專利名稱：粉塵含量在線監(jiān)測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于一種測量儀器，尤其是一種粉塵含量在線監(jiān)測裝置。廣泛應(yīng)用于冶金、發(fā)電、石油、化工、醫(yī)藥、建材加工、采煤、采礦、水泥和包裝等行業(yè)氣固兩相流的含塵量在線監(jiān)測。典型應(yīng)用煉鐵高爐煤氣總管、TRT發(fā)電、煙氣監(jiān)測總管、各種燃料鍋爐的煙塵排放濃度監(jiān)測等較高粉塵濃度場合。屬于環(huán)保儀器儀表技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在許多工業(yè)部門，由于過濾器的應(yīng)用使得粉塵的排放量減少，而這些除塵設(shè)備的效率需要合適的測量儀監(jiān)督。粉塵排放的測量在全世界變得越來越重要。許多年來，粉塵濃度的測量是由以散光或消光的物理性質(zhì)為基礎(chǔ)的光學(xué)測塵儀完成的。但是，光學(xué)測塵儀存在很大的缺陷，因此客戶越來越傾向于使用裝配簡單、維護(hù)要求低、設(shè)計(jì)簡單的監(jiān)測裝置， 而我公司生產(chǎn)的利用電荷感應(yīng)技術(shù)的粉塵含量在線監(jiān)測裝置正是滿足了以上要求。目前國內(nèi)利用電荷感應(yīng)技術(shù)測量粉塵濃度的一體化測量儀已出現(xiàn)，但是，現(xiàn)在測量儀在工作過程中存在如下缺陷1.可能會(huì)發(fā)生晃動(dòng)，影響檢測精度；2.密封性差，被測介質(zhì)中的水分和氣體會(huì)滲透至接線盒內(nèi)并腐蝕接線盒內(nèi)的電子元件，導(dǎo)致電子元件被破壞， 使得測量儀無法正常工作；3.主體密封性差，可能造成有毒氣體泄漏，有可能發(fā)生爆炸和威脅操作人員安全；4.測量電極沒有保護(hù)或者保護(hù)級別不高，在使用工況比較惡劣時(shí)(例如煉鐵廠高爐煤氣具有200°C以上的溫度和腐蝕性)設(shè)備使用壽命縮短；5.隔熱性能差，被測介質(zhì)溫度高時(shí)使得變送器外殼內(nèi)溫度升高影響電子元件壽命和穩(wěn)定性；6.防護(hù)等級低， 現(xiàn)場的粉塵和沖刷水可能進(jìn)入變送器外殼內(nèi)造成電路故障；7.零位不穩(wěn)定；8.單一輸出信號，模擬量輸出和開關(guān)量輸出不能同時(shí)具備，模擬信號輸出的設(shè)備報(bào)警條件只能靠上位機(jī)軟件設(shè)置。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服和避免已有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，而提供一種新型的粉塵含量在線監(jiān)測裝置，其特征在于第一，測量電極表層增加噴涂套管，噴涂套管材質(zhì)為進(jìn)口材料，它比傳統(tǒng)的保護(hù)材料聚四氟乙烯加入了全氟烷氧基，相當(dāng)于聚四氟乙烯中的一個(gè)氟原子被全氟烷氧基所取代。某個(gè)碳直接連上一個(gè)氧，然后氧再連一個(gè)全氟甲基或全氟乙基之類的基團(tuán)，因此具有更強(qiáng)的耐高溫能力，耐腐蝕能力和耐粘附能力；第二，一體化傳感器主體部分隔熱性能加強(qiáng)，設(shè)計(jì)可以使被測氣體的高溫?zé)o法到達(dá)接線盒內(nèi)，保證了變送器部分的電子元器件可以在常溫環(huán)境下工作，保障了設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性和電子元器件使用壽命。