CN201032160Y - 锅炉风粉在线监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种锅炉风粉在线监测装置，具体地讲它是一种适用于直接在线监测并显示电厂锅炉风粉浓度的监测装置，它属于环保仪器设备技术领域。本实用新型是由风粉浓度监测支路、风速监测支路、温度监测支路三个监测支路并联连接构成。本实用新型经监测装置检测，输出mV信号，变送器放大输出，转换器处理，实现多通道DC输出信号，由用户终端设施显示风粉浓度，并根据要求实施输入指标的调整控制。本实用新型结构简单、使用方便、成本低廉。

Description

锅炉风粉在线监测装置

技术领域

本实用新型涉及一种锅炉风粉在线监测装置，具体地讲它是一种适用于直接在线监测并显示电厂锅炉风粉浓度的监测装置，它属于环保仪器设备技术领域。

背景技术

要保证电厂锅炉煤粉的正常燃烧，必须要使向锅炉燃烧室输送的燃料和空气保持有一定的风煤比，这样才能确保电厂锅炉的最佳燃烧。

如果煤粉过多，则燃烧不充分，很多煤粉在炉膛内没有燃尽就排入大气，既浪费燃料，又严重污染大气，还容易堵塞风管和燃烧室出口结焦等不安全事故。如果空气过多，则带走热量多，使炉膛温度下降，导致不完全燃烧。

以往锅炉在运行过程中，要经常对煤粉和供风进行调节，以便确保锅炉燃烧的风煤比。司炉人员依据一次风压大小，借凭经验调节给粉机转速或调节阀的开度，控制给粉量。这种技术方案误差大，有滞后，无法进行连续实时检测，人为影响较大，因而难于及时提供燃烧控制参数。因此非常需要有一种可直观反映锅炉燃烧时风粉状况的在线监测装置。

发明内容

本实用新型的目的就在于克服和避免已有技术的缺点和不足，而提供一种新型的锅炉风粉在线监测装置，本实用新型针对已有技术存在的问题，利用静电荷测量原理，设计研制了直接插入式风粉浓度在线监测装置，该产品独特的结构设计和连接方式可以实现在线连续监测，随时掌握风粉浓度，为煤粉锅炉的煤粉量和空气量有效匹配，提供风粉浓度控制参数，满足生产需求。本实用新型结构简单、使用方便、成本低廉。

本实用新型是采用以下技术措施来实现其发明目的的。

本实用新型是由风粉浓度监测支路、风速监测支路、温度监测支路三个监测支路并联连接构成，其中风粉浓度监测支路由风粉浓度传感器和风粉浓度变送器串联组成；风速监测支路由风速测量探头和风速变送器串联组成；温度监测支路由温度传感器和温度变送器串联组成，以上三个监测支路的传感器和测量探头都安置在被测风粉管中，三个监测支路的三个变送器共同与一个转换器连接。

所述的风粉浓度传感器由测量电极、绝缘套管和传感器主体依次套装构成，测量电极长于绝缘套管，绝缘套管长于传感器主体，传感器主体的两端带有用于固定连接外螺纹。

所述的风速测量探头是由固定底座、风速探头、自清灰棒装配构成，风速探头为固定安置在固定板上的靠背管，固定板安装在固定底座的一端，自清灰棒悬挂在靠背管内。

所述的自清灰棒是由靠背管螺帽、钢丝、连结环和振动钢块串接组成。所述的温度传感器可以选用铂热电阻传感器。所述的固定板与靠背管连接处为焊接密封，气密试压为2.5MPa，绝缘套管与测量电极以及绝缘套管与传感器主体紧密配合组装，气密试压为2.5MPa。

本实用新型经监测装置检测，输出mV信号，变送器放大输出，转换器处理，实现多通道DC输出信号，由用户终端设施显示风粉浓度，并根据要求实施输入指标的调整控制。本实用新型结构简单、使用方便、成本低廉。

附图说明

图1为本实用新型的结构原理图。

图2为本实用新型的监测控制流程示意图。

图3为风粉浓度监测原理示意图。

图4为风速监测原理示意图。

图5为风粉浓度传感器的正视图。

图6为风粉浓度传感器的右视图。

图7为风速测量探头的正视图。

图8为沿图7中A-A方向的剖视图。

图9为自清灰棒正视图。

图10为自清灰棒结构剖视图。

图11为沿图10中B-B方向的剖视图。

图12为沿图14中C-C方向的固定底座剖视图。

图13为固定底座的右视图。

图14为固定底座的俯视图。

图15为风速探头的正视图。

图16为风速探头的右视图。

图17为沿图15中D-D方向的剖视图。

如图所示，其中D为风粉浓度；AE为风粉浓度传感器；AT为风粉浓度变送器；AY为转换器；YS为用户终端显示；S为一次风速；SE为风速测量探头；ST为风速差压变送器；RS232为计算机通讯接口；T为风粉温度；TE为风粉温度传感器；TT为温度变送器；L为煤粉；

