CN202177600U - 粉尘含量在线监测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于环保测量仪器，尤其是一种粉尘含量在线监测装置，由粉尘浓度传感器和粉尘浓度变送器两部分连接构成，由原两个分立单元现设计组合在一起，即为“一体化”。粉尘浓度传感器由外壳固定架、上密封连接件、上耐压套管、电极防动片、电极密封圈、下密封连接件密封圈、下密封连接件、下耐压套管、安装密封圈、安装底座、测量电极、喷涂套管组成。粉尘浓度变送器安装在变送器外壳内，该粉尘浓度变送器由变送器外壳、电子线路、电缆接头组装而成。电子线路由电荷采样电路、电压放大电路、电压交直流转换，电压电流转换器，逻辑判断执行单元五部分组成。同时输出一路4－20mA模拟电流信号和三路开关量信号。本实用新型的有益效果是：采用最先进的实用技术―电荷感应技术，对粉尘的探测灵敏度高，线性度好。
Description
技术领域
本实用新型属于一种测量仪器，尤其是一种粉尘含量在线监测装置。广泛应用于冶金、发电、石油、化工、医药、建材加工、采煤、采矿、水泥和包装等行业气固两相流的含尘量在线监测。典型应用：炼铁高炉煤气总管、TRT发电、烟气监测总管、各种燃料锅炉的烟尘排放浓度监测等较高粉尘浓度场合。属于环保仪器仪表技术领域。
背景技术
在许多工业部门，由于过滤器的应用使得粉尘的排放量减少，而这些除尘设备的效率需要合适的测量仪监督。粉尘排放的测量在全世界变得越来越重要。许多年来，粉尘浓度的测量是由以散光或消光的物理性质为基础的光学测尘仪完成的。但是，光学测尘仪存在很大的缺陷，因此客户越来越倾向于使用装配简单、维护要求低、设计简单的监测装置，而我公司生产的利用电荷感应技术的粉尘含量在线监测装置正是满足了以上要求。
目前国内利用电荷感应技术测量粉尘浓度的一体化测量仪已出现，但是，现在测量仪在工作过程中存在如下缺陷：1.可能会发生晃动，影响检测精度；2.密封性差，被测介质中的水分和气体会渗透至接线盒内并腐蚀接线盒内的电子元件，导致电子元件被破坏，使得测量仪无法正常工作；3.主体密封性差，可能造成有毒气体泄漏，有可能发生爆炸和威胁操作人员安全；4.测量电极没有保护或者保护级别不高，在使用工况比较恶劣时（例如炼铁厂高炉煤气具有200℃以上的温度和腐蚀性）设备使用寿命缩短；5.隔热性能差，被测介质温度高时使得变送器外壳内温度升高影响电子元件寿命和稳定性；6.防护等级低，现场的粉尘和冲刷水可能进入变送器外壳内造成电路故障；7.零位不稳定；8.单一输出信号，模拟量输出和开关量输出不能同时具备，模拟信号输出的设备报警条件只能靠上位机软件设置。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服和避免已有技术的缺点和不足，而提供一种新型的粉尘含量在线监测装置,其特征在于:第一,测量电极表层增加喷涂套管，喷涂套管材质为进口材料，它比传统的保护材料聚四氟乙烯加入了全氟烷氧基，相当于聚四氟乙烯中的一个氟原子被全氟烷氧基所取代。某个碳直接连上一个氧，然后氧再连一个全氟甲基或全氟乙基之类的基团，因此具有更强的耐高温能力，耐腐蚀能力和耐粘附能力;第二,一体化传感器主体部分隔热性能加强，设计可以使被测气体的高温无法到达接线盒内，保证了变送器部分的电子元器件可以在常温环境下工作，保障了设备运行稳定性和电子元器件使用寿命。另外，增加了防动片的电极可以提高测量的准确性;第三,密封设计则是在测量电极和耐压套管间加入防腐蚀的O型圈，锁紧后使一体化传感器能够在2.5MP压力和被测气体有腐蚀性的情况下长期正常使用，一氧化碳等有毒气体不会泄露，保障了设备和工作人员的安全。第四,传感器变送器的一体化设计，变送器外壳内置主板，测量电极产生的皮安级交流电信号可以直接进入变送器进行放大，有利于分离信号和噪声，抗干扰能力强。第五,电子线路部分增加自动调零功能，有效避免零漂。第六,电子线路部分具有同时输出模拟量信号和开关量信号的功能；4-20mA信号可以在线反应被测介质的粉尘含量，第一路开关量信号可以在无信号输入时动作，提请操作人员检查故障；第二路开关量信号可以自行设置报警值下限，当信号超过设置的下限值时动作，提醒操作人员及时处理；第三路开关量信号可以自行设置报警值上限，当信号超过设置的上限值时动作，提醒操作人员及时处理。以上三路报警都是通过硬件完成的，防止软件错误时操作人员无法及时对现场意外工况进行处理。第七,一体化传感器防护等级IP65，增加现场适应能力。第八,一体化传感器本安防爆。
