專利名稱：全截面式微波衰減法飛灰殘?zhí)剂繙y量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型提出的是一種全截面式微波衰減法飛灰殘?zhí)剂繙y量裝置，對鍋爐飛灰中的含碳量實(shí)現(xiàn)在線檢測。屬電子測控的自動(dòng)在線檢測技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在鍋爐運(yùn)行中飛灰含碳量一直采用鍋爐負(fù)荷、煤量煤質(zhì)、煤粉細(xì)度、煙氣氧量等運(yùn)行參數(shù)和數(shù)據(jù)進(jìn)行間接控制。這種控制方式受多種因素的影響，如運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)、管理要求、設(shè)備狀態(tài)、煤質(zhì)變化等。無法在運(yùn)行中實(shí)現(xiàn)對飛灰含碳量進(jìn)行直觀的、數(shù)字化的控制和調(diào)整。目前對飛灰含碳量的定量測量一般采用“化學(xué)灼燒失重法”，這是一種離線的實(shí)驗(yàn)室分析方法，這種方法雖有其精度高的特點(diǎn)，但因受灰樣采集、樣品代表性、分析時(shí)間滯后等因素影響，導(dǎo)致測量的結(jié)果不能及時(shí)準(zhǔn)確地反映當(dāng)前的鍋爐燃燒的工況，對鍋爐燃燒的控制和燃燒調(diào)整的指導(dǎo)缺乏實(shí)時(shí)性?；蛘呤窃诂F(xiàn)場應(yīng)用中，有一種測量式的實(shí)時(shí)在線的檢測產(chǎn)品已投入了使用，但是其測量系統(tǒng)因受煙道飛灰高溫潮濕的原因(一般是130~190℃)，導(dǎo)致系統(tǒng)雖理論上可行，實(shí)際應(yīng)用上可靠性不高，容易產(chǎn)生測量管道的堵灰，需要大量的人工維護(hù)。同時(shí)采樣點(diǎn)的單一性也意味著灰樣代表性不足，檢測到的數(shù)據(jù)與真實(shí)結(jié)果之間誤差較大。最近有了一種非測量式的測碳系統(tǒng)，在可靠性上有所增加，但是存在的問題是，信號處理部分為單片機(jī)結(jié)構(gòu)，不能清晰地實(shí)現(xiàn)信號的歷史查詢、追憶、打印和網(wǎng)絡(luò)化，也沒有形成指導(dǎo)燃燒的反饋。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于針對上述存在的缺陷，提出一種全截面式微波衰減法飛灰殘?zhí)剂繙y量裝置，在鍋爐煙道的全截面上，利用微波衰減法，采用雙測量單元直接測量飛灰的殘余含碳量，對鍋爐飛灰中的含碳量實(shí)現(xiàn)在線檢測，以控制和優(yōu)化鍋爐燃燒，降低發(fā)電煤耗，提高“竟價(jià)上網(wǎng)”能力以及粉煤灰綜合利用。本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案其結(jié)構(gòu)是由雙測量單元、電子柜以及含液晶顯示器、P4研華工控機(jī)、彩色激光打印機(jī)的機(jī)柜組成，雙測量單元中的雙發(fā)射器、雙接收器分別通過特殊涂層波導(dǎo)管與電子柜中的衰減器、檢波器相接，電子柜中的雙偶合器分別通過電纜與機(jī)柜中的P4研華工控機(jī)內(nèi)的AD和DA卡件相接；電子柜中的衰減器依次與隔離器、微波源相接；電子柜中的檢波器與雙偶合器相接。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)從根本上解決了測量代表性問題，真正做到了對飛灰含碳量的實(shí)時(shí)在線測量，并能利用雙測量單元實(shí)現(xiàn)自動(dòng)校正和監(jiān)測，同時(shí)，全煙道的灰樣采集方法沒有測量、留灰、返吹的過程，永不會(huì)發(fā)生堵灰，使裝置的可靠性大大增加，維護(hù)量大大降低。


附圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖2是雙測量單元示意圖。
附圖3是測量原理框圖。
附圖4電原理框圖。(所涉及的部件是現(xiàn)有技術(shù))。