为电动给粉机；V为蝶阀；P为风速动压；ΔP为差压；1为测量电极；2为绝缘套管；3为传感器主体左端外螺纹；4为传感器主体；5为传感器主体右端外螺纹；6为内螺纹孔；7为风速探头；8为固定底座；9为自清灰棒；10为靠背管螺帽；11为钢丝；12为连结环；13为振动钢块；14为测量引压嘴；15为固定板；16为靠背管。

具体实施方式

下面结合附图所示实施例对本实用新型作进一步的描述。

本实施例是由风粉浓度监测支路、风速监测支路、温度监测支路三个监测支路并联连接构成，其中风粉浓度监测支路由风粉浓度传感器AE和风粉浓度变送器AT串联组成；风速监测支路由风速测量探头SE和风速变送器ST串联组成；温度监测支路由温度传感器TE和温度变送器TT串联组成，以上三个监测支路的传感器AE、TE和测量探头SE都安置在被测风粉管中，三个监测支路的三个变送器AT、ST、TT共同与一个转换器AY连接。

风粉浓度传感器AT由测量电极1、绝缘套管2和传感器主体4依次套装构成，测量电极1长于绝缘套管2，绝缘套管2长于传感器主体4，传感器主体4的两端带有用于固定连接外螺纹3、5。

风速测量探头SE是由固定底座8、风速探头7、自清灰棒9装配构成，风速探头7为固定安置在固定板15上的靠背管16，固定板15安装在固定底座8的一端，自清灰棒9悬挂在靠背管16内。

自清灰棒9是由靠背管螺帽10、钢丝11、连结环12和振动钢块13串接组成。温度传感器TE可以选用铂热电阻传感器。固定板15与靠背管16连接处为焊接密封，气密试压为2.5MPa，绝缘套管2与测量电极1以及绝缘套管2与传感器主体4紧密配合组装，气密试压为2.5MPa。

本实施例的结构是由风粉浓度D、风速S、温度T三个监测回路组成，风粉浓度测量回路由风粉传感器AE、变送器AT组成；风速测量回路由风速测量探头SE、变送器ST组成；温度测量回路由温度传感器TE、变送器TT组成。以上三个测量回路共用一个转换器AY，转换器输出信号由用户终端显示端YS显示风粉浓度。

本实用新型的测控原理是这样的，煤粉锅炉要保证最佳燃烧，必须煤粉L和风量S合理搭配，产生一定的风粉浓度，作为锅炉燃烧控制参数。当风粉浓度过大时，可调节电动给煤机M转速，减少煤粉量，使风粉浓度下降；或增大送风蝶阀V开度，增加送风量，使风粉浓度下降；当风粉浓度过小时，用同样方法，可增加煤粉量，使煤粉浓度提高；或减少送风量，使煤粉浓度提高。风粉温度参数起到风速补偿的作用。当温度高时，风速升高；当温度低时，风速下降。

风粉浓度测量是基于风粉在传输过程中，煤粉粒子相互碰撞、磨擦、分离形成静电场，静电场大小与风粉浓度成正比，经风粉浓度传感器AE检测，输出mV信号，变送器AT放大，输出0-10V电压信号，转换器AE处理，实现多通道DC4-20mA输出信号或经RS232通讯接口，由用户终端设施显示风粉浓度。

风粉浓度传感器AE的结构如下：传感器由测量电极1、绝缘套管2和传感器主体4组成。主体4左端外螺纹3是用来将传感器AE固定在测量管线上；主体4右端外螺纹5连接接线盒。电极1左端为测量端，插至测量管中心，直接接触被测风粉。电极1右端内螺孔6是测量信号引出压线螺丝旋接孔，将此信号依次传送给变送器AT和转换器AY。传感器AE的装配是将绝缘套管2内侧与测量电极1以及外侧与传感器主体4紧密配合组装，气密试压为2.5MPa，保压5分钟，紧密配合处无泄漏。

风粉浓度变送器AT是由传感器AE根据风粉浓度大小而输入到风粉浓度变送器AT的mV信号，经变送器AT二级运算放大，第三级隔离输出0-10V的电压信号，输入到转换器AY。

