專利名稱：電站鍋爐煤粉濃度測(cè)量?jī)x表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型有關(guān)于一種熱工測(cè)量?jī)x表，且特別是有關(guān)于一種電站鍋爐一次風(fēng)粉管 道內(nèi)煤粉濃度和速度的測(cè)量?jī)x表。
背景技術(shù)：
在火電廠能量轉(zhuǎn)化過(guò)程中，鍋爐將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝臒崮?，鍋爐燃燒工 況的優(yōu)劣在很大程度上決定著鍋爐設(shè)備和整個(gè)發(fā)電廠運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性。燃燒優(yōu)化是鍋爐運(yùn)行安全性的需要燃燒調(diào)整不當(dāng)，會(huì)造成爐膛內(nèi)火焰偏斜、飛 邊、著火點(diǎn)位置不合理、燃燒器區(qū)域結(jié)焦、氣溫偏差、氧量偏差等問(wèn)題。燃燒優(yōu)化是鍋爐運(yùn)行 經(jīng)濟(jì)性的要求火電發(fā)電成本中，燃料費(fèi)用占到70%以上，燃燒優(yōu)化可以減少排煙損失和 不完全燃燒損失，從而提高鍋爐運(yùn)行效率。針對(duì)煤粉濃度測(cè)量，國(guó)內(nèi)外推出了測(cè)量原理各異的方案，如激光法、微波法、電容 法、溫差法、壓降法等。激光法、微波法、電容法由于對(duì)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行環(huán)境要求較高，對(duì)煤種及煤 粉的濕度要求都很高，當(dāng)運(yùn)行環(huán)境或者煤種變化后，測(cè)量誤差比較大，所以難于進(jìn)行廣泛的 應(yīng)用推廣；而溫差法雖然有一定的應(yīng)用，但是其只適用與中儲(chǔ)式制粉系統(tǒng)且以熱風(fēng)送粉方 式運(yùn)行的鍋爐和測(cè)量精度不高，測(cè)量數(shù)據(jù)滯后較大，也限制了其推廣應(yīng)用的范圍，對(duì)燃燒優(yōu) 化的指導(dǎo)作用也有所降低。而壓降法測(cè)量精度較高，測(cè)量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性好，能夠及時(shí)反映管道 內(nèi)的流動(dòng)狀態(tài)，具有較好的發(fā)展前景。
發(fā)明內(nèi)容有鑒于此，本實(shí)用新型提供一種智能化、數(shù)字化、一體化的電站鍋爐煤粉濃度測(cè)量 儀表，可以同時(shí)測(cè)量電廠鍋爐的一次風(fēng)粉管道內(nèi)的煤粉濃度和風(fēng)速。本實(shí)用新型提出一種電站鍋爐煤粉濃度測(cè)量?jī)x表，包括測(cè)量探頭和主機(jī)。其中，測(cè) 量探頭包括壓力探頭和溫度傳感器，主機(jī)包括控制單元和顯示單元。測(cè)量探頭的輸出連接 至控制單元的輸入，控制單元的輸出連接顯示單元的輸入。本實(shí)用新型中，所述測(cè)量探頭包括2個(gè)壓力探頭和1個(gè)溫度傳感器。進(jìn)一步的，所 述壓力探頭包括總壓取壓管和靜壓取壓管，所述總壓取壓管為上端密封，下端設(shè)有弧形剖 面口的管狀體；靜壓取壓管為上端密封、底端開口的管狀體；總壓取壓管和靜壓取壓管的 上部分別斜插二次濾室；二次濾室的一端開口且分別與總壓取壓管、靜壓取壓管的內(nèi)部連 通，其另一端密封；二次濾室通過(guò)引壓接頭與引壓管相連接。本實(shí)用新型中，所述總壓取壓管具有弧形剖面口的一側(cè)朝向迎風(fēng)面，有利于獲取 壓力測(cè)量值，靜壓取壓管設(shè)置于總壓取壓管的背面。本實(shí)用新型中，所述控制單元為MSP430F169單片機(jī)。本實(shí)用新型的有益效果為，本儀表針對(duì)目前壓降法煤粉濃度測(cè)量系統(tǒng)傳感、變送、 模型計(jì)算、標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出等部分存在的不足，采用單片機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)，配套壓降法煤 粉濃度測(cè)量探頭，可以實(shí)現(xiàn)一套完整的煤粉濃度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。本儀表可以實(shí)現(xiàn)智能化、數(shù)字化、一體化，可以同時(shí)測(cè)量電廠鍋爐的一次風(fēng)粉管道內(nèi)的煤粉濃度和風(fēng)速，具有降低成 本、安裝快捷方便、觀察數(shù)據(jù)直觀等優(yōu)點(diǎn)。

圖1所示為根據(jù)本實(shí)用新型的電站鍋爐煤粉濃度測(cè)量?jī)x表的功能方塊圖。圖2所示為圖1中的壓力探頭的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3所示為在一次風(fēng)管道上安裝測(cè)量探頭的示意圖。圖4所示為圖1中的主機(jī)背面接口圖。圖5所示為圖1中的控制單元的電路原理圖。
