JP2813293B2 - Dust collector abnormality detection method and abnormality detection device - Google Patents

Dust collector abnormality detection method and abnormality detection device

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JP2813293B2
JP2813293B2 JP5328488A JP32848893A JP2813293B2 JP 2813293 B2 JP2813293 B2 JP 2813293B2 JP 5328488 A JP5328488 A JP 5328488A JP 32848893 A JP32848893 A JP 32848893A JP 2813293 B2 JP2813293 B2 JP 2813293B2
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frequency spectrum
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dust collector
abnormality
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克浩 寺井
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、集塵機の異常検出方法
とその異常検出装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for detecting an abnormality of a dust collector.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば、製鉄所においては転炉等の発塵
する場所が多く、作業環境を維持するために各所に集塵
機が設けられていて、最近では集塵性能の観点からバグ
フィルタが使用されることが多い。図11はかかるバグ
フィルタ35の一例を示すもので、配管36より入った
含塵ガス37は風量調節用のダンパー38を通じて集塵
槽39に入る。この集塵槽39内には筒状の濾布よりな
るバグ40が懸架装置41を介して多数配列されてい
て、含塵ガス37はこの各バグ40を通過して濾過さ
れ、その濾過されたガスのみが出口42へ排出される。
2. Description of the Related Art For example, in a steelworks, there are many places where dust is generated, such as a converter, and dust collectors are provided in various places to maintain a working environment. Recently, bag filters have been used from the viewpoint of dust collection performance. Often done. FIG. 11 shows an example of such a bag filter 35. Dust-containing gas 37 entering from a pipe 36 enters a dust collecting tank 39 through a damper 38 for adjusting the air volume. A large number of bugs 40 made of a cylindrical filter cloth are arranged in the dust collecting tank 39 via a suspension device 41, and the dust-containing gas 37 is filtered through each of the bugs 40, and is filtered. Only gas is exhausted to outlet 42.

【0003】各バグ40の内面に溜まったダスト43
は、上記懸架装置41に振動を与えることにより、ある
いは出口42側から洗浄風を逆に圧送する(逆洗)こと
により、下方に叩き落とされる。図12は集塵設備の全
体構成図で、図11に示すバグフィルタ35が通常4個
から8個並設されており、含塵ガス37は送風機44に
より各バグフィルタ35に送り込まれ、その中の各バグ
・・は定期的に入側ダンパー45と出側ダンパー46に
よって集塵と逆洗を切り換えている。集塵済みのガスは
管路47を通って煙突48に送られるが、バグフィルタ
・・の種類によってはその途中に誘引ブロワー49が設
けられる。
[0003] Dust 43 accumulated on the inner surface of each bug 40
Is knocked down by applying vibration to the suspension device 41 or by reversely feeding the washing air from the outlet 42 side (backwashing). FIG. 12 is an overall configuration diagram of the dust collecting equipment. Usually, four to eight bag filters 35 shown in FIG. 11 are arranged side by side, and the dust-containing gas 37 is sent to each bag filter 35 by the blower 44, Are periodically switched between dust collection and backwashing by the entrance damper 45 and the exit damper 46. The dust-collected gas is sent to a chimney 48 through a pipeline 47, and an induction blower 49 is provided in the middle of the bag filter depending on the type of bag filter.

【0004】上記バグフィルタ35では、集塵槽39内
の各バグ40が振動によって破れることがある。一旦こ
れが破れると含塵ガス37がそこから多量に漏れだし、
煙突48から大量の塵埃が大気中に放出され、環境保全
上重大な問題が生じる。そこで、従来、製鉄所内では以
下のような対策を講じている。 (1) バグ40の前後(例えば、図11の配管36と
出口42)に差圧計を設け、この差圧計の圧力値の異常
変動をキャッチして集塵機の異常(バグ40の破れ)を
検出する。 (2) 図12のB又はCに示す管路内に光学式ダスト
濃度計を設置し、この濃度計の値に基づいて集塵機の異
常を検出する。
In the bag filter 35, each bug 40 in the dust collecting tank 39 may be broken by vibration. Once this breaks, a large amount of dust-containing gas 37 leaks out of it,
A large amount of dust is released from the chimney 48 into the atmosphere, which poses a serious problem for environmental protection. Therefore, the following countermeasures have been taken in steelworks. (1) A differential pressure gauge is provided before and after the bug 40 (for example, the pipe 36 and the outlet 42 in FIG. 11), and an abnormal change in the pressure value of the differential pressure gauge is caught to detect an abnormality of the dust collector (break of the bug 40). . (2) An optical dust densitometer is installed in the pipeline shown by B or C in FIG. 12, and abnormality of the dust collector is detected based on the value of the densitometer.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記(1)の
検出方法では、バグ40の破れた瞬間だけしか差圧が発
生せず、その一瞬を確実に検出することが難しいのでバ
グ40の破れを見逃すおそれが高い。また、この検出方
法はバグ40の破れが小さくて差圧が生じない場合には
役に立たない。
However, in the detection method of the above (1), a differential pressure is generated only at the moment when the bug 40 is broken, and it is difficult to reliably detect the moment. There is a high risk of overlooking. Further, this detection method is useless when the breakage of the bug 40 is small and no differential pressure is generated.

