本發(fā)明涉及粉塵測(cè)量裝置，具體涉及一種基于靜電法的粉塵濃度在線測(cè)量裝置。

背景技術(shù)：

化工、鋼鐵、燃煤電廠等行業(yè)通常會(huì)在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量的含有工業(yè)粉塵的工業(yè)尾氣或工業(yè)煤氣。這些含有粉塵的工業(yè)尾氣不能直接對(duì)空排放，否則會(huì)對(duì)空氣產(chǎn)生嚴(yán)重的粉塵污染，如pm2.5等。另外，要想對(duì)工業(yè)煤氣進(jìn)行二次利用，如利用其余熱/余壓推動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電等，也需要過濾掉其中的粉塵，獲得純凈的不含塵煤氣，否則，煤氣中高速流動(dòng)的粉塵會(huì)不斷的磨損氣輪機(jī)的葉片，導(dǎo)致氣輪機(jī)毀壞。因此，上述兩種情況，都需要對(duì)工業(yè)含塵尾氣或含塵煤氣進(jìn)行粉塵含量實(shí)時(shí)測(cè)量，以便確定可以對(duì)空排放或可以進(jìn)入二次利用的工藝環(huán)節(jié)。

上述工業(yè)含塵氣體通常采用管道或煙道進(jìn)行輸送。目前的粉塵含量測(cè)量傳感器通常安裝在輸送管道或煙道上，主要有兩種測(cè)量技術(shù)。一種是光學(xué)測(cè)量法，傳感器發(fā)射一束激光，照射在含塵氣體上，通過透射后或背向散射后的激光強(qiáng)度來推算氣體中粉塵濃度的大小。另一種技術(shù)則是基于靜電荷的方式來測(cè)量粉塵濃度的大?。悍蹓m在運(yùn)動(dòng)過程中相互摩擦，產(chǎn)生靜電荷，從而形成靜電場(chǎng)，該電場(chǎng)的大小與粉塵濃度含量的大小成正比，傳感器探棒插入含塵氣體中，感知并測(cè)量該靜電場(chǎng)的大小，就可以實(shí)時(shí)計(jì)算出含塵氣體中粉塵濃度的大小。

光學(xué)測(cè)量技術(shù)由于需要采用光學(xué)元器件，器件性能比較嬌氣，難以適應(yīng)惡劣的工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境，因此現(xiàn)場(chǎng)采用的比較少。基于靜電荷的測(cè)量技術(shù)，由于其安裝、使用簡(jiǎn)單，測(cè)量結(jié)果穩(wěn)定、可靠，能適應(yīng)惡劣的工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境，因此現(xiàn)場(chǎng)大量采用此技術(shù)來測(cè)量工業(yè)含塵氣體的粉塵含量。

現(xiàn)有的基于靜電法的方案是在管道或煙道側(cè)壁開孔，在開孔處焊接一個(gè)安裝底座，探測(cè)粉塵摩擦產(chǎn)生的靜電場(chǎng)大小的傳感器探棒(通常是金屬棒)通過安裝底座固定，從而插入管道或煙道中。傳感器探棒探測(cè)靜電場(chǎng)的大小，并將反映靜電場(chǎng)大小的感生電荷通過傳感器引線輸出給后續(xù)的信號(hào)處理單元，完成粉塵濃度含量的測(cè)量(如圖1所示)。

然而，現(xiàn)有的靜電法粉塵傳感器通常采用圓柱形棍狀傳感器來測(cè)量粉塵含量的大小，主要存在以下問題：1)傳感器探棒的迎風(fēng)面常年累月受管道或煙道內(nèi)含塵氣體的沖刷，磨損嚴(yán)重，容易因過度磨損而失效；2)當(dāng)管道或煙道內(nèi)的含塵氣體濃度較低或流速較慢時(shí)，粉塵間摩擦產(chǎn)生的靜電荷較少，靜電場(chǎng)很弱，圓柱形棍狀傳感器無法檢測(cè)出這樣微小的信號(hào)，導(dǎo)致傳感器測(cè)量失效。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種基于靜電法的粉塵濃度在線測(cè)量裝置，包括傳感器探棒、傳感器安裝底座、傳感器引線和信號(hào)處理單元，所述傳感器探棒通過所述傳感器安裝底座設(shè)于待測(cè)粉塵流過的管道中，所述傳感器探棒通過所述傳感器引線與所述信號(hào)處理單元連接；所述傳感器探棒包括相對(duì)于粉塵流動(dòng)方向的迎風(fēng)面和背風(fēng)面，所述傳感器探棒上自迎風(fēng)面至背風(fēng)面設(shè)有一個(gè)或多個(gè)通孔，且所述傳感器探棒的橫截面為扁體形狀。

一方面，本發(fā)明的傳感器探棒的扁體形狀能極大的減小含塵氣體對(duì)傳感器探棒的磨損，從而極大的避免因傳感器探棒磨損導(dǎo)致的測(cè)量結(jié)果失效。另一方面，發(fā)明的結(jié)構(gòu)提升了粉塵摩擦產(chǎn)生的靜電場(chǎng)信號(hào)的強(qiáng)度，解決了當(dāng)管道或煙道內(nèi)的含塵氣體濃度較低或流速較慢時(shí)，粉塵間摩擦產(chǎn)生的靜電荷較少，靜電場(chǎng)很弱，傳感器探棒檢測(cè)不到變?nèi)醯撵o電場(chǎng)信號(hào)，導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果失效的問題。從而，延長(zhǎng)了靜電粉塵傳感器的使用壽命，并實(shí)現(xiàn)了對(duì)低濃度或低速含塵氣體粉塵濃度的測(cè)量。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有靜電粉塵傳感器在工作狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明的一種靜電粉塵傳感器在工作狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明另一種靜電粉塵傳感器在工作狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，1為傳感器引線，2為傳感器安裝底座，3為傳感器探棒，4為含塵氣體，5為管道或煙道，6為含塵氣體流動(dòng)方向，7為靜電粉塵傳感器的迎風(fēng)面，8為通孔。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的基于靜電法的粉塵濃度在線測(cè)量裝置，包括傳感器探棒、傳感器安裝底座、傳感器引線和信號(hào)處理單元，所述傳感器探棒通過所述傳感器安裝底座設(shè)于待測(cè)粉塵流過的管道中，所述傳感器探棒通過所述傳感器引線與所述信號(hào)處理單元連接，且所述傳感器探棒的橫截面為扁體形狀。使用中，所述傳感器探棒扁體窄的一側(cè)位于迎風(fēng)面。