另外，增加了防動(dòng)片的電極可以提高測量的準(zhǔn)確性；第三，密封設(shè)計(jì)則是在測量電極和耐壓套管間加入防腐蝕的0型圈，鎖緊后使一體化傳感器能夠在2. 5MP壓力和被測氣體有腐蝕性的情況下長期正常使用，一氧化碳等有毒氣體不會(huì)泄露，保障了設(shè)備和工作人員的安全。第四，傳感器變送器的一體化設(shè)計(jì)，變送器外殼內(nèi)置主板，測量電極產(chǎn)生的皮安級交流電信號可以直接進(jìn)入變送器進(jìn)行放大，有利于分離信號和噪聲，抗干擾能力強(qiáng)。第五，電子線路部分增加自動(dòng)調(diào)零功能，有效避免零漂。第六，電子線路部分具有同時(shí)輸出模擬量信號和開關(guān)量信號的功能；4_20mA信號可以在線反應(yīng)被測介質(zhì)的粉塵含量，第一路開關(guān)量信號可以在無信號輸入時(shí)動(dòng)作，提請操作人員檢查故障；第二路開關(guān)量信號可以自行設(shè)置報(bào)警值下限，當(dāng)信號超過設(shè)置的下限值時(shí)動(dòng)作，提醒操作人員及時(shí)處理；第三路開關(guān)量信號可以自行設(shè)置報(bào)警值上限，當(dāng)信號超過設(shè)置的上限值時(shí)動(dòng)作，提醒操作人員及時(shí)處理。以上三路報(bào)警都是通過硬件完成的，防止軟件錯(cuò)誤時(shí)操作人員無法及時(shí)對現(xiàn)場意外工況進(jìn)行處理。第七，一體化傳感器防護(hù)等級IP65，增加現(xiàn)場適應(yīng)能力。第八，一體化傳感器本安防爆。本實(shí)用新型采用下列技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)其發(fā)明目的的。粉塵含量在線監(jiān)測裝置由粉塵濃度傳感器和粉塵濃度變送器兩部分連接構(gòu)成，由原兩個(gè)分立單元現(xiàn)設(shè)計(jì)組合在一起，即為“一體化”。粉塵濃度傳感器由信號線壓線螺絲(4)、外殼固定架(5)、上密封連接件(6)、上耐壓套管(7)、電極防動(dòng)片(8)、電極密封圈(9)、下密封連接件密封圈(10)、下密封連接件 (11)、下耐壓套管(12)、安裝密封圈(13)、安裝底座(14)、測量電極(15)、噴涂套管(16)組成。測量電極(1 是一根圓形金屬棒，噴涂套管(16)被噴涂于測量電極(1 表面。上耐壓套管(7)和下耐壓套管(1 與測量電極(1 通過過盈配合連接，耐壓套管能阻隔被測量介質(zhì)壓力，防止有毒氣體泄漏，避免爆炸和危及操作人員安全的危險(xiǎn)發(fā)生。測量電極(15) 的中上部焊接有電極防動(dòng)片(8)，對應(yīng)的上耐壓套管(7)內(nèi)表面設(shè)有凹槽，電極防動(dòng)片(8) 設(shè)置在凹槽內(nèi)，可有效防止測量電極轉(zhuǎn)動(dòng)與晃動(dòng)。上耐壓套管(7)和下耐壓套管(12)外設(shè)有上密封連接件(6)和下密封連接件(11)，耐壓套管與密封連接件之間通過過盈配合連接。下密封連接件(11)的底端設(shè)有安裝底座(14)，二者之間通過螺紋方式連接，并有安裝密封圈。電極密封圈(9)和下密封連接件(11)密封圈可以有效防止被測介質(zhì)中的水分和氣體滲透到變送器外殼(1)內(nèi)，避免了對電子電路部分的破壞，使得測量信號準(zhǔn)確、穩(wěn)定。上耐壓套管(7)和下耐壓套管(1 能阻隔被測量介質(zhì)壓力，防止有毒氣體泄漏，避免爆炸和危及操作人員安全的危險(xiǎn)發(fā)生。測量電極(1 一端為測量端，垂直插入被測介質(zhì)中，與粉塵接觸，測量粉塵濃度。