【0006】一方、上記(2)の方法ではそのような不
都合は生じないが、従来の光学式ダスト濃度計では、投
光器から入射した光の透過又は散乱光の強度を直接解析
してダスト濃度を求めているので、静止したダストにも
反応してしまう。従って、管路に設けた窓部にダストが
付着して汚れると間違って異常を検知することがあるた
め、その保全に手間がかかり、長期間安心して使用する
ことができない。
On the other hand, the above method (2) does not cause such inconvenience, but the conventional optical dust densitometer directly analyzes the intensity of transmitted or scattered light incident from the light projector to determine the dust concentration. Because it is seeking, it reacts to the stationary dust. Therefore, if dust adheres to the window provided in the conduit and becomes dirty, an abnormality may be erroneously detected. Therefore, maintenance is troublesome, and it cannot be used for a long time with security.

【0007】また、光学式ダスト濃度計の場合、透過又
は散乱光の強度からダスト濃度を求めるため、低濃度域
における濃度測定には適するが、ダスト濃度が高いとす
ぐに飽和してしまい、検出できる濃度レンジが小さく高
濃度域では信頼性が落ちる。これより、従来の光学式ダ
スト濃度計は異常発生の後でもすぐに濃度が上がらない
図12の位置BやCに設置され、異常発生の後に濃度が
急激に上がる位置A(バグフィルタ35の直後の管路)
には設置できなかったので、どのバグフィルタ35に異
常があるかを検出することができなかった。
In the case of an optical dust densitometer, the dust density is determined from the intensity of transmitted or scattered light, so that it is suitable for measuring the density in a low density range. The possible density range is small and the reliability is reduced in the high density range. Thus, the conventional optical dust densitometer is installed at the positions B and C in FIG. 12 where the density does not immediately rise even after the occurrence of the abnormality, and at the position A (immediately after the bag filter 35) where the concentration rapidly increases after the occurrence of the abnormality. Pipeline)
Could not be installed, so it was not possible to detect which of the bag filters 35 had an abnormality.

【0008】本発明は、このような実情に鑑み、窓部の
汚れに影響されることなく、高濃度領域でも安定して集
塵機の異常を検出できる集塵機の異常検出方法とその異
常検出装置を提供することを目的とする。
In view of such circumstances, the present invention provides a method and an apparatus for detecting an abnormality of a dust collector which can detect an abnormality of the dust collector stably even in a high concentration area without being affected by dirt on a window. The purpose is to do.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく、
本発明は次の技術的手段を講じた。即ち、請求項1に記
載の発明は、集塵機の出側に接続された管路を流れる含
塵ガスに、この含塵ガスの流れ方向に対して直角になら
ない角度で30GHz以上のミリ波帯域の電磁波を照射
し、この電磁波が前記含塵ガスに含まれるダストによっ
て散乱された散乱波を検出するとともに、前記電磁波と
前記散乱波とのドップラーシフト量を取り出して同シフ
ト量の周波数スペクトルを求め、この周波数スペクトル
に基づいて前記集塵機の異常を検出することを特徴とす
る。
In order to achieve the above object,
The present invention has taken the following technical measures. In other words, the invention according to claim 1 provides a dust-containing gas flowing through a pipe connected to the outlet side of a dust collector with a millimeter-wave band of 30 GHz or more at an angle that is not perpendicular to the flow direction of the dust-containing gas. Irradiate the electromagnetic wave, and while detecting the scattered wave scattered by the dust contained in the dust-containing gas, the electromagnetic wave and the amount of the Doppler shift of the scattered wave to obtain the frequency spectrum of the same shift amount, An abnormality of the dust collector is detected based on the frequency spectrum.

【0010】また、請求項2に記載の発明は、ドップラ
ーシフト量から求めた周波数スペクトルの面積に対応す
る管路内のダスト濃度を求め、このダスト濃度の値に基
づいて集塵機の異常を検出することを特徴とする。更
に、請求項3に記載の発明は、ドップラーシフト量から
求めた周波数スペクトルのピーク値を与える周波数に対
応して管路内のダスト粒子の平均流速を求め、このダス
ト粒子の平均流速の値に基づいて集塵機の異常を検出す
ることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, a dust concentration in a pipe corresponding to an area of a frequency spectrum obtained from a Doppler shift amount is obtained, and an abnormality of the dust collector is detected based on the value of the dust concentration. It is characterized by the following. Further, the invention according to claim 3 obtains an average flow velocity of dust particles in a pipeline corresponding to a frequency giving a peak value of a frequency spectrum obtained from the Doppler shift amount. An abnormality of the dust collector is detected based on the detected dust.