本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的改進(jìn)在于傳感器探棒的形狀上?，F(xiàn)有技術(shù)傳感器探棒的形狀是圓柱體形的，本發(fā)明將圓柱體形探棒改為扁體形探棒。探棒在迎風(fēng)面受力相對(duì)較大，背風(fēng)面幾乎不受力，因此相同受力面積下，迎風(fēng)面的磨損比背風(fēng)面要大得多。圓柱體形的探棒在迎風(fēng)面受力面積大，而本發(fā)明扁體形傳感器探棒的迎風(fēng)面受力面積小，且由于扁體形表面的氣體流態(tài)特征，也減小了傳感器探棒和含塵氣體的摩擦力(如同飛機(jī)的機(jī)翼可以減小空氣對(duì)飛機(jī)的阻力一樣的道理)。因此，本發(fā)明的扁體形傳感器探棒能極大的減小含塵氣體對(duì)傳感器探棒的磨損，從而極大的避免因傳感器探棒磨損導(dǎo)致的測(cè)量結(jié)果失效?，F(xiàn)有技術(shù)傳感器探棒的可靠使用壽命為3～6個(gè)月，而本發(fā)明探棒的可靠使用壽命大于2年。

作為一種具體的實(shí)施方式，所述傳感器探棒為翼形。

作為一種具體的實(shí)施方式，所述傳感器探棒的橫截面為橢圓形。

作為一種具體的實(shí)施方式，所述傳感器探棒的橫截面為扁的多角形。

作為一種具體的實(shí)施方式，所述傳感器探棒的橫截面為扇形。

圖2示出了一種在工作狀態(tài)下的本發(fā)明的傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖，其中的傳感器探棒3的橫截面為扁的多角形，整個(gè)傳感器探棒3呈接近翼形的形狀。在使用中，所述傳感器探棒3最尖的棱位于迎風(fēng)面，即扁體較窄的一側(cè)位于迎風(fēng)面。

進(jìn)一步，本發(fā)明的基于靜電法的粉塵濃度在線測(cè)量裝置，包括傳感器探棒、傳感器安裝底座、傳感器引線和信號(hào)處理單元，所述傳感器探棒通過所述傳感器安裝底座設(shè)于待測(cè)粉塵流過的管道中，所述傳感器探棒通過所述傳感器引線與所述信號(hào)處理單元連接；所述傳感器探棒包括相對(duì)于粉塵流動(dòng)方向的迎風(fēng)面和背風(fēng)面，所述傳感器探棒上自迎風(fēng)面至背風(fēng)面設(shè)有一個(gè)或多個(gè)通孔。

現(xiàn)有技術(shù)的傳感器探棒為一整體，而本發(fā)明在探棒上自迎風(fēng)面至背風(fēng)面，設(shè)有一個(gè)或若干個(gè)貫通的小孔。這些小孔的目的在于提升傳感器探棒附近粉塵相互摩擦產(chǎn)生的靜電場(chǎng)信號(hào)的大小。提升的原理是，含塵氣體流經(jīng)小孔時(shí)，由于喉管效應(yīng)(文丘里效應(yīng))，氣體的流動(dòng)速度會(huì)加快，從而粉塵粒子之間的摩擦強(qiáng)度和頻率增加，摩擦產(chǎn)生的靜電荷數(shù)量會(huì)大量增多，最終導(dǎo)致粉塵摩擦產(chǎn)生的靜電場(chǎng)信號(hào)變強(qiáng)，從而能被傳感器探棒所感知。該改進(jìn)點(diǎn)提升了粉塵摩擦產(chǎn)生的靜電場(chǎng)信號(hào)的強(qiáng)度，避免了在管道或煙道內(nèi)的含塵氣體濃度較低或流速較慢時(shí)，粉塵間摩擦產(chǎn)生的靜電荷較少，靜電場(chǎng)很弱，傳感器探棒檢測(cè)不到變?nèi)醯撵o電場(chǎng)信號(hào)，測(cè)量結(jié)果失效的問題。現(xiàn)有技術(shù)的最低可靠可測(cè)粉塵濃度為20mg/m³；本發(fā)明的最低可靠可測(cè)粉塵濃度可為5mg/m³。

作為一種具體的實(shí)施方式，所述通孔為喇叭狀通孔，且處于迎風(fēng)面的一端為喇叭狀通孔的膨大端。

作為一種具體的實(shí)施方式，所述通孔彎曲狀的貫通所述傳感器探棒。

圖3示出了另一種在工作狀態(tài)下的本發(fā)明的靜電粉塵傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖，其中的傳感器探棒3上有自迎風(fēng)面至背風(fēng)面貫穿的通孔。

最后說明的是，以上實(shí)施方案僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制。本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍的情況下，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行的修改或者等同替換，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明權(quán)利要求的范圍中。