本实用新型采用下列技术方案来实现其发明目的的。
粉尘含量在线监测装置由粉尘浓度传感器和粉尘浓度变送器两部分连接构成，由原两个分立单元现设计组合在一起，即为“一体化”。
粉尘浓度传感器由信号线压线螺丝（4）、外壳固定架（5）、上密封连接件（6）、上耐压套管（7）、电极防动片(8)、电极密封圈(9)、下密封连接件密封圈(10)、下密封连接件(11)、下耐压套管(12)、安装密封圈(13)、安装底座(14)、测量电极(15)、喷涂套管(16)组成。测量电极(15)是一根圆形金属棒，喷涂套管(16)被喷涂于测量电极(15)表面。上耐压套管(7)和下耐压套管(12)与测量电极(15)通过过盈配合连接,耐压套管能阻隔被测量介质压力，防止有毒气体泄漏，避免爆炸和危及操作人员安全的危险发生。测量电极(15)的中上部焊接有电极防动片(8),对应的上耐压套管(7)内表面设有凹槽,电极防动片(8)设置在凹槽内,可有效防止测量电极转动与晃动。上耐压套管(7)和下耐压套管(12)外设有上密封连接件(6)和下密封连接件(11),耐压套管与密封连接件之间通过过盈配合连接。下密封连接件(11)的底端设有安装底座(14),二者之间通过螺纹方式连接,并有安装密封圈。电极密封圈(9)和下密封连接件(11)密封圈可以有效防止被测介质中的水分和气体渗透到变送器外壳(1)内，避免了对电子电路部分的破坏，使得测量信号准确、稳定。上耐压套管(7)和下耐压套管(12)能阻隔被测量介质压力，防止有毒气体泄漏，避免爆炸和危及操作人员安全的危险发生。测量电极(15)一端为测量端，垂直插入被测介质中，与粉尘接触，测量粉尘浓度。测量电极(15)的另一端为接线端，端头有一个内螺纹孔，用信号线压线螺丝(4)压接导线，导线的另一端与粉尘浓度变送器的电子放大器相连。
粉尘浓度变送器安装在变送器外壳（1）内，该粉尘浓度变送器由变送器外壳（1）、电子线路（2）、电缆接头（3）组装而成。电子线路（2）由电荷采样电路、电压放大电路、电压交直流转换，电压电流转换器，逻辑判断执行单元五部分组成。其作用是将粉尘浓度传感器测得的微弱电压信号进行放大转换，输出标准电流信号4-20mA，并对输出的信号范围进行判断，为操作人员提供操作依据。
变送器外壳（1）为外购标准件，型号为JX。
本实用新型是利用静电荷测量原理，即粉尘在传输过程中，粉尘粒子相互碰撞、磨擦、分离，因失去电子而带正电荷形成静电场，静电场的强弱与粉尘浓度成正比。经粉尘浓度传感器测量静电荷，再由变送器的电子电路放大、转换、输出模拟量得标准直流电流4-20mA和开关量信号送给用户，显示记录粉尘浓度。
本实用新型的有益效果是：采用最先进的实用技术――电荷感应技术，对粉尘的探测灵敏度高，线性度好；一体化传感器的变送器外壳内置电子线路，同时输出一路模拟信号4－20mA电流和三路开关量信号。具备自动调零功能而且抗干扰能力强，易远距离信号传输，对信号传输导线无特殊要求；密封设计增加设备稳定性和安全性；测量电极表层增加喷涂套管，延长使用寿命和环境适应能力；防护等级IP65。
附图说明
图1为本实用新型测量原理框图。
图2为本实用新型整机结构图。
图3为本实用新型测量电极主视图。
图4为本实用新型测量电极俯视图。
图5为本实用新型外壳固定架主视图。
图6为本实用新型外壳固定架俯视图。
图7为本实用新型上密封连接件主视图。
图8为本实用新型上密封连接件左视图。
图9为本实用新型上耐压套管图。
图10为本实用新型下密封连接件主视图。
图11为本实用新型下密封连接件左视图。
图12为本实用新型下耐压套管图。
图13为本实用新型安装底座主视图。
图14为本实用新型安装底座左视图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步说明。
如图一,粉尘浓度△a，经测量电极AE测得粉尘浓度信号△q，传送到电荷采样DH电路采样放大，输出交流电压uV信号，经交直流转换AC/DC电路进行转换，输出直流电压△U信号给电压电流转换U/I电路，输出标准的直流电流信号4-20mA，送到用户设施。当输出信号≤4mA时，无信号报警被使能，红灯亮绿灯灭；输出信号大于4mA小于20mA时，无信号报警不使能，绿灯亮红灯灭（绿灯为运行指示灯）。当信号大于4mA且大于设定的报警下限值时，下限报警被使能。当信号大于设定的报警上限值时，上限报警被使能。
粉尘含量在线监测装置由粉尘浓度传感器和粉尘浓度变送器两部分连接构成，由原两个分立单元现设计组合在一起，即为“一体化”。