【0011】請求項4に記載の発明である集塵機の異常
検出装置は、集塵機の出側に通じる管路内の含塵ガスの
流れ方向に対して直角にならない角度で30GHz以上
のミリ波帯域の電磁波を照射する照射手段と、前記電磁
波が前記含塵ガスに含まれるダストによって散乱された
散乱波を検出する検出手段と、前記電磁波と前記散乱波
とのドップラーシフト量を取り出すミキサーと、前記ド
ップラーシフト量の周波数スペクトルを求めてこの周波
数スペクトルの面積若しくは同スペクトルのピーク値を
与える周波数又はこれらの双方の値を計算する計測手段
と、を備えていることを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a dust collector abnormality detecting apparatus for a millimeter wave band of 30 GHz or more at an angle which is not perpendicular to the flow direction of the dust-containing gas in a pipe leading to the outlet side of the dust collector. Irradiating means for irradiating electromagnetic waves, detecting means for detecting scattered waves in which the electromagnetic waves are scattered by dust contained in the dust-containing gas, a mixer for extracting a Doppler shift amount between the electromagnetic waves and the scattered waves, and the Doppler Measuring means for calculating a frequency spectrum of the shift amount and calculating an area of the frequency spectrum, a frequency giving a peak value of the spectrum, or both of them.

【0012】[0012]

【作用】含塵ガスに含まれるダストは直径約0.1μm
〜数μmオーダーのものが中心であるが、これに対して
光学式ダスト濃度計は0.5μm〜1μm程度の波長の
光波を使用していて、主としてこの光波のミー散乱を利
用している。これより、従来の光学式ダスト濃度計の考
え方では、波長の長い波動を用いるとダスト群を通過し
てしまい、散乱は殆ど生じない。
[Function] The dust contained in the dust-containing gas has a diameter of about 0.1 μm.
The optical dust densitometer uses a light wave having a wavelength of about 0.5 μm to 1 μm, and mainly uses Mie scattering of this light wave. Thus, according to the concept of the conventional optical dust densitometer, if a wave having a long wavelength is used, it passes through the dust group, and scattering hardly occurs.

【0013】しかし、バグフィルタ通過後のガスでも2
0〜30mg/m3 程度の含塵量であり、ミー散乱は十
分な大きさで生じている。一方、バグが破れた場合の5
00mg/m3 程度の含塵ガスに対しては、後方散乱・
透過ともに飽和してしまうし、窓部の汚れが生じやすく
なるため、従来の光学式濃度計では安定的な検出は難し
い。
However, even after passing through the bag filter, 2
The dust content is about 0 to 30 mg / m 3 , and the Mie scattering is sufficiently large. On the other hand, 5
For dust containing gas of about 00mg / m 3 ,
Since both the transmission and the light are saturated, and the window is easily stained, stable detection is difficult with the conventional optical densitometer.

【0014】そこで、本発明は、ダストの付着による多
少の窓部の汚れを通過し、かつ流れているダストに対し
てのみ反応するものとして、波長10mm以下のミリメ
ートル波によるドップラーレーダーを採用している。す
なわち、ミリ波領域ではやはりその波長よりも数桁も下
の粒子群による散乱は小さく、単なる散乱又は透過を利
用するだけの従来のダスト濃度検知は困難であるが、図
1(c)に示すように、動いているダスト粒子6Aにあ
る照射角度θをもって30GHz以上のミリメートル波
帯域の電磁波4を照射すると、きわめて僅かではあるが
後方散乱波が生じる。
Therefore, the present invention employs a Doppler radar using a millimeter wave having a wavelength of 10 mm or less as a device that passes through some window dirt due to dust adhesion and reacts only to flowing dust. I have. That is, in the millimeter wave region, the scattering by the particle group several orders of magnitude lower than that wavelength is also small, and it is difficult to detect the dust concentration in the related art simply by using the simple scattering or transmission, as shown in FIG. 1 (c). When the moving dust particles 6A are irradiated with the electromagnetic wave 4 in the millimeter wave band of 30 GHz or more at the irradiation angle θ, a very small amount of backscattered waves are generated.

【0015】ここで、この後方散乱波は粒子6Aの速度
vによりドップラーシフトを受けているため、下式で示
すようなもとの照射した電磁波との混合(ヘテロダイ
ン)によるドップラー信号fd が得られる。 fd =2v・cosθ/λ (λ:発振波長) このドップラー信号fd は数kHz以下となり、最初の
発振周波数に比べて非常に小さい周波数であってこのド
ップラー信号fd の部分のみ選択増幅できるので、結果
として大きな信号を得ることができる。例えば、λ=5
mm、発振周波数60GHz、θ=45°、v=20m
/secとした場合、fd =5.6kHzとなる。
[0015] Here, the order backscattered waves undergoing Doppler shift by the speed v of a particle 6A, resulting Doppler signal f d by mixing (heterodyning) the original irradiated electromagnetic wave as shown by the following formula Can be f d = 2 v · cos θ / λ (λ: oscillation wavelength) This Doppler signal f d is several kHz or less, a frequency that is very small compared to the first oscillation frequency, and only a portion of this Doppler signal f d can be selectively amplified. Therefore, a large signal can be obtained as a result. For example, λ = 5
mm, oscillation frequency 60 GHz, θ = 45 °, v = 20 m
In the case of / sec, f d = 5.6 kHz.

