CN110631975B - 一种基于静电法的一次风在线浓度测量方法 - Google Patents
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Abstract
Description
技术领域
本发明属于工业测量领域,具体说是一种基于静电法的一次风在线浓度测量方法。
背景技术
当前国内外燃煤电厂一次风浓度测量主要使用超声、微波、静电等方法,有许多厂商推出基于上述三种原理的了一次风浓度测量产品,但在现场应用后发现,这些产品容易被环境影响,都存在测量不准、探头易被煤粉污染、测量稳定性不好等问题。采用本发明算法,在使用静电传感器的情况下,可以明显提高浓度测量精度,稳定性。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于静电法的一次风在线浓度测量方法,以便在线进行一次风浓度测量,得到一次风相对浓度,进而可以指导燃烧优化***进行调节、优化,使锅炉燃烧效果最优,降低煤耗,节能减排。
本发明的目的通过以下技术方案实现:
一种基于静电法的一次风在线浓度测量方法,其特征在于:安装在燃煤电厂一次风管道上的静电传感器有上下游两个探针,分别采集两路电荷信号,通过转换电路,将煤粉携带的电荷信号转换为电压信号,然后滤波、放大,送入运算单元进行运算。通过理论分析和实验验证,静电信号有效值不仅与一次风浓度c有关,而且与一次风速度v有关。静电信号有效值是与一次风浓度c和一次风速度都有关的一个函数,可表示为:
式中,为保持煤粉浓度不变的情况下,静电传感器有效值,为一次风速度,p1、p2、p3是影响静电信号有效值的三个参数,可通过三次以上测量实验进行一次标定,测量环境允许的情况下可多次标定取均值,通常这三个参数会随着测量环境变化而产生较大改变。
当一次风速度不变,一次风浓度与有效值的关系,通过多组实验数据拟合,符合一元二次多项式,可以表示为:
一台静电传感器有两个静电探针,我们使用上下游两个静电棒信号的平均值来表示总体静电信号有效值,如下式所示:
式9中,和分别为上、下游静电探针采集到的实时信号值,每次运算需要采集n组值,和分别为上、下游静电传感器采集到n组信号的平均值。[0009]从上述计算得到的中选出最大的互相关系数,最大互相关系数对应的上下游信号时间差即为。n为每次运算需要采集电压信号数据总数,m作为计算互相关系数的总数,小于等于n值。
式5计算的是一台磨煤机上某一根一次风管道中煤粉浓度值,发电厂磨煤机上一般有多根一次风管道,可以使用式10计算一台磨煤机上某一根一次风管道相对煤粉浓度(与其他管道的相对比值),为燃烧优化提供调控参数。
对于一台磨煤机有6根一次风管道或其他数量管道的***,同样适用。
本发明用于火力发电厂一次风管道上测量煤粉和空气混合物的浓度,利用一次风流动时,煤粉颗粒与管道碰撞会产生静电,使用安装在一次风管道上静电传感器的两个探针对煤粉颗粒产生的静电信号进行采集。
本发明主要用于燃煤电厂一次风管道上在线测量一次风浓度,测量精度高,测量结果准确、可靠、稳定。可以解决燃煤电厂一次风不平衡导致的锅炉火焰偏移、水冷壁结焦、甚至爆管等问题,测量结果可用于指导燃烧优化,进一步保证运行安全、降低煤耗。
附图说明
图1为燃煤电厂燃料处理、运输示意图;
图2为静电传感器示意图;
图3为浓度不变时,速度与有效值关系曲线图;
图4为速度不变时,浓度与有效值关系曲线图;
图5为速度、浓度都变化时,速度、浓度与有效值的关系。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例对本发明做进一步的详细说明。
图1为燃煤电厂燃料处理、运输示意图,由图可知燃煤煤块通过给煤机送入到磨煤机中,磨煤机将煤块磨成um级别的粉末,通过热风从下向上吹出,通过分离器分配到多根一次风管道中,粉末状燃煤通过一次风管风力运输到燃烧器,进行燃烧发电。为了保证锅炉火焰中心不偏移,燃烧效率高,需要测量一台磨煤机多根一次风管中速度、浓度是否一致,因此在一次风管道上安装静电传感器用于测量一次风速度、浓度。
图2为静电传感器结构示意图,静电传感器由2根静电探针1、2个绝缘陶瓷套2、安装基座3、连接法兰4、连接线5以及测量单元6组成。静电探针用来采集一次风煤粉携带的电荷,绝缘陶瓷套保证静电棒采集的电荷***露,通过连接线将采集的电荷传递到测量单元进行下一步处理。静电传感器的壳体必须使用金属材料,通过连接法兰安装到基座上,与金属一次风管道良好接触,可以起到屏蔽作用,形成屏蔽层7,保护采集到的微弱的电荷信号不受干扰。因为一次风管道中煤粉的冲蚀作用,因此静电探针必须选用耐冲蚀材料制作,至少保证2-4年的寿命。
