控机1相连。

本实用新型的工作过程为(如图2、3所示)：静电传感器1采集静电信号，然后通过数据传输电缆6传输到信号处理单元5中进行信号处理。

本实用新型的一次风道中煤粉速度的测量原理为：

在图1中，在煤粉管道中安装两个特性相同、相距为L的静电传感器1，当煤粉通过管道时，由于煤粉颗粒之间的摩擦，产生了静电，静电传感器1上的传感器探头3感应到相应的静电，静电的变化引起了两处探头的输出信号V_x(t)和V_y(t)的变化。静电信号经过信号处理单元5放大、滤波后输出到带数据采集卡的工控机7中。在软件的控制下对所接收到的静电信号进行相关处理，并随机输出信号V_x(t)和V_y(t)，就可以得到以时间延迟τ为变量的互相关函数R_xy(τ)：

$R_{\mathrm{xy}}\left(\mathrm{\τ}\right)=\frac{1}{T}{\∫}_0^T{V}_y\left(t\right)V_x(t-\mathrm{\τ})\mathrm{dt}$

通过分析我们就可得出时间延迟τ的值，已知两探头的距离为L，则得到相关流速V_c＝L/τ，其相关法示意图如图3所示。

本实用新型的煤粉静电测量方案与浓度的关系为：

带电煤粉产生一定的电场，当带电煤粉粒子通过静电传感器1上的传感器探头3时，在传感器探头3的表面产生等量感应电荷，大量带电煤粉在探头处的移动，可以产生感应电流，感应电流的大小与流经探头的煤粉质量流量(浓度)有关，其近似函数关系为：

              i＝k₁Mvⁿ+k₂QM

式中：k1＝与速度有关的比例常数；k2＝与材料有关的比例常数；M＝质量流量(concentrationx volumetric flow rate)；v＝速度；n＝材料系数(usually 2)；Q＝感生系数；i＝电流

Claims (3)

1、一种煤粉浓度在线检测装置，包括带数据采集卡的工控机(7)、静电传感器(1)，其特征是静电传感器(1)以二个为一组，组与组之间以一定的间隔L分别安装在一次风的垂直管道(2)的外侧表面上，每组静电传感器中的二个静电传感器(1)相互之间相互垂直，静电传感器(1)与传感器探头(3)相连，传感器探头(3)伸入一次风的垂直管道(2)中与流动煤粉(4)相接触，每组静电传感器(1)通过数据传输电缆(6)相连后再与信号处理单元(5)的信号输入端相连，信号处理单元(5)的输出端与带数据采集卡的工控机(7)中的数据采集卡。

2、根据权利要求1所述的煤粉浓度在线检测装置，其特征是与每个静电传感器(1)相连的传感器探头伸入一次风的垂直管道(2)中的长度不少于管道半径的90％。

3、根据权利要求1所述的煤粉浓度在线检测装置，其特征是所述间隔L的取值范围为10～100cm。

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