【0016】このドップラー信号fd の周波数スペクト
ルを模式的に描いたものが図2であり、この図の縦軸は
ドップラー周波数fd の各成分(反射強度)、横軸はド
ップラー周波数fd である。図2において、ドップラー
周波数fd の最大値fmax はガス流速に近く、周波数ス
ペクトルのピーク値を与えるドップラー周波数fo は粒
子群(ダスト)の平均流速に近くなっている。その理由
は、平均流速の粒子群の数が最も多く、その粒子群によ
る散乱が最も大きく生じていると考えられるからであ
る。
[0016] The frequency spectrum of the Doppler signal f d which depicts schematically is 2, the vertical axis represents the components of the Doppler frequency f d of FIG. (Reflection intensity) and the horizontal axis represents Doppler frequency f d is there. In FIG. 2, the maximum value f max of the Doppler frequency f d is close to the gas flow velocity, and the Doppler frequency f o giving the peak value of the frequency spectrum is close to the average flow velocity of the particle group (dust). The reason is that it is considered that the number of particles at the average flow velocity is the largest, and the scattering by the particles is the largest.

【0017】また、ダスト濃度を大きくすると、図2の
仮想線のように全体に周波数スペクトルのレベルが上昇
し、これより、この周波数スペクトルの面積から測定対
象である含塵ガスのダスト濃度が推定できることにな
る。すなわち、含塵ガスのダストの速度分布とその存在
確率(濃度)との関係を模式的に図3(a)のように表
すと、その時に得られるドップラー信号fd の周波数ス
ペクトルは図3(b)のようになり、両者はほぼ相似関
係にある。これは、ミリ波がそれぞれの粒子によってド
ップラーシフトを受けて後方散乱するが、ある速度の粒
子密度が高いほど多くの後方散乱を受けてその部分に相
当するドップラー信号fd の周波数成分(反射強度)が
大きくなるからである。
When the dust concentration is increased, the level of the frequency spectrum is increased as shown by the phantom line in FIG. 2, and the dust concentration of the dust-containing gas to be measured is estimated from the area of the frequency spectrum. You can do it. That is, when the relationship between the existence probability and velocity distribution of dust dust containing gas (concentration) expressed as schematically FIG. 3 (a), the frequency spectrum of the Doppler signal f d obtained when the Fig. 3 ( As shown in b), the two are almost similar. This is a millimeter wave backscatter receiving Doppler shift by each particle, the frequency component (reflection intensity of the Doppler signal f d corresponding to the portion received much backscatter as particle density of a certain speed is high ) Becomes larger.

【0018】従って、種々のダスト濃度の含塵ガス流を
人工的に作り出し、この各含塵ガス流にある周波数のミ
リ波を斜めから照射してそのときのドップラー信号fd
の周波数スペクトルをそれぞれ実験によって求めてお
き、ダスト濃度と周波数スペクトルの面積との間の対応
関係を把握しておけば、任意の含塵ガスへのミリ波の照
射によって得られる周波数スペクトルの面積からその含
塵ガスのダスト濃度を推定することができる。
Accordingly, dust-containing gas streams having various dust concentrations are artificially created, and each of the dust-containing gas streams is obliquely irradiated with a millimeter wave having a certain frequency, and the Doppler signal f d at that time is emitted.
The frequency spectrum of each is obtained by experiments, and if the correspondence between the dust concentration and the area of the frequency spectrum is understood, the area of the frequency spectrum obtained by irradiating any dust-containing gas with millimeter waves can be obtained. The dust concentration of the dust-containing gas can be estimated.

【0019】このように、本発明方法の特徴は、含塵ガ
ス流に対して斜めから照射したミリ波帯域の電磁波と、
この電磁波のダスト粒子による散乱波とのドップラーシ
フト量の周波数スペクトルからダスト濃度やダスト粒子
の平均流速を推定するようにしているので、動いている
粒子群を結果としてより大きく検出しかつ静止している
粒子は検出されず、その結果、従来の光学式ダスト濃度
計に相当するホーンアンテナの前面に多少のダストが付
着していても、その影響を殆ど受けないで集塵機の異常
を検出できる点にある。
As described above, the feature of the method of the present invention is that an electromagnetic wave in the millimeter wave band which is obliquely applied to a dust-containing gas flow,
Since the dust concentration and the average flow velocity of the dust particles are estimated from the frequency spectrum of the Doppler shift with the scattered waves of the electromagnetic wave dust particles, the moving particle group is detected as a result larger and stopped. Particles are not detected, and as a result, even if some dust adheres to the front of the horn antenna corresponding to the conventional optical dust densitometer, it is possible to detect the abnormality of the dust collector with little effect. is there.