測量電極(1 的另一端為接線端，端頭有一個(gè)內(nèi)螺紋孔，用信號線壓線螺絲(4)壓接導(dǎo)線，導(dǎo)線的另一端與粉塵濃度變送器的電子放大器相連。粉塵濃度變送器安裝在變送器外殼(1)內(nèi)，該粉塵濃度變送器由變送器外殼(1 )、 電子線路(2 )、電纜接頭(3 )組裝而成。電子線路(2 )由電荷采樣電路、電壓放大電路、電壓交直流轉(zhuǎn)換，電壓電流轉(zhuǎn)換器，邏輯判斷執(zhí)行單元五部分組成。其作用是將粉塵濃度傳感器測得的微弱電壓信號進(jìn)行放大轉(zhuǎn)換，輸出標(biāo)準(zhǔn)電流信號4-20mA，并對輸出的信號范圍進(jìn)行判斷，為操作人員提供操作依據(jù)。變送器外殼(1)為外購標(biāo)準(zhǔn)件，型號為JX。本實(shí)用新型是利用靜電荷測量原理，即粉塵在傳輸過程中，粉塵粒子相互碰撞、磨擦、分離，因失去電子而帶正電荷形成靜電場，靜電場的強(qiáng)弱與粉塵濃度成正比。經(jīng)粉塵濃度傳感器測量靜電荷，再由變送器的電子電路放大、轉(zhuǎn)換、輸出模擬量得標(biāo)準(zhǔn)直流電流 4-20mA和開關(guān)量信號送給用戶，顯示記錄粉塵濃度。本實(shí)用新型的有益效果是采用最先進(jìn)的實(shí)用技術(shù)一一電荷感應(yīng)技術(shù)，對粉塵的探測靈敏度高，線性度好；一體化傳感器的變送器外殼內(nèi)置電子線路，同時(shí)輸出一路模擬信號4 一 20mA電流和三路開關(guān)量信號。具備自動(dòng)調(diào)零功能而且抗干擾能力強(qiáng)，易遠(yuǎn)距離信號傳輸，對信號傳輸導(dǎo)線無特殊要求；密封設(shè)計(jì)增加設(shè)備穩(wěn)定性和安全性；測量電極表層增加噴涂套管，延長使用壽命和環(huán)境適應(yīng)能力；防護(hù)等級IP65。

[0012]圖1為本實(shí)用新型測量原理框圖。[0013]圖2為本實(shí)用新型整機(jī)結(jié)構(gòu)圖。[0014]圖3為本實(shí)用新型測量電極主視圖。[0015]圖4為本實(shí)用新型測量電極俯視圖。[0016]圖5為本實(shí)用新型外殼固定架主視圖。[0017]圖6為本實(shí)用新型外殼固定架俯視圖。[0018]圖7為本實(shí)用新型上密封連接件主視圖。[0019]圖8為本實(shí)用新型上密封連接件左視圖。[0020]圖9為本實(shí)用新型上耐壓套管圖。[0021]圖10為本實(shí)用新型下密封連接件主視圖。[0022]圖11為本實(shí)用新型下密封連接件左視圖。[0023]圖12為本實(shí)用新型下耐壓套管圖。[0024]圖13為本實(shí)用新型安裝底座主視圖。[0025]圖14為本實(shí)用新型安裝底座左視圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。如圖一，粉塵濃度Δ a,經(jīng)測量電極AE測得粉塵濃度信號Δ q，傳送到電荷采樣DH 電路采樣放大，輸出交流電壓UV信號，經(jīng)交直流轉(zhuǎn)換AC/DC電路進(jìn)行轉(zhuǎn)換，輸出直流電壓 AU信號給電壓電流轉(zhuǎn)換U/I電路，輸出標(biāo)準(zhǔn)的直流電流信號4-20mA，送到用戶設(shè)施。當(dāng)輸出信號彡4mA時(shí)，無信號報(bào)警被使能，紅燈亮綠燈滅；輸出信號大于4mA小于20mA時(shí)，無信號報(bào)警不使能，綠燈亮紅燈滅(綠燈為運(yùn)行指示燈)。當(dāng)信號大于4mA且大于設(shè)定的報(bào)警下限值時(shí)，下限報(bào)警被使能。