风速测量是基于靠背管测量原理，将风速探头7安装在风粉管内，插至管中心，测出风速差压Δp，经差压变送器转换放大，输出DC4-20mA信号。风速变送器ST为定型产品，即罗斯蒙特公司生产的1151型或3051型由用户选定。

风速计算公式

$V=k\sqrt{\frac{2\mathrm{\Δp}}{\mathrm{\ρ}}}$

其中V—管内风速，K—风速探头标定系数，Δp—风速探头测得的差压，ρ—空气密度， $\mathrm{\ρ}={\mathrm{\ρ}}_0\frac{273}{273+T},$ 其中ρ₀为标准状况下的空气密度，T为工作状态下的空气温度

本实用新型的风速探头7的特点是设计合理，结构简单，测量准确；可直接插入生产工艺管道，安装方便；靠背管16外衬专用陶瓷管，耐磨性强；靠背管16内悬挂自清灰棒9，自动清扫靠背管16内粉尘，防止堵塞。

风速测量探头SE应垂直安装使用，自清灰棒9悬挂在风速探头7中的靠背管16内，固定底座8焊接在被测工艺管上。固定底座8另一端与风速探头7用螺丝连接，密封处为橡胶石棉垫。固定板15与靠背管16连接处为焊接密封，气密试压2.5MPa，保压5分钟，无泄漏。

风粉温度测量是利用WZP型Pt100铂热电阻传感器TE测量，变送器TT放大，输出4-20mA标准信号，均为标准件，型号：WZP型Pt100热电阻。

转换器AY工作原理是由风粉浓度变送器AT输出的0-10V电压信号，经转换器AY放大处理后输出多路DC4-20mA电流信号或经RS232通讯接口，将信号由用户终端设施显示风粉浓度。风速变送器ST和风粉温度变送器TT输出的4-20mA电流信号未经转换，直接送给用户显示装置

本实用新型的效果和优点是安全防爆，防爆标志为ExiaII BT2；静电荷测量原理，精度高，滞后小；安装方便，抗耐磨，免维护传感器，保证三年使用；风速测量探头具有自清灰功能，可防测量管堵塞；可同时监测燃烧系统中多个风粉浓度，实时棒图显示曲线记录；自动补偿风温对风速影响；进行煤粉量监控，提高锅炉运行的安全性和经济性。

本实施例的风粉浓度测量范围为0-50kg/m³，测量精度为±5％；风粉速度的差压量程为1500Pa，测量速度为0-50m/s，测量精度为±1.0％ ±1.5％；风粉温度的测量范围为0-250℃，测量精度为±1.0％-±1.5％；防护等级为IP 65；输出方式为DC4-20mA或RS232通讯接口；报警方式为H·L报警；供电电压为AC220V，3A。

本实用新型独特的结构设计和连接方式可以实现在线连续监测及控制，随时掌握管道风粉浓度，及时提供燃烧控制参数，满足了生产需求。本实用新型结构简单、使用方便、成本低廉。

Claims (6)

1.锅炉风粉在线监测装置，它是由风粉浓度监测支路、风速监测支路、温度监测支路三个监测支路并联连接构成，其特征在于所述的风粉浓度监测支路由风粉浓度传感器和风粉浓度变送器串联组成；风速监测支路由风速测量探头和风速变送器串联组成；温度监测支路由温度传感器和温度变送器串联组成，以上三个监测支路的传感器和测量探头都安置在被测风粉管中，三个监测支路的三个变送器共同与一个转换器连接。

2.根据权利要求1所述的锅炉风粉在线监测装置，其特征在于所述的风粉浓度传感器由测量电极、绝缘套管和传感器主体依次套装构成，测量电极长于绝缘套管，绝缘套管长于传感器主体，传感器主体的两端带有用于固定连接外螺纹。

3.根据权利要求2所述的锅炉风粉在线监测装置，其特征在于所述的风速测量探头是由固定底座、风速探头、自清灰棒装配构成，风速探头为固定安置在固定板上的靠背管，固定板安装在固定底座的一端，自清灰棒悬挂在靠背管内。

4.根据权利要求1、2或3所述的锅炉风粉在线监测装置，其特征在于所述的自清灰棒是由靠背管螺帽、钢丝、连结环和振动钢块串接组成。

5.根据权利要求4所述的锅炉风粉在线监测装置，其特征在于所述的温度传感器为铂热电阻传感器。

6.根据权利要求5所述的锅炉风粉在线监测装置，其特征在于所述的固定板与靠背管连接处为焊接密封，气密试压为2.5MPa，绝缘套管与测量电极以及绝缘套管与传感器主体紧密配合组装，气密试压为2.5MPa。

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