【0020】一方、本発明方法では、実際には僅かしか
生じないミリ波の散乱波に基づいてダスト濃度等を推定
するため、低濃度領域での感度はさほど高いものを期待
できないが、後述の実験例に示すように、高濃度領域で
は15g/m3 といった超高濃度まで確実に測定できる
という利点がある。
On the other hand, in the method of the present invention, dust density and the like are estimated on the basis of scattered waves of millimeter waves that actually occur only slightly, so that high sensitivity in a low density region cannot be expected. As shown in the experimental example, there is an advantage that it is possible to reliably measure an ultra-high concentration such as 15 g / m 3 in a high concentration region.

【0021】[0021]

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明
する。図1(a)(b)は、本発明方法を実施するため
の異常検出装置1を示している。この異常検出装置1
は、集塵機の出側に通じる管路2内の含塵ガス3の流れ
方向に対して直角にならない角度で30GHz以上のミ
リ波帯域の電磁波4を照射する照射手段5と、その電磁
波4が前記含塵ガス3に含まれるダスト6によって散乱
された散乱波7を検出する検出手段8と、当該電磁波4
と前記散乱波7とのドップラーシフト量を取り出すミキ
サー9と、このドップラーシフト量の周波数スペクトル
を求めてこの周波数スペクトルの面積S若しくは同スペ
クトルのピーク値fo を与える周波数又はこれらの双方
の値を計算する信号処理回路(計測手段)10と、を備
えている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIGS. 1A and 1B show an abnormality detection device 1 for implementing the method of the present invention. This abnormality detection device 1
Irradiation means 5 for irradiating an electromagnetic wave 4 in a millimeter wave band of 30 GHz or more at an angle that is not perpendicular to the flow direction of the dust-containing gas 3 in a pipe 2 leading to the outlet side of the dust collector; Detecting means 8 for detecting scattered waves 7 scattered by dust 6 contained in dust-containing gas 3;
And a mixer 9 for taking out a Doppler shift amount between the scattered wave 7, the value of the frequency, or both gives a peak value f o of the area S or the spectrum of the frequency spectrum in search of the frequency spectrum of the Doppler shift amount And a signal processing circuit (measuring means) 10 for calculating.

【0022】照射手段5は、前記ミリ波帯域の電磁波4
を発振する発振ユニット11と、その電磁波4を伝送す
る導波管12と、その電磁波4を管路2内に放射するホ
ーンアンテナ13とからなり、当該アンテナ13は管路
2の側壁に斜めに接続された枝管14内に設けられてい
る。このアンテナ13を先端に有する導波管12は、枝
管14を施蓋する蓋板15に挿通されていて、この導波
管12の外端に発振ユニット11が設けられている。
The irradiating means 5 is adapted to control the electromagnetic wave 4 in the millimeter wave band.
An oscillation unit 11 that oscillates the electromagnetic wave 4, a waveguide 12 that transmits the electromagnetic wave 4, and a horn antenna 13 that radiates the electromagnetic wave 4 into the pipe 2. It is provided in the connected branch pipe 14. The waveguide 12 having the antenna 13 at its tip is inserted through a cover plate 15 for covering the branch pipe 14, and the oscillation unit 11 is provided at an outer end of the waveguide 12.

【0023】発振ユニット11は、図1(a)に破線で
示す回路構成を備えている。すなわち、交流電源だけで
駆動するガン発振器16で発生した電磁波4は、アイソ
レータ17を介してサーキュレータ18に至り、このサ
ーキュレータ18によって電磁波4の一部がミキサ−9
へ供給され、残りは導波管12を通ってアンテナ13よ
り空間へ放射される。
The oscillation unit 11 has a circuit configuration shown by a broken line in FIG. That is, the electromagnetic wave 4 generated by the gun oscillator 16 driven only by the AC power supply reaches the circulator 18 via the isolator 17, and a part of the electromagnetic wave 4 is converted by the circulator 18 into the mixer 9.
And the rest is radiated to the space from the antenna 13 through the waveguide 12.

【0024】なお、本実施例のガン発振器16は、発振
周波数59.5GHz(λ=約5mm)でかつ発振出力
1mWのものを採用している。また、枝管14の開口部
は、ダスト6の侵入を防止するためのセラミックやプラ
スチックよりなる透明板15で閉塞しておくことが好ま
しい。更に、図1(b)において、導波管12を長くし
て発振器ユニット11を枝管14から遠ざけているの
は、含塵ガス3が高温の場合にその熱が発振器ユニット
11に直接伝わらないようにするためである。
The gun oscillator 16 of this embodiment has an oscillation frequency of 59.5 GHz (λ = about 5 mm) and an oscillation output of 1 mW. The opening of the branch pipe 14 is preferably closed with a transparent plate 15 made of ceramic or plastic for preventing dust 6 from entering. Further, in FIG. 1B, the reason why the waveguide unit 12 is elongated and the oscillator unit 11 is kept away from the branch pipe 14 is that when the dust-containing gas 3 is at a high temperature, the heat is not directly transmitted to the oscillator unit 11. That's why.