圖中的1是雙測量單元、2是接收器、3是發(fā)射器、4是檢波器、5是偶合器、6是特殊涂層波導(dǎo)管、7是微波源、8是隔離器、9是衰減器、10是電子柜、11是液晶顯示器(現(xiàn)有技術(shù))、12是P4研華工控機(jī)(現(xiàn)有技術(shù))、13是彩色激光打印機(jī)(現(xiàn)有技術(shù))、14是煙道截面、15是網(wǎng)絡(luò)接口、16是機(jī)柜、17是電纜，18是微波，19是取灰留樣器、20是云母膜片，21是地址寄存器，22是狀態(tài)寄存器，23是數(shù)據(jù)緩沖器，24是邏輯寄存器，25是中斷寄存器，26是1K數(shù)據(jù)存貯單元，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是數(shù)據(jù)MUX，31是RAM，32是通道邏輯，33是模擬量輸入，34是開關(guān)量輸出，35是開關(guān)量輸入，36是DA輸出，37是自陷邏輯，38是8254芯片，39是驅(qū)動(dòng)器，40是頻率控制器，41是狀態(tài)控制邏輯，42是數(shù)據(jù)總線。
具體實(shí)施方式
對照圖1，由雙測量單元1、電子柜10以及含液晶顯示器11、P4研華工控機(jī)12、彩色激光打印機(jī)13的機(jī)柜16組成，雙測量單元1中的雙發(fā)射器3、雙接收器2分別通過特殊涂層波導(dǎo)管6與電子柜10中的衰減器9、檢波器4相接，電子柜10中的雙偶合器5分別通過電纜17與機(jī)柜16中的P4研華工控機(jī)12內(nèi)的AD和DA卡件相接；電子柜10中的衰減器9依次與隔離器8、微波源7相接；電子柜10中的檢波器4與雙偶合器5相接。工控機(jī)12是系統(tǒng)的核心，在運(yùn)行系統(tǒng)軟件的情況下，由AD和DA卡件發(fā)出測量頻率和測量功率的控制信號經(jīng)電纜17傳送至微波源7，微波源7發(fā)出符合功率的波，經(jīng)隔離器8隔離，經(jīng)衰減器9衰減后，由特殊涂層的波導(dǎo)管6送到發(fā)射器3，經(jīng)發(fā)射器發(fā)射具有能量A的微波，微波穿透測量對象飛灰，飛灰中的碳元素必然吸收一定量的微波B，對稱的接收器2將接收到具有能量A-B的微波，由特殊涂層波導(dǎo)管6送到檢波器4，檢波器4將其調(diào)理成模擬量信號，由偶合器5偶合后，經(jīng)電纜17傳送到工控機(jī)12，再由工控機(jī)內(nèi)的AD和DA卡件完成信號處理，在軟件的計(jì)算控制下，實(shí)現(xiàn)存貯、顯示、查詢、打印、報(bào)警、網(wǎng)絡(luò)傳輸、信息反饋等。
對照附圖2，有微波信號發(fā)射器3、接收器2、微波源7、檢波器4、偶合器5、衰減器9、隔離器8、特殊涂層波導(dǎo)管6(由華東電力中試所對外出售的部件成品)，本實(shí)用新型組合了以上部件構(gòu)成了雙測量單元，由同一個(gè)微波源7同時(shí)發(fā)出發(fā)射信號，通過特殊涂層波導(dǎo)管6同時(shí)傳送到兩個(gè)發(fā)射口，由接收器2接收到數(shù)據(jù)其中第一個(gè)測量是主采樣數(shù)據(jù)，第二次測量數(shù)據(jù)和第一次的數(shù)據(jù)做對比，然后由軟件上進(jìn)行自動(dòng)校正，如果發(fā)現(xiàn)前后兩個(gè)數(shù)據(jù)相差過大，將會(huì)舍棄這一組數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)雙測量的主要原因是鍋爐煙道內(nèi)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，灰質(zhì)分布不均勻，常常會(huì)有大的結(jié)焦物質(zhì)流過。
由微波源7發(fā)出的微波，經(jīng)特殊涂層波導(dǎo)管6送到發(fā)射器3，發(fā)出大約為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過的或稱之為衰減的波，通?？s小至1/3~2/3，經(jīng)特殊涂層波導(dǎo)管6送到電子柜10。同時(shí)圖2中，還有一個(gè)測量留灰的小管道，該管道是獨(dú)立安裝的，與整個(gè)測量系統(tǒng)沒有任何連接，它的功能是抽取煙道中的飛灰，可以供電廠實(shí)驗(yàn)室化驗(yàn)后，與測量系統(tǒng)的測量數(shù)據(jù)做分析驗(yàn)證用。
對照圖3，微波源7發(fā)出一定功率的波，經(jīng)隔離器8隔離，使波的能量維持在一定范圍，沒有毛刺，經(jīng)衰減器9衰減后，達(dá)到控制信號要求的功率，由特殊涂層的波導(dǎo)管6送至發(fā)射器3，接收器2接收后，由特殊涂層波導(dǎo)管6送到檢波器4，檢波器4將其調(diào)理成模擬量信號4-20毫安，由偶合器5偶合后，經(jīng)電纜17傳送到機(jī)柜16，機(jī)柜16內(nèi)主要有工控機(jī)12、液晶彩顯11、打印機(jī)13、接口端子等。接口端子用來接入電纜信號，信號預(yù)處理模塊使用研華的PCL-818L板卡、測量校驗(yàn)及自檢模塊使用研華的PCL-730和728板卡、電源模塊使用朝陽±24V、機(jī)柜符合防護(hù)等級IP50。