當(dāng)信號大于設(shè)定的報(bào)警上限值時(shí)，上限報(bào)警被使能。粉塵含量在線監(jiān)測裝置由粉塵濃度傳感器和粉塵濃度變送器兩部分連接構(gòu)成，由原兩個(gè)分立單元現(xiàn)設(shè)計(jì)組合在一起，即為“一體化”。粉塵濃度傳感器由信號線壓線螺絲(4)、外殼固定架(5)、上密封連接件(6)、上耐壓套管(7)、電極防動(dòng)片(8)、電極密封圈(9)、下密封連接件密封圈(10)、下密封連接件 (11)、下耐壓套管(12)、安裝密封圈(13)、安裝底座(14)、測量電極(15)、噴涂套管(16)組成。測量電極(15)是一根細(xì)長的圓柱形金屬棒，一端為測量端，垂直插入被測介質(zhì)中，經(jīng)噴涂套管(16)隔離與粉塵接觸并測量粉塵濃度，對應(yīng)的另一端為接線端，端頭內(nèi)設(shè)有內(nèi)螺紋孔，導(dǎo)線的一端與測量電極(15)之間通過信號線壓線螺絲(4)壓接，導(dǎo)線的另一端與電子線路(2)連接。測量電極(15)的外表面設(shè)有噴涂套管(16)，該套管通過噴涂工藝形成，可以起到絕緣、防腐、防水以及防粉塵粘附的作用。噴涂套管(16)外設(shè)有上耐壓套管(7)、下耐壓套管(12)、電極防動(dòng)片(8)和電極密封圈(9)。其中上耐壓套管(7)和下耐壓套管(12)與測量電極(15)通過過盈配合連接，耐壓套管能阻隔被測量介質(zhì)壓力，防止有毒氣體泄漏，避免爆炸和危及操作人員安全的危險(xiǎn)發(fā)生。測量電極(15)的中上部焊接有電極防動(dòng)片(8)，對應(yīng)的上耐壓套管(7)內(nèi)表面設(shè)有凹槽，電極防動(dòng)片(8)設(shè)置在凹槽內(nèi)， 可有效防止測量電極轉(zhuǎn)動(dòng)與晃動(dòng)。上耐壓套管(7 )和下耐壓套管(12 )外設(shè)有上密封連接件 (6)和下密封連接件(11)，耐壓套管與密封連接件之間通過過盈配合連接。上密封連接件 (6)和下密封連接件(11)之間設(shè)為下密封連接件密封圈(10)。上密封連接件(6)、下密封連接件(11 )、電極密封圈(9)和下密封連接件密封圈(10)可以有效防止被測介質(zhì)中的水分和氣體滲透到變送器外殼(1)內(nèi)，避免了對電子電路部分的破壞，使得測量信號準(zhǔn)確、穩(wěn)定。 下密封連接件(11)的底端設(shè)有安裝底座(14)，二者之間通過螺紋方式連接，并有安裝密封圈。安裝底座(14)焊接在測量管道上，從而將測量電極(15)固定在測量管道內(nèi)。 粉塵濃度變送器安裝在變送器外殼(1)內(nèi)，該粉塵濃度變送器由變送器外殼(1 )、 電子線路(2 )、電纜接頭(3 )組裝而成。電子線路(2 )由電荷采樣電路、電壓放大電路、電壓交直流轉(zhuǎn)換，電壓電流轉(zhuǎn)換器，邏輯判斷執(zhí)行單元五部分組成。其作用是將粉塵濃度傳感器測得的微弱電壓信號進(jìn)行放大轉(zhuǎn)換，輸出標(biāo)準(zhǔn)電流信號4-20mA，并對輸出的信號范圍進(jìn)行判斷，為操作人員提供操作依據(jù)。外殼固定架(5)與上密封連接件(6)通過螺紋方式連接。