【0025】検出手段8は、上記ホーンアンテナ13、
導波管12及びサーキュレータ18から構成されてい
て、アンテナ13によって含塵ガス3に対して斜めに照
射された電磁波4はダスト粒子6Aによって後方散乱さ
れ、その散乱波7は再度アンテナ13及び導波管12を
通ってサーキュレータ18に戻る。また、サーキュレー
タ18にはミキサー(混合器)9が接続され、このミキ
サー9は最初に照射したものと同じ発振周波数fの電磁
波4と周波数f+fd の散乱波4とを混合し、その差の
周波数fd をドップラーシフト量として取り出すもので
ある。
The detecting means 8 includes the horn antenna 13,
The electromagnetic wave 4, which is composed of the waveguide 12 and the circulator 18 and is obliquely irradiated on the dust-containing gas 3 by the antenna 13, is back-scattered by the dust particles 6 </ b> A, and the scattered wave 7 is again transmitted to the antenna 13 and the waveguide 13. Return to circulator 18 through tube 12. Further, the circulator 18 mixer (mixer) 9 is connected, the mixer 9 mixes the scattered wave 4 of the electromagnetic wave 4 and the frequency f + f d of the same oscillation frequency f as that first irradiation, the frequency of the difference f d is extracted as the Doppler shift amount.

【0026】前述のようにこのドップラー信号fd はた
かだか数kHzであり、通常の簡単な増幅器20で増幅
できため、上記ミキサー9には周知の増幅器20が接続
され、更にこの増幅器20には前記した信号処理回路1
0が接続されている。従って、ミキサー9で取り出され
たドップラー信号fd は増幅器20で増幅されて信号処
理回路10に入力される。
[0026] The Doppler signal f d As described above is at most a few kHz, for can be amplified in the usual simple amplifier 20, the above-mentioned mixer 9 is connected to a known amplifier 20, further to the amplifier 20 the Signal processing circuit 1
0 is connected. Therefore, the Doppler signal f d extracted by the mixer 9 is amplified by the amplifier 20 and input to the signal processing circuit 10.

【0027】この信号処理回路10では、そのドップラ
ーシフト量の周波数スペクトルを求め、この周波数スペ
クトルの面積及び同スペクトルのピーク値を与える周波
数が計算される。すなわち、図2に示すピーク周波数f
o の位置を求めてダスト粒子A群のメジアン値(これ
は、実際には粒子群の平均流速に近い。)とするととも
に、その周波数スペクトルの面積からダスト濃度を特定
する。
The signal processing circuit 10 obtains the frequency spectrum of the Doppler shift amount, and calculates the area of the frequency spectrum and the frequency giving the peak value of the spectrum. That is, the peak frequency f shown in FIG.
The position of o is determined to be the median value of the dust particle group A (which is actually close to the average flow velocity of the particle group), and the dust concentration is specified from the area of the frequency spectrum.

【0028】なお、このダスト濃度の特定に当たって
は、前述したように予め実験によってダスト濃度と周波
数スペクトルの面積との間の対応関係を把握しておく必
要がある。上記信号処理にはコンピューターを用いるの
が良いが、図4に示すように、周波数スペクトルを分割
してバンドパスフィルタ21を通じて各周波数帯ごとの
成分を積分器22により積分し、その総和を求めてスペ
クトル全体の面積を計算するといった簡単な積分回路を
採用することもできる。
In specifying the dust concentration, it is necessary to previously understand the correspondence between the dust concentration and the area of the frequency spectrum by an experiment as described above. Although it is preferable to use a computer for the signal processing, as shown in FIG. 4, the frequency spectrum is divided and components for each frequency band are integrated by an integrator 22 through a band-pass filter 21 to obtain a total sum thereof. A simple integrating circuit, such as calculating the area of the entire spectrum, can also be employed.

【0029】一方、図6に示すように、管路2の曲がり
部23に枝管14を接続すれば、含塵ガス3の真正面か
ら電磁波4を照射でき、図1(c)に示す照射角度θを
0°にできるので、より大きなドップラー信号fd を得
ることができる。また、図5のように、枝管14の蓋板
15にミリ波帯域の電磁波4を透過する有底筒状の非金
属製のケース24を被せることによって、ホーンアンテ
ナ13や導波管12へのダストの付着を防止することも
できる。 (実験例)図7に示す試験機26を用いて本発明方法の
妥当性を試す実験を行った。
On the other hand, as shown in FIG. 6, if the branch pipe 14 is connected to the bent portion 23 of the pipe 2, the electromagnetic wave 4 can be irradiated directly in front of the dust-containing gas 3, and the irradiation angle shown in FIG. Since θ can be set to 0 °, a larger Doppler signal f d can be obtained. Also, as shown in FIG. 5, the cover plate 15 of the branch pipe 14 is covered with a bottomed cylindrical nonmetallic case 24 that transmits the electromagnetic wave 4 in the millimeter wave band, so that the horn antenna 13 and the waveguide 12 can be covered. Dust can be prevented from adhering. (Experimental Example) An experiment was conducted to test the validity of the method of the present invention using a test machine 26 shown in FIG.