具體實(shí)施方式
為讓本實(shí)用新型的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí) 施例，并配合附圖，作詳細(xì)說(shuō)明如下。結(jié)合圖1 圖5，本實(shí)用新型所提供的電站鍋爐煤粉濃度測(cè)量?jī)x表包括測(cè)量探頭 10和主機(jī)11。其工作過(guò)程主要分為三個(gè)過(guò)程原始數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和計(jì)算處理、輸出結(jié) 果。測(cè)量探頭10包括壓力探頭100和溫度傳感器101，即數(shù)據(jù)采集過(guò)程分為壓力采集和溫 度采集。具體來(lái)說(shuō)，本實(shí)用新型中包括2個(gè)壓力探頭100和1個(gè)溫度傳感器101。如圖2所示，每個(gè)壓力探頭100包括總壓取壓管102、靜壓取壓管103、二次濾室 104、引壓接頭105以及引壓管106。其中，總壓取壓管102為上端密封，下端設(shè)有弧形剖面 口的管狀體。本實(shí)用新型中，總壓取壓管102的下端具有類S形的剖面口，取壓效果較好。 總壓取壓管102的上部斜插有二次濾室104。二次濾室104的一端與總壓取壓管102的內(nèi) 部連通，另一端密封并且方向朝上。二次濾室104上設(shè)置有引壓接頭105，用以連接引壓管 106。靜壓取壓管103為上端密封，底端開口的管狀體。類似于總壓取壓管102，靜壓取 壓管103的上部也斜插有二次濾室104。二次濾室104的一端與靜壓取壓管103的內(nèi)部連 通，另一端密封并且方向朝上。二次濾室104上也設(shè)有引壓接頭105。如圖2所示，在總壓取壓管102以及靜壓取壓管103的管腔內(nèi)均設(shè)有防堵裝置 107。本實(shí)用新型中，防堵裝置107可以選用現(xiàn)有技術(shù)中的結(jié)構(gòu)。在安裝時(shí)，兩個(gè)取壓管用 法蘭108連接。兩個(gè)取壓管的下端口設(shè)在風(fēng)管2的直管內(nèi)，總壓取壓管102的弧形剖面口 朝向風(fēng)管2的迎風(fēng)面，靜壓取壓管103設(shè)置在總壓取壓管102的背面。如圖3所示，本實(shí)用新型在使用時(shí)，在電廠鍋爐的一次風(fēng)粉管道上安裝2個(gè)壓力探 頭100用以采集壓力，其中一個(gè)壓力探頭100安裝在落粉前的全壓管道(稱為混合前高壓) 和靜壓管道(稱為混合前低壓)，例如安裝在圖3中的P1P2處。通過(guò)總壓取壓管采集的壓 力為混合前全壓P1，靜壓取壓管采集的壓力為混合前靜壓P2 ；另一個(gè)壓力探頭100安裝在 落粉后的全壓管道(稱為混合后高壓)和靜壓管道(稱為混合后低壓)，例如安裝在圖3中 的P3P4處。通過(guò)總壓取壓管采集的壓力為混合后全壓P3，靜壓取壓管采集的壓力為混合后 靜壓P4。溫度采集過(guò)程，在鍋爐的一次風(fēng)粉管道落粉前的管道上安裝溫度傳感器101用以 采集溫度信號(hào)，例如圖3中的T處。在本實(shí)用新型中，溫度傳感器101可以選用現(xiàn)有技術(shù)中的PT100熱電阻，傳感器測(cè)得的溫度以電阻的形式輸入主機(jī)11中。結(jié)合圖1和圖4，測(cè)量探頭10與主機(jī)11的接口相連接，將測(cè)量到的壓力信號(hào)與溫 度信號(hào)出送至主機(jī)11。如圖4所示，PT100傳感器的3個(gè)接線A、B、C分別接到主機(jī)11的 A、B、C接線柱上。主機(jī)11上的PI、P2、P3、P4分別與壓力探頭100相對(duì)應(yīng)。本實(shí)用新型中，主機(jī)11包括控制單元110、A/D轉(zhuǎn)換電路111、電壓轉(zhuǎn)換電路112、 差壓變送器113以及顯示單元114。上述單元均可選用現(xiàn)有技術(shù)中可以實(shí)現(xiàn)相同功能的電 路。進(jìn)一步的，控制單元110可以選用MSP430F169單片機(jī)，圖5所示為該單片機(jī)的電路原 理圖。本實(shí)用新型的工作原理為首先主機(jī)11將測(cè)量探頭10采集到的信號(hào)轉(zhuǎn)化為計(jì)算 需要的、單片機(jī)可以接收的電壓信號(hào)。具體來(lái)說(shuō)，溫度傳感器101采集到的信號(hào)是電阻信 號(hào)，通過(guò)電壓轉(zhuǎn)換電路112轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。2個(gè)壓力探頭100采集到的四路壓力信號(hào)接入 主機(jī)11后，分成三組，進(jìn)入三個(gè)差壓變送器113。這三組電壓分別是a、混合前高壓和混合 前低壓，b、混合前低壓和混合后低壓，C、混合后高壓和混合后低壓。