图3为每次实验时浓度不变,横轴为一次风速度,纵轴为静电信号有效值,共进行8次不同浓度下,一次风速度与静电信号有效值的实验,记录实验数据,拟合得到的曲线图。从下向上8条曲线的浓度分别是:0.132kg/m3、0.263kg/m3、0.395kg/m3、0.526kg/m3、0.658kg/m3、0.789kg/m3、0.921kg/m3、1.053kg/m3,拟合得到如下公式:
图4为每次试验时速度不变,横轴为一次风浓度,纵轴为静电信号有效值,共进行11次不同速度下,一次风浓度与静电信号有效值的实验,记录实验数据,拟合得到的曲线图。从下向上11条曲线的速度分别是:14.716m/s、17.006m/s、19.428m/s、21.682m/s、23.99m/s、26.32m/s、28.346m/s、30.452m/s、32.47m/s、34.248m/s、35.97m/s,拟合得到如下公式:
在一次风管道中,静电传感器采集到的静电信号有效值不仅仅与一次风浓度有关,而且随着一次风速度的变化而变化,因此想要通过静电信号有效值计算得到一次风浓度,必须考虑一次风速度的影响,也就是说,必须要拟合出一次风速度、一次风浓度与静电信号有效值的二元函数,才能通过一次风速度与静电信号有效值,计算得到一次风浓度。将图3与图4表示的两种情况结合,使用实验数据进行拟合,拟合的二元曲面如图5所示,拟合公式为:
上式中,有效值和速度v是可以测量得到的,k1、k2、k3、p1、p2、p3六个参数可以在一次风管道上通过煤粉取样和测量速度方式得到多组浓度c和速度v值,然后代入上式计算反推得到k1、k2、k3、p1、p2、p3的值。通过上式可得到一元二次多项式如下:
对此一元二次多项式求解即可得到与静电信号有效值相关的一次风浓度值。假设一台磨煤机有4根一次风管,使用上式计算的一次风浓度值分别是
对于一台磨煤机有6根一次风管道或其他数量管道的***,同样适用。
使用本发明测量得到的一次风速度精度可达2%,相对一次风浓度精度可达5%,与其他方法测量得到的速度、相对浓度相比,测量精度高,测量结果准确、可靠、稳定。本发明测量一次风速度和浓度,可以发现燃煤锅炉一次风不平衡现象,进而指导燃烧优化***对各个一次风管道速度、浓度进行调节、优化,调平一次风,使锅炉燃烧效果最优,降低煤耗,节能减排。
Claims (5)
1.一种基于静电法的一次风在线浓度测量方法,其特征在于:利用安装在一次风管道上的静电传感器的上下游探针采集煤粉携带的电荷信号,电荷信号通过连接线传送至测量单元,获得一次风速度v和静电信号有效值;一次风浓度c与静电信号有效值、一次风速度v之间的关系式为:
式中:k1、k2、k3、p1、p2、p3为常数,常数p1、p2、p3,是在一次风管道浓度不变的情况下,通过实验取得若干组一次风速度v和静电信号有效值,并拟合测到的静电信号有效值与一次风速度v符合高斯曲线获得;常数k1、k2、k3,是在一次风管煤粉速度不变情况下,通过实验取得若干组一次风浓度c和静电信号有效值测试数据,并拟合得到一次风浓度c与静电信号有效值符合一元二次多项式获得;
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Citations (4)
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CN108931664A (zh) * | 2018-09-03 | 2018-12-04 | 南京科远自动化集团股份有限公司 | 一次风在线参数测量***及测量方法 |
CN109945933A (zh) * | 2019-01-29 | 2019-06-28 | 深圳市白麓嵩天科技有限责任公司 | 一种粉尘流量检测方法及基于静电感应的粉尘流量检测装置 |
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CN101975799A (zh) * | 2010-10-29 | 2011-02-16 | 西安科瑞自动化有限责任公司 | 交流电荷感应式煤粉浓度测量装置 |
CN103822223A (zh) * | 2014-03-13 | 2014-05-28 | 青岛立宇科技开发有限公司 | 直吹式制粉***实现煤粉均匀分配的控制***及其方法 |
CN108931664A (zh) * | 2018-09-03 | 2018-12-04 | 南京科远自动化集团股份有限公司 | 一次风在线参数测量***及测量方法 |
CN109945933A (zh) * | 2019-01-29 | 2019-06-28 | 深圳市白麓嵩天科技有限责任公司 | 一种粉尘流量检测方法及基于静电感应的粉尘流量检测装置 |
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