【0030】この試験機26は、含塵ガス27を流すた
めの第一管路28と、この上流側に接続された第二管路
29とを有し、第二管路29の上流端にはブロワー30
が接続され、かつ第二管路29内には風速計31が設け
られている。第一管路28の上流側には、ブロワー30
からの空気にダスト32を送り込む計量器付きのダスト
フィーダ33が設けられており、このダストフィーダ3
3により一定の風量下において一定のダスト量を供給す
ることで、第一管路28内のダスト濃度を人為的に設定
することができる。
The tester 26 has a first pipe 28 for flowing a dust-containing gas 27 and a second pipe 29 connected upstream of the first pipe 28. Is blower 30
Are connected, and an anemometer 31 is provided in the second pipe line 29. On the upstream side of the first pipe 28, a blower 30
A dust feeder 33 with a measuring device for feeding the dust 32 into the air from the air is provided.
By supplying a constant amount of dust under a constant air flow according to 3, the dust concentration in the first conduit 28 can be artificially set.

【0031】第一管路28の上流側には、上記した本発
明の異常検出装置1が設けられていて、この検出装置1
によってある一定の値に設定されたそれぞれのダスト濃
度下において本発明方法を実施した。その結果が、図8
(a)(b)及び図9(c)(d)である。この各図よ
り明らかなように、ダスト濃度を高めると、それに伴っ
てミリ波のアンテナ利得(反射強度)も上がっていくの
がよくわかる。
The above-described abnormality detecting device 1 of the present invention is provided upstream of the first pipeline 28.
The method according to the invention was carried out under each dust concentration set to a certain value. The result is shown in FIG.
(A), (b) and FIGS. 9 (c), (d). As is clear from these figures, when the dust concentration is increased, the antenna gain (reflection intensity) of the millimeter wave is also increased.

【0032】この各図について、周波数スペクトルの面
積とダスト濃度との関係をプロットしたものが図10で
あり、この図10から周波数スペクトルの面積に基づい
てダスト濃度を推定することが可能となる。
FIG. 10 plots the relationship between the area of the frequency spectrum and the dust density in each of these figures. From FIG. 10, the dust density can be estimated based on the area of the frequency spectrum.

【0033】[0033]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
含塵ガス流に対して斜めから照射したミリ波帯域の電磁
波と、この電磁波のダスト粒子による散乱波とのドップ
ラーシフト量の周波数スペクトルからダスト濃度やダス
ト粒子の平均流速を求め、これらの値に基づいて集塵機
の異常を検出するようにしているので、窓部の汚れに影
響されることなく、高濃度領域でも安定して集塵機の異
常を検出することができる。
As described above, according to the present invention,
From the frequency spectrum of the Doppler shift amount of the electromagnetic wave in the millimeter-wave band irradiated obliquely to the dust-containing gas flow and the scattered wave of this electromagnetic wave by the dust particles, the dust concentration and the average flow velocity of the dust particles are obtained. Since the abnormality of the dust collector is detected based on this, it is possible to stably detect the abnormality of the dust collector even in a high concentration region without being affected by the contamination of the window.

【0034】また、高濃度領域でもダスト濃度を特定で
きるので、従来の光学式ダスト濃度計では設置できなか
った各バグフィルタの出口にも当該検出装置を設置で
き、どのバグフィルタに異常が生じたかを即座に把握す
ることができる。
Also, since the dust concentration can be specified even in a high concentration area, the detection device can be installed at the outlet of each bag filter, which cannot be installed with the conventional optical dust densitometer, and which bag filter has an abnormality is determined. Can be grasped immediately.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】(a)は異常検出装置の回路構成図、(b)は
同装置の断面図、(c)は電磁波の散乱モデルを示す説
明図である。
1A is a circuit configuration diagram of an abnormality detection device, FIG. 1B is a cross-sectional view of the device, and FIG. 1C is an explanatory diagram showing a scattering model of electromagnetic waves.

【図2】ドップラーシフトの周波数スペクトルを示すグ
ラフである。
FIG. 2 is a graph showing a frequency spectrum of Doppler shift.

【図3】(a)はダスト粒子の速度とその存在確率(濃
度)との関係を示すグラフ、(b)はドップラーシフト
の周波数スペクトルを示すグラフである。
3A is a graph showing the relationship between the speed of dust particles and their probability of occurrence (concentration), and FIG. 3B is a graph showing the frequency spectrum of Doppler shift.

【図4】ドップラーシフト量の積分回路の回路構成図で
ある。
FIG. 4 is a circuit configuration diagram of a Doppler shift amount integration circuit.

【図5】異常検出装置の変形例を示す断面図である。FIG. 5 is a sectional view showing a modification of the abnormality detection device.

【図6】異常検出装置の他の変形例を示す断面図であ
る。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing another modification of the abnormality detection device.

【図7】試験機の全体構成図である。FIG. 7 is an overall configuration diagram of a testing machine.

【図8】実験で得られたドップラー周波数の周波数スペ
クトルである。
FIG. 8 is a frequency spectrum of a Doppler frequency obtained in an experiment.