粉尘浓度传感器由信号线压线螺丝（4）、外壳固定架（5）、上密封连接件（6）、上耐压套管（7）、电极防动片（8）、电极密封圈（9）、下密封连接件密封圈（10）、下密封连接件（11）、下耐压套管（12）、安装密封圈（13）、安装底座（14）、测量电极（15）、喷涂套管（16）组成。
测量电极（15）是一根细长的圆柱形金属棒，一端为测量端,垂直插入被测介质中,经喷涂套管（16）隔离与粉尘接触并测量粉尘浓度,对应的另一端为接线端,端头内设有内螺纹孔,导线的一端与测量电极（15）之间通过信号线压线螺丝（4）压接,导线的另一端与电子线路（2）连接。测量电极（15）的外表面设有喷涂套管（16）,该套管通过喷涂工艺形成，可以起到绝缘、防腐、防水以及防粉尘粘附的作用。喷涂套管（16）外设有上耐压套管（7）、下耐压套管（12）、电极防动片（8）和电极密封圈（9）。其中上耐压套管（7）和下耐压套管（12）与测量电极（15）通过过盈配合连接,耐压套管能阻隔被测量介质压力，防止有毒气体泄漏，避免爆炸和危及操作人员安全的危险发生。测量电极（15）的中上部焊接有电极防动片（8）,对应的上耐压套管（7）内表面设有凹槽,电极防动片（8）设置在凹槽内,可有效防止测量电极转动与晃动。上耐压套管（7）和下耐压套管（12）外设有上密封连接件（6）和下密封连接件（11）,耐压套管与密封连接件之间通过过盈配合连接。上密封连接件（6）和下密封连接件（11）之间设为下密封连接件密封圈（10）。上密封连接件（6）、下密封连接件（11）、电极密封圈（9）和下密封连接件密封圈（10）可以有效防止被测介质中的水分和气体渗透到变送器外壳（1）内，避免了对电子电路部分的破坏，使得测量信号准确、稳定。下密封连接件（11）的底端设有安装底座（14）,二者之间通过螺纹方式连接,并有安装密封圈。安装底座（14）焊接在测量管道上,从而将测量电极（15）固定在测量管道内。
粉尘浓度变送器安装在变送器外壳（1）内，该粉尘浓度变送器由变送器外壳（1）、电子线路（2）、电缆接头（3）组装而成。电子线路（2）由电荷采样电路、电压放大电路、电压交直流转换，电压电流转换器，逻辑判断执行单元五部分组成。其作用是将粉尘浓度传感器测得的微弱电压信号进行放大转换，输出标准电流信号4-20mA，并对输出的信号范围进行判断，为操作人员提供操作依据。外壳固定架（5）与上密封连接件（6）通过螺纹方式连接。
Claims (3)
1.一种粉尘含量在线监测装置, 由粉尘浓度传感器和粉尘浓度变送器两部分连接构成，由原两个分立单元现设计组合在一起，即为“一体化”；其中, 粉尘浓度传感器由信号线压线螺丝、外壳固定架、上密封连接件、上耐压套管、电极防动片、电极密封圈、下密封连接件密封圈、下密封连接件、下耐压套管、安装密封圈、安装底座、测量电极、喷涂套管组成；上耐压套管和下耐压套管与测量电极通过过盈配合连接；耐压套管与密封连接件之间通过过盈配合连接；下密封连接件的底端设有安装底座，二者之间通过螺纹方式连接，并有安装密封圈；粉尘浓度变送器安装在变送器外壳内，该粉尘浓度变送器由变送器外壳、电子线路、电缆接头组装而成；电子线路由电荷采样电路、电压放大电路、电压交直流转换，电压电流转换器，逻辑判断执行单元五部分组成，其作用是将粉尘浓度传感器测得的微弱电压信号进行放大转换，输出标准电流信号4-20mA，并对输出的信号范围进行判断，为操作人员提供操作依据。
2.根据权利要求1所述的粉尘含量在线监测装置，其特征在于：测量电极是一根圆形金属棒，喷涂套管被喷涂于测量电极表面；测量电极一端为测量端，垂直插入被测介质中，与粉尘接触，测量粉尘浓度；测量电极的另一端为接线端，端头有一个内螺纹孔，用信号线压线螺丝压接导线，导线的另一端与粉尘浓度变送器的电子放大器相连。
3.根据权利要求1所述的粉尘含量在线监测装置，其特征在于：传感器变送器的一体化设计，变送器外壳内置电子线路部分, 电子线路部分具有同时输出模拟量信号和开关量信号的功能；4-20mA信号可以在线反应被测介质的粉尘含量，第一路开关量信号可以在无信号输入时动作，提请操作人员检查故障；第二路开关量信号可以自行设置报警值下限，当信号超过设置的下限值时动作，提醒操作人员及时处理；第三路开关量信号可以自行设置报警值上限，当信号超过设置的上限值时动作，提醒操作人员及时处理；以上三路报警都是通过硬件完成的，防止软件错误时操作人员无法及时对现场意外工况进行处理；同时, 电子线路部分增加自动调零功能，有效避免零漂。
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