CN214253023U - 一种用于燃煤电厂飞灰浓度监测和控制的装置 - Google Patents

Abstract

一种用于燃煤电厂飞灰浓度监测和控制的装置，包括风机、稳压电源、筒体、空气净化器，还具有喷淋设备、数据传输电路、飞灰浓度采集电路；筒体后连接管和空气净化器的进气管连接；筒体下端有排污管，风机安装在筒体一端前；喷淋设备安装在筒体内上，数据传输电路、飞灰浓度采集电路、稳压电源安装在元件盒内并和喷淋设备、轴流风机及空气净化器分别电性连接。本新型保证了飞灰处理效果。本新型还可扩展使用，增加用于缓存数据并通过加载的深度学习算法进行边缘计算的芯片板，这样，远端能实时掌握现场飞灰浓度数据，给采集数据及机器学习数据分析带来便利，达到智能化预测加控制目的、保证工人健康前提下，还尽可能减少了滤芯堵塞几率。

Description

一种用于燃煤电厂飞灰浓度监测和控制的装置

技术领域

本实用新型涉及监测控制设备技术领域，特别是一种用于燃煤电厂飞灰浓度监测和控制的装置。

背景技术

燃煤火电厂等中，飞灰会对一线工人健康带来影响，因此现有的火电厂会在相应的位置安装飞灰净化装置。现有的飞灰净化装置一般包括轴流风机、空气净化器，工作时轴流风机产生负压吸力将飞灰抽出到空气滤清器内进行过滤，进而空气滤清器将飞灰截留，排出相对洁净的空气到大气。

现有的飞灰净化装置没有一种自动探测控制设备，飞灰净化装置的工作控制方式都是人为操作电源开关控制，这种模式下有可能现场没有飞灰时(比如发电机组停机)装置工作会带来不必要的电能浪费，还有就是当现场飞灰超标时，如果工作人员没有打开装置的工作电源又会对工人的健康带来不利影响。再者，现有的飞灰净化装置由于结构限制，无法远传数据到相关管理部门(比如环保部门)，相关部门不能实际掌握现场飞灰浓度情况，也就无法基于飞灰浓度进一步制定措施(比如，现场飞灰浓度超标过大，代表发电设备排放出现问题，环保部门如果掌握实际情况后，就可责令发电厂进行整改，依靠环保人员到现场实地采集数据又会给环保人员带来不便)。最后就是，现有的飞灰净化装置是直接将飞灰抽入空气净化器的进气端，由于飞灰全部进入空气净化器进气端，当飞灰量较多、空气净化器工作时间较长后，大量飞灰容易堵塞空气净化器的滤芯，导致其无法正常工作。

实用新型内容

为了克服现有燃煤火电厂使用的飞灰净化装置因结构所限，不能自动控制工作状态，会造成电能浪费、无法有效保证工人健康的缺点，以及相关部门只有到现场才能采集飞灰浓度数据，会给工作人员带来不便，因飞灰不能得到前置处理容易导致空气净化器滤芯堵塞的弊端，本实用新型提供了能方便安装在任何需要的位置处，应用中通过相关电路实时采集现场的飞灰浓度数据并远传到相关管理人员的手机或PC机等，远端管理人员能实时掌握现场的飞灰浓度数据，给相关人员采集数据带来了便利，飞灰浓度低于设定的阈值时，整体设备不工作、高于阈值时整体设备才工作，实现了智能化控制目的前提下，还实现了节能并保证了生产车间工作人员健康，通过喷淋设备对进入空气净化器的飞灰进行前置处理，尽可能减小了过滤器滤芯堵塞几率的一种用于燃煤电厂飞灰浓度监测和控制的装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种用于燃煤电厂飞灰浓度监测和控制的装置，包括风机、稳压电源、筒体、空气净化器，其特征在于还具有喷淋设备、数据传输电路、飞灰浓度采集电路；所述筒体一端为开放式结构、另一端为封闭式结构，筒体另一端安装有后连接管，后连接管和空气净化器的进气管连接；所述筒体的内下端两侧高度高于中间高度，筒体的下端安装有排污管，风机安装在筒体一端前；所述喷淋设备安装在筒体内上端，数据传输电路、飞灰浓度采集电路、稳压电源安装在元件盒内；所述飞灰浓度采集电路的信号输出端和数据传输电路的信号输入端电性连接，飞灰浓度采集电路的两路控制电源输出端和喷淋设备、轴流风机及空气净化器的电源输入端分别电性连接。

进一步地，所述稳压电源是交流转直流开关电源模块。

进一步地，所述喷淋设备包括电磁阀、喷淋管、喷雾头，喷雾头具有多只，多只喷雾头的进水管分别间隔距离安装在喷淋管下端、喷淋管下部位于筒体内上端，喷淋管和电磁阀一端连接，电磁阀另一端和自来水管连接。

进一步地，所述数据传输电路包括单片机模块、GPRS模块，单片机模块、GPRS模块的电源输入两端分别电性连接在一起。

进一步地，所述飞灰浓度采集电路包括光电二极管、光电三极管、NPN三极管、可调电阻、电阻、继电器、电源开关，光电二极管、NPN三极管、光电三极管、可调电阻、电阻、继电器、电源开关之间电性连接；第一只电阻一端和第一只继电器正极电源输入端及控制电源输入端、第三只电阻一端连接，第一只电阻另一端和光电二极管正极连接，光电二极管负极和光电三极管发射极、NPN三极管发射极、第二只继电器负极电源输入端连接，第一只继电器常闭触点端和第二只继电器正极电源输入端连接，光电三极管集电极和可调电阻一端、第二只电阻一端、第三只电阻另一端连接，可调电阻另一端和NPN三极管基极连接，NPN三极管集电极和继电器负极电源输入端连接，电源开关两端分别和NPN三极管集电极、第一只继电器负极电源输入端串联连接。

本实用新型有益效果是：本新型能方便安装在任何需要的位置处，基于现有成熟的数据传输，以及波形图显示APP软件技术，作为飞灰浓度数据传输及接收显示的基础。工作时，飞灰浓度采集电路能实时采集现场飞灰的浓度数据，当飞灰数据超过设定的阈值时，轴流风机、空气净化器、电磁阀会自动得电工作，这样，轴流风机会自动将包含有飞灰的空气抽入空气净化器内进行处理，由于进入空气净化器内的飞灰预先得到了喷雾处理，因此减少了飞灰进入空气净化器内滤芯的几率，达到了智能化控制目的、保证了生产车间工作人员健康前提下，还尽可能减少了滤芯堵塞的几率。本新型中，数据传输电路能将现场动态变化的飞灰浓度数据经无线移动网络传输出去，远端管理人员通过手机或PC机等内预装的波形图显