權(quán)利要求1.一種粉塵含量在線監(jiān)測裝置，由粉塵濃度傳感器和粉塵濃度變送器兩部分連接構(gòu)成，由原兩個(gè)分立單元現(xiàn)設(shè)計(jì)組合在一起，即為“一體化”；其中，粉塵濃度傳感器由信號線壓線螺絲、外殼固定架、上密封連接件、上耐壓套管、電極防動(dòng)片、電極密封圈、下密封連接件密封圈、下密封連接件、下耐壓套管、安裝密封圈、安裝底座、測量電極、噴涂套管組成；上耐壓套管和下耐壓套管與測量電極通過過盈配合連接；耐壓套管與密封連接件之間通過過盈配合連接；下密封連接件的底端設(shè)有安裝底座，二者之間通過螺紋方式連接，并有安裝密封圈；粉塵濃度變送器安裝在變送器外殼內(nèi)，該粉塵濃度變送器由變送器外殼、電子線路、 電纜接頭組裝而成；電子線路由電荷采樣電路、電壓放大電路、電壓交直流轉(zhuǎn)換，電壓電流轉(zhuǎn)換器，邏輯判斷執(zhí)行單元五部分組成，其作用是將粉塵濃度傳感器測得的微弱電壓信號進(jìn)行放大轉(zhuǎn)換，輸出標(biāo)準(zhǔn)電流信號4-20mA，并對輸出的信號范圍進(jìn)行判斷，為操作人員提供操作依據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粉塵含量在線監(jiān)測裝置，其特征在于測量電極是一根圓形金屬棒，噴涂套管被噴涂于測量電極表面；測量電極一端為測量端，垂直插入被測介質(zhì)中， 與粉塵接觸，測量粉塵濃度；測量電極的另一端為接線端，端頭有一個(gè)內(nèi)螺紋孔，用信號線壓線螺絲壓接導(dǎo)線，導(dǎo)線的另一端與粉塵濃度變送器的電子放大器相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粉塵含量在線監(jiān)測裝置，其特征在于傳感器變送器的一體化設(shè)計(jì)，變送器外殼內(nèi)置電子線路部分，電子線路部分具有同時(shí)輸出模擬量信號和開關(guān)量信號的功能；4_20mA信號可以在線反應(yīng)被測介質(zhì)的粉塵含量，第一路開關(guān)量信號可以在無信號輸入時(shí)動(dòng)作，提請操作人員檢查故障；第二路開關(guān)量信號可以自行設(shè)置報(bào)警值下限，當(dāng)信號超過設(shè)置的下限值時(shí)動(dòng)作，提醒操作人員及時(shí)處理；第三路開關(guān)量信號可以自行設(shè)置報(bào)警值上限，當(dāng)信號超過設(shè)置的上限值時(shí)動(dòng)作，提醒操作人員及時(shí)處理；以上三路報(bào)警都是通過硬件完成的，防止軟件錯(cuò)誤時(shí)操作人員無法及時(shí)對現(xiàn)場意外工況進(jìn)行處理；同時(shí)，電子線路部分增加自動(dòng)調(diào)零功能，有效避免零漂。
專利摘要本實(shí)用新型屬于環(huán)保測量儀器，尤其是一種粉塵含量在線監(jiān)測裝置，由粉塵濃度傳感器和粉塵濃度變送器兩部分連接構(gòu)成，由原兩個(gè)分立單元現(xiàn)設(shè)計(jì)組合在一起，即為“一體化”。粉塵濃度傳感器由外殼固定架、上密封連接件、上耐壓套管、電極防動(dòng)片、電極密封圈、下密封連接件密封圈、下密封連接件、下耐壓套管、安裝密封圈、安裝底座、測量電極、噴涂套管組成。粉塵濃度變送器安裝在變送器外殼內(nèi)，該粉塵濃度變送器由變送器外殼、電子線路、電纜接頭組裝而成。電子線路由電荷采樣電路、電壓放大電路、電壓交直流轉(zhuǎn)換，電壓電流轉(zhuǎn)換器，邏輯判斷執(zhí)行單元五部分組成。同時(shí)輸出一路4－20mA模擬電流信號和三路開關(guān)量信號。本實(shí)用新型的有益效果是采用最先進(jìn)的實(shí)用技術(shù)―電荷感應(yīng)技術(shù)，對粉塵的探測靈敏度高，線性度好。
文檔編號G01N27/60GK202177600SQ201120211370
公開日2012年3月28日 申請日期2011年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月22日
發(fā)明者宋杰 申請人:青島環(huán)瑞機(jī)電科技有限公司