性能指標(biāo)測量范圍0～30％(含碳量)，測量誤差±0.3％(含碳量在0～8％時(shí))，±0.5％(含碳量在8～15％時(shí))，＜1.5％(含碳量＞15％時(shí))，檢測頻率30秒(可設(shè)置范圍5～60秒)，系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間＜20ms，歷史數(shù)據(jù)保留時(shí)間12個(gè)月，電源功耗600W 220V/AC，輸出信號4～20mA/2路隔離的含碳量信號，2路結(jié)點(diǎn)信號(自檢與含碳量越限報(bào)警)，通信接口符合RS-485標(biāo)準(zhǔn)，工作溫度機(jī)柜0℃～50℃，電子柜-20℃～50℃，測量單元-30℃～190℃。
軟件用到了幾種方法全截面測量法，系統(tǒng)每次測量一個(gè)截面，做為“實(shí)時(shí)含碳量值”，應(yīng)用微積分的原理，把他們疊加起來，某一段的含碳量就做為“平均含碳量值”。微波衰減法，微波經(jīng)介質(zhì)層傳輸后的功率可表示為P＝P0exp(-2γI)(式中P0---輸入功率I---介質(zhì)層厚度γ---傳播常數(shù))系統(tǒng)直接以整個(gè)煙道為測量對象，煙道寬度即為介質(zhì)層厚度I。傳播常數(shù)γ決定于飛灰成份，石墨碳具有導(dǎo)電性，其介電常數(shù)較大，損耗大，當(dāng)飛灰中含碳量越高，混合物介電常數(shù)就大，損耗也大。軟件組成，采用面向?qū)ο蟮慕Y(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法，在Windows平臺(tái)下，用Visual C++程序設(shè)計(jì)語言編制，并使用液晶顯示器予以顯示，必要時(shí)可以對界面進(jìn)行打印。系統(tǒng)編制了燃燒優(yōu)化的簡析模型，并通過DCS接入了電站的總功率和一次風(fēng)量兩個(gè)關(guān)鍵信號，結(jié)合當(dāng)前采集的飛灰含碳量，提出了調(diào)整鍋爐燃燒的指導(dǎo)數(shù)據(jù)，從而達(dá)到理論性地調(diào)整最佳風(fēng)煤比，降低發(fā)電成本。
權(quán)利要求1.全截面式微波衰減法飛灰殘?zhí)剂繙y量裝置，其特征是由雙測量單元(1)、電子柜(10)以及含液晶顯示器(11)、P4研華工控機(jī)(12)、彩色激光打印機(jī)(13)的機(jī)柜(16)組成，雙測量單元(1)中的雙發(fā)射器(3)、雙接收器(2)分別通過特殊涂層波導(dǎo)管(6)與電子柜(10)中的衰減器(9)、檢波器(4)相接，電子柜(10)中的雙偶合器(5)分別通過電纜(17)與機(jī)柜(16)中的P4研華工控機(jī)(12)內(nèi)的AD和DA卡件相接；電子柜(10)中的衰減器(9)依次與隔離器(8)、微波源(7)相接；電子柜(10)中的檢波器(4)與雙偶合器(5)相接。
專利摘要本實(shí)用新型提出的是一種全截面式微波衰減法飛灰殘?zhí)剂繙y量裝置，對其結(jié)構(gòu)是由雙測量單元、電子柜以及含液晶顯示器、P4研華工控機(jī)、彩色激光打印機(jī)的機(jī)柜組成，雙測量單元中的雙發(fā)射器、雙接收器分別通過特殊涂層波導(dǎo)管與電子柜中的衰減器、檢波器相接，電子柜中的雙偶合器分別通過電纜與機(jī)柜中的P4研華工控機(jī)內(nèi)的AD和DA卡件相接；電子柜中的衰減器依次與隔離器、微波源相接；電子柜中的檢波器與雙偶合器相接。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)從根本上解決了測量代表性問題，真正做到了對飛灰含炭量的實(shí)時(shí)在線測量，并能利用雙測量單元實(shí)現(xiàn)自動(dòng)校正和監(jiān)測，同時(shí)，全煙道的灰樣采集方法沒有測量、留灰、返吹的過程，永不會(huì)發(fā)生堵灰，使裝置的可靠性大大增加，維護(hù)量大大降低。
文檔編號G01N22/00GK2638059SQ0327798
公開日2004年9月1日 申請日期2003年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月25日
發(fā)明者陸宇平, 侯建波 申請人:深圳市國電電力設(shè)備有限公司