CN109883910A - 一种带预荷电的静电感应粉尘浓度测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明主要提出一种带预荷电的静电感应粉尘浓度测量装置，包括：具有进气口和出气口的粉尘通道；设置在出气口的抽气风扇；设置在粉尘通道壁上测量由于含粉尘的待测空气在粉尘通道内高速运动并与粉尘通道内壁产生摩擦而形成的静电的测量装置；进气口设置在粉尘通道起始部侧面与粉尘通道中带动含粉尘的待测空气流动方向垂直；还包括使进入粉尘通道的颗粒物预先荷电的预荷电装置，预荷电装置设置在进气口前端。本发明在静电感应式粉尘检测器进气口前端增加一套预荷电装置，使粉尘颗粒在进入检测器前预先进行荷电，能有效增加粉尘的荷电量。测量低浓度小粒径的精度对于现有装置而言更为准确。

Description

一种带预荷电的静电感应粉尘浓度测量装置

技术领域

本发明涉及对粉尘浓度检测领域，特别涉及一种带预荷电的静电感应粉尘浓度测量装置。

背景技术

近几年环境问题日益突出，而粉尘作为污染源之一，不仅仅威胁人们的身心健康，更是在一定的程度发生***，造成无法估量的经济损失和人员伤亡。因此，对于粉尘浓度的检测是极为重要的。静电感应式粉尘检测器是检测井下粉尘颗粒常用的检测装置，它采用环形静电传感器取代传统滤膜称重法测量粉尘浓度，环形静电传感器不受环境温度、湿度、气体密度的影响和测量管道内沉积的粉尘颗粒的影响，且稳定性很好，测量结果与颗粒物自身的性质无关，粉尘浓度测量的灵敏度高，可以实现粉尘的实时监测。但它自身尚有一个主要问题：当粉尘浓度比较低时，粉尘颗粒自身带电量比较小，相应地产生的感应电荷量比较低，微弱的电信号容易形成一定的测量误差。

发明内容

本发明针对目前静电感应式粉尘检测器在粉尘浓度比较低时，粉尘颗粒自身带电量比较小，相应地产生的感应电荷量比较低，微弱的电信号容易形成一定的测量误差的不足，提供一种带预荷电的静电感应粉尘浓度测量装置。

本发明为实现其技术目的所采用的技术方案是：一种带预荷电的静电感应粉尘浓度测量装置，包括：具有进气口和出气口的粉尘通道；设置在出气口的带动含粉尘的待测空气在粉尘通道内高速运动并与粉尘通道(2)内壁产生摩擦而形成静电的抽气风扇；设置在粉尘通道壁上测量由于含粉尘的待测空气在粉尘通道内高速运动并与粉尘通道内壁产生摩擦而形成的静电的测量装置；所述的进气口设置在粉尘通道起始部侧面与粉尘通道中带动含粉尘的待测空气流动方向垂直；还包括使进入粉尘通道的颗粒物预先荷电的预荷电装置，所述的预荷电装置设置在进气口前端。

本发明在静电感应式粉尘检测器进气口前端增加一套预荷电装置，使粉尘颗粒在进入检测器前预先进行荷电，能有效增加粉尘的荷电量。当粉尘浓度比较低时，粉尘颗粒自身带电量比较小，相应地产生的感应电荷量比较低，微弱的电信号容易形成一定的测量误差。增加预荷电装置后，可有效改善粉尘带电量少的缺点，提高了检测器的检测能力。同时该装置在现有的基础上改变粒子入射方式，使粒子在管道内部沿壁旋转，避免了中心区域检测的不准确，使粒子趋于管壁处的检测设备，在出气口处设有抽气设备避免粒子在管道内的堆积，装置对于低浓度测量较为准确，并且该结构较为简单，便于后续的清洗与维护，同时对环境的约束要求较低，可以适应更为复杂的环境。测量低浓度小粒径的精度对于现有装置而言更为准确。