【図9】実験で得られたドップラー周波数の周波数スペ
クトルである。
FIG. 9 is a frequency spectrum of a Doppler frequency obtained in an experiment.

【図10】実験で得られたダスト濃度と周波数スペクト
ルの面積との関係を示すグラフである。
FIG. 10 is a graph showing the relationship between the dust concentration and the area of the frequency spectrum obtained in the experiment.

【図11】バグフィルタの断面図である。FIG. 11 is a sectional view of a bag filter.

【図12】集塵設備の全体構成図である。FIG. 12 is an overall configuration diagram of a dust collecting facility.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 異常検出装置 2 管路 3 含塵ガス 4 電磁波 5 照射手段 6 ダスト 6A ダスト粒子 7 散乱波 9 ミキサー 10 計測手段(信号処理回路) DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Abnormality detection apparatus 2 Pipeline 3 Dust-containing gas 4 Electromagnetic wave 5 Irradiation means 6 Dust 6A Dust particles 7 Scattered waves 9 Mixer 10 Measuring means (signal processing circuit)

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 集塵機の出側に接続された管路(2)を
流れる含塵ガス(3)に、この含塵ガス(3)の流れ方
向に対して直角にならない角度で30GHz以上のミリ
波帯域の電磁波(4)を照射し、この電磁波(4)が前
記含塵ガス(3)に含まれるダスト(6)によって散乱
された散乱波(7)を検出するとともに、前記電磁波
(4)と前記散乱波(7)とのドップラーシフト量を取
り出して同シフト量の周波数スペクトルを求め、この周
波数スペクトルに基づいて前記集塵機の異常を検出する
ことを特徴とする集塵機の異常検出方法。
A dust-containing gas (3) flowing through a pipe (2) connected to an outlet side of a dust collector has a millimeter of 30 GHz or more at an angle that is not perpendicular to the flow direction of the dust-containing gas (3). Irradiating an electromagnetic wave (4) in a wave band, the electromagnetic wave (4) detects a scattered wave (7) scattered by dust (6) contained in the dust-containing gas (3), and detects the electromagnetic wave (4). A Doppler shift amount between the scattered wave and the scattered wave (7) is obtained to obtain a frequency spectrum of the same shift amount, and an abnormality of the dust collector is detected based on the frequency spectrum.
【請求項2】 ドップラーシフト量から求めた周波数ス
ペクトルの面積に対応する管路(2)内のダスト濃度を
求め、このダスト濃度の値に基づいて集塵機の異常を検
出することを特徴とする請求項1に記載の集塵機の異常
検出方法。
2. The method according to claim 1, wherein a dust concentration in the pipeline corresponding to an area of the frequency spectrum obtained from the Doppler shift amount is obtained, and an abnormality of the dust collector is detected based on the value of the dust concentration. Item 2. The abnormality detection method for a dust collector according to Item 1.
【請求項3】 ドップラーシフト量から求めた周波数ス
ペクトルのピーク値を与える周波数に対応して管路
(2)内のダスト粒子(6A)の平均流速を求め、この
ダスト粒子(6A)の平均流速の値に基づいて集塵機の
異常を検出することを特徴とする請求項1に記載の集塵
機の異常検出方法。
3. An average flow velocity of the dust particles (6A) in the pipe (2) corresponding to the frequency giving the peak value of the frequency spectrum obtained from the Doppler shift amount, and an average flow velocity of the dust particles (6A) The abnormality detection method for a dust collector according to claim 1, wherein the abnormality of the dust collector is detected based on the value of (i).
【請求項4】 集塵機の出側に通じる管路(2)内の含
塵ガスの流れ方向に対して直角にならない角度で30G
Hz以上のミリ波帯域の電磁波(4)を照射する照射手
段(5)と、前記電磁波(4)が前記含塵ガス(3)に
含まれるダスト(6)によって散乱された散乱波(7)
を検出する検出手段(8)と、前記電磁波(4)と前記
散乱波(7)とのドップラーシフト量を取り出すミキサ
ー(9)と、前記ドップラーシフト量の周波数スペクト
ルを求めてこの周波数スペクトルの面積若しくは同スペ
クトルのピーク値を与える周波数又はこれらの双方の値
を計算する計測手段(10)と、を備えていることを特
徴とする集塵機の異常検出装置。
4. An angle of 30 G which is not perpendicular to the flow direction of the dust-containing gas in the conduit (2) leading to the outlet side of the dust collector.
An irradiating means (5) for irradiating an electromagnetic wave (4) in a millimeter band of not less than Hz, and a scattered wave (7) in which the electromagnetic wave (4) is scattered by dust (6) contained in the dust-containing gas (3).
(8), a mixer (9) for extracting a Doppler shift amount between the electromagnetic wave (4) and the scattered wave (7), and a frequency spectrum of the Doppler shift amount to obtain an area of the frequency spectrum. Or a measuring means (10) for calculating a frequency giving a peak value of the spectrum or both of them, the abnormality detecting device for a dust collector.
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