這三組數(shù)據(jù)進(jìn)入差壓變 送器113后，以0-5V的電壓形式輸出，分別為混合前差壓、前后靜壓差、混合后差壓。三路差壓信號(hào)和一路溫度信號(hào)通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換電路111，轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)進(jìn)入控制 單元110。數(shù)據(jù)在單片機(jī)內(nèi)經(jīng)過(guò)計(jì)算后，得到煤粉濃度和管道風(fēng)速的數(shù)據(jù)，結(jié)果放入存儲(chǔ)器。輸出的結(jié)果可以分為兩種方式，一種是通過(guò)顯示單元114顯示、一種是以4_20mA 電流形式輸出。本實(shí)用新型中，顯示單元114為液晶屏，將煤粉濃度和風(fēng)速的結(jié)果數(shù)據(jù)在 煤粉濃度變送器的液晶屏上顯示，這種輸出方式可以很直觀的看出結(jié)果。電流輸出形式是 把單片機(jī)計(jì)算的結(jié)果通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換變?yōu)殡妷盒盘?hào)，電壓信號(hào)在通過(guò)恒流電路轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏餍?號(hào)，電流輸出方式比較適合大多數(shù)工業(yè)上的工控機(jī)器的采集。本實(shí)用新型中所述具體實(shí)施案例僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施案例而已，并非用來(lái) 限定本實(shí)用新型的實(shí)施范圍。即凡依本實(shí)用新型申請(qǐng)專利范圍的內(nèi)容所作的等效變化與修 飾，都應(yīng)作為本實(shí)用新型的技術(shù)范疇。
權(quán)利要求電站鍋爐煤粉濃度測(cè)量?jī)x表，包括測(cè)量探頭和主機(jī)，其特征在于，測(cè)量探頭包括壓力探頭和溫度傳感器，主機(jī)包括控制單元和顯示單元，測(cè)量探頭的輸出連接至控制單元的輸入，控制單元的輸出連接顯示單元的輸入。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電站鍋爐煤粉濃度測(cè)量?jī)x表，其特征在于，所述測(cè)量探頭包 括2個(gè)壓力探頭和1個(gè)溫度傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電站鍋爐煤粉濃度測(cè)量?jī)x表，其特征在于，所述壓力探頭包 括總壓取壓管和靜壓取壓管，所述總壓取壓管為上端密封，下端設(shè)有弧形剖面口的管狀體； 靜壓取壓管為上端密封、底端開口的管狀體；總壓取壓管和靜壓取壓管的上部分別斜插二 次濾室；二次濾室的一端開口且分別與總壓取壓管、靜壓取壓管的內(nèi)部連通，其另一端密 封；二次濾室通過(guò)引壓接頭與引壓管相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電站鍋爐煤粉濃度測(cè)量?jī)x表，其特征在于，所述總壓取壓管 具有弧形剖面口的一側(cè)朝向迎風(fēng)面，靜壓取壓管設(shè)置于總壓取壓管的背面。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電站鍋爐煤粉濃度測(cè)量?jī)x表，其特征在于，所述控制單元為 MSP430F169 單片機(jī)。
專利摘要本實(shí)用新型提出一種電站鍋爐煤粉濃度測(cè)量?jī)x表，包括測(cè)量探頭和主機(jī)。其中，測(cè)量探頭包括壓力探頭和溫度傳感器，主機(jī)包括控制單元和顯示單元。測(cè)量探頭的輸出連接至控制單元的輸入，控制單元的輸出連接顯示單元的輸入。本儀表采用單片機(jī)技術(shù)以及傳感器技術(shù)，配套壓降法煤粉濃度測(cè)量探頭，可以實(shí)現(xiàn)一套完整的煤粉濃度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。本儀表可以實(shí)現(xiàn)智能化、數(shù)字化、一體化，可以同時(shí)測(cè)量電廠鍋爐的一次風(fēng)粉管道內(nèi)的煤粉濃度和風(fēng)速，具有降低成本、安裝快捷方便、觀察數(shù)據(jù)直觀等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01P5/14GK201653845SQ20102014008
公開日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2010年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月24日
發(fā)明者嚴(yán)岳良, 傅兵, 周沖, 武愛(ài)斌 申請(qǐng)人:南京朗坤軟件有限公司