本发明中，粉尘预荷电是指在粉尘进入电除尘器之前，通过预加电场使粉尘颗粒先带上一部分电荷，能有效增加粉尘的荷电量，特别是微小粉尘的荷电量，特别适用于微小粉尘的捕集。同时预荷电还可以使粉尘颗粒发生碰撞，接触而粘附和聚合成较大颗粒的粒子，从而进一步增加粒子的荷电量，这样有利于电除尘效率的提高。目前，测量粉尘浓度过程中还没有使用粉尘预荷电的先例，本发明中，增加预荷电装置后，可有效改善粉尘带电量少的缺点，提高了检测器的检测能力。

进一步的，上述的带预荷电的静电感应粉尘浓度测量装置中：所述的预荷电装置包括一个圆形外框架，设置在圆形外框架中的阴极线。

进一步的，上述的带预荷电的静电感应粉尘浓度测量装置中：在圆形外框架还设置有支撑阴极线的支撑立柱和横梁。

进一步的，上述的带预荷电的静电感应粉尘浓度测量装置中：所述的测量装置为一环形静电传感器，嵌套在粉尘通道壁中间区域，包括紧贴在粉尘通道壁内的环形电极，所述的环形电极所在平面与粉尘粒子通道垂直。

进一步的，上述的带预荷电的静电感应粉尘浓度测量装置中：所述的测量装置中，在环形电极外还依次设置绝缘层和隔绝外部的电磁干扰的屏蔽层，所述的绝缘层与粉尘通道壁外壁平齐，屏蔽层在绝缘层外侧；还包括与环形电极电连接的TNC接头，所述的TNC接头伸出所述的粉尘通道壁外。

进一步的，上述的带预荷电的静电感应粉尘浓度测量装置中：所述的粉尘通道壁为一段长度为L1的直径为D的圆柱形管壁；所述的测量装置套装置在粉尘通道壁上，距所述的粉尘通道壁出口的距离为L2；所述的进气口为一外口直径为d2、内口直径为d1的高为L3的喇叭口；在喇叭口通过一段直径为d1长度为L3的连接管道与粉尘通道壁相连。

进一步的，上述的带预荷电的静电感应粉尘浓度测量装置中：L1=20cm、D=6cm、L2=14cm、d2=6cm、d1=3cm， L3=4cm、L4=2cm。。

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的说明。

附图说明

附图1 本发明带预荷电的静电感应粉尘浓度测量装置主视图。

附图2 本发明带预荷电的静电感应粉尘浓度测量装置俯视图。

附图3 本发明带预荷电的静电感应粉尘浓度测量装置侧视图。

附图4 本发明中的测量装置结构图。

附图5 本发明中的预荷电装置结构图。

附图6 本发明带预荷电的静电感应粉尘浓度测量装置参数图。

具体实施方式

实施例1， 本实施例是一种添加预荷电装置的静电感应粉尘检测装置，包括进气口1、粉尘通道2、测量装置3、抽气风扇4、出气口5和预荷电装置0。抽气风扇4将带有粉尘颗粒的气体，也就是被测气体由进气口1抽入，预荷电装置0在进气口前端，使进入测量通道2内的气体中的颗粒物预先荷电，增加其带电量。当颗粒物经过粉尘通道2时，颗粒沿着粉尘通道2管壁螺旋运动，增加了颗粒物的单位截面密度，加大了颗粒物的相互碰撞，使颗粒运动更为充分，加之旋转作用，使粒子趋于粉尘通道2管壁，避开了难以检测的中间区域，使颗粒的电荷量增加，由于静电感应，测量装置3上的电极上产生了交变信号。通过采集这种流动的随机电荷信号，对其进行处理分析后，得到粉尘粒子的输送速度和粉尘的浓度。

粉尘预荷电是指在粉尘进入电除尘器之前，通过预加电场使粉尘颗粒先带上一部分电荷，能有效增加粉尘的荷电量，特别是微小粉尘的荷电量，特别适用于微小粉尘的捕集。同时预荷电还可以使粉尘颗粒发生碰撞，接触而粘附和聚合成较大颗粒的粒子，从而进一步增加粒子的荷电量，这样有利于电除尘效率的提高。目前，测量粉尘浓度过程中还没有使用粉尘预荷电的先例，本实施例中，增加预荷电装置后，可有效改善粉尘带电量少的缺点，提高了检测器的检测能力。

本实施例的一种带预荷电的静电感应粉尘浓度测量装置的如图1、2、3所示，包括：具有进气口1和出气口5的粉尘通道2；本实施例中粉尘通道2是设置在一段长20cm、直径是6cm的圆柱形管道内，这一段圆柱形管道起始端是封闭的，从侧面开口，形成进气口1，末尾的出气口5中是抽气风扇4，抽气风扇4产生带动含粉尘的待测空气在粉尘通道2内高速运动并与粉尘通道2内壁产生摩擦而形成静电的动力。

进气口1设置在粉尘通道2起始部侧面与粉尘通道2中带动含粉尘的待测空气流动方向垂直；进气口1为一外口直径为d2、内口直径为d1的高为L3的喇叭口；在喇叭口通过一段直径为d1长度为L3的连接管道与粉尘通道2壁相连。实践中，喇叭口的外口与粉尘通道2本身的直径一样都可以是6cm，内口为外口的一半，这里是3cm，另外，喇叭口的高度L4也可以设置为2cm。本实施例中，进气口1的喇叭口还通过一小段连接管道接作为粉尘通道2外壁的圆柱形管道，由于这一小段连接管道的直径为3cm，正好是粉尘通道2外壁的圆柱形管道直径的一半，因此，正好在粉尘通道2外壁的圆柱形管道的下半边连接，截面连接如图3所示。

本实施例中，设置在粉尘通道2壁上测量由于含粉尘的待测空气在粉尘通道2内高速运动并与粉尘通道2内壁产生摩擦而形成的静电的测量装置3；如图4所示，所述的测量装置3为一环形静电传感器，嵌套在粉尘通道2壁中间区域，包括紧贴在粉尘通道2壁内的环形电极7，所述的环形电极7所在平面与粉尘粒子通道垂直。测量装置2中，在环形电极7外还依次设置绝缘层8和隔绝外部的电磁干扰的屏蔽层9，绝缘层8与粉尘通道2壁外壁平齐，屏蔽层9在绝缘层8外侧；还包括与环形电极7电连接的TNC接头6， TNC接头6伸出所述的粉尘通道2壁外。

本实施例中，还包括使进入粉尘通道2的颗粒物预先荷电的预荷电装置0，所述的预荷电装置0设置在进气口1 前端。如图5所示，预荷电装置0包括一个圆形外框架10，设置在圆形外框架10中的阴极线11。在圆形外框架10还设置有支撑阴极线11的支撑立柱12和横梁13。

本实施例的关键尺寸如图6所示，其中：L1=20cm、D=6cm、L2=14cm、d2=6cm、d1=3cm，L3=4cm、L4=2cm。

本实施例提供了一种添加预荷电装置的静电感应粉尘检测装置，对现有的测量装置进行改进，形成了具有预荷电作用的粉尘检测装置，通过对粒子的预荷电处理，使粒子预先荷电。颗粒物经过粉尘通道2壁时由于旋转作用和抽气风扇4的作用下，使颗粒物压力和速度变大，使得单位截面积的粒子浓度增大，通过测量装置3获取粒子的静电感应量，从而可以直接得出粉尘浓度。

本实施例中，粉尘通道2外形为圆柱形管道，管道侧壁设有进气口1呈喇叭状，进口前端1配有预荷电装置0，远离管道进口端1为出气口5，用以对粉尘颗粒物的进出。本实施例中，在粉尘通道2管道进气口前端安装一套预荷电装置0，为圆形预荷电器，用以对粉尘颗粒进行预先荷电。粉尘通道2管道外壁中间区域嵌套一个测量装置3，为圆环形静电传感器，用以检测粒子感应电荷量。在出气口5侧设有抽气风扇4，为可调速的抽气装置，用以对粉尘粒子的速度控制以及对粒子进行牵引拉拽。本实施例中，粉尘通道2管道的长度L1为20cm，将管道分为两段，粉尘入口段长度L34cm、粉尘通道主体段L120cm，喇叭口L4为2cm。粉尘通道2入射口后端与主体管道的管径比d1/D=1/2。即管道直径D为6cm，d1为3cm。进气口1的前端扩展的喇叭口直径为d2=6cm，入射口后端与前端喇叭口的比d1/d2=1/2。喇叭口前端安装预荷电装置0，其直径稍大于6cm。本实施例中，粉尘通道2的管道装置可根据环境，调整预荷电装置的荷电强度，以此适应粉尘检测环境。

Claims (7)

1.一种带预荷电的静电感应粉尘浓度测量装置，包括：

具有进气口(1)和出气口(5)的粉尘通道(2)；

设置在出气口(5)的带动含粉尘的待测空气在粉尘通道(2)内高速运动并与粉尘通道(2)内壁产生摩擦而形成静电的抽气风扇(4)；

设置在粉尘通道(2)壁上测量由于含粉尘的待测空气在粉尘通道(2)内高速运动并与粉尘通道(2)内壁产生摩擦而形成的静电的测量装置(3)；

其特征在于：

所述的进气口(1)设置在粉尘通道(2)起始部侧面与粉尘通道(2)中带动含粉尘的待测空气流动方向垂直；

还包括使进入粉尘通道(2)的颗粒物预先荷电的预荷电装置（0），所述的预荷电装置（0）设置在进气口(1) 前端。

2.根据权利要求1所述的带预荷电的静电感应粉尘浓度测量装置，其特征在于：所述的预荷电装置（0）包括一个圆形外框架(10)，设置在圆形外框架(10)中的阴极线(11)。

3.根据权利要求2所述的带预荷电的静电感应粉尘浓度测量装置，其特征在于：在圆形外框架(10)还设置有支撑阴极线(11)的支撑立柱(12)和横梁(13)。

4.根据权利要求1所述的带预荷电的静电感应粉尘浓度测量装置，其特征在于：所述的测量装置(3) 为一环形静电传感器，嵌套在粉尘通道(2)壁中间区域，包括紧贴在粉尘通道(2)壁内的环形电极(7)，所述的环形电极(7)所在平面与粉尘粒子通道垂直。

5.根据权利要求4所述的带预荷电的静电感应粉尘浓度测量装置，其特征在于：所述的测量装置(2)中，在环形电极(7)外还依次设置绝缘层(8)和隔绝外部的电磁干扰的屏蔽层(9)，所述的绝缘层(8)与粉尘通道(2)壁外壁平齐，屏蔽层(9)在绝缘层(8)外侧；还包括与环形电极(7)电连接的TNC接头(6)，所述的TNC接头(6)伸出所述的粉尘通道(2)壁外。

6.根据权利要求1至5中任一所述的带预荷电的静电感应粉尘浓度测量装置，其特征在于：

所述的粉尘通道(2)壁为一段长度为L1的直径为D的圆柱形管壁；

所述的测量装置(3)套装置在粉尘通道(2)壁上，距所述的粉尘通道(2)壁出口的距离为L2；

所述的进气口(1)为一外口直径为d2、内口直径为d1的高为L3的喇叭口；在喇叭口通过一段直径为d1长度为L3的连接管道与粉尘通道(2)壁相连。

7.根据权利要求6所述的带预荷电的静电感应粉尘浓度测量装置，其特征在于：L1=20cm、D=6cm、L2=14cm、d2=6cm、d1=3cm， L3=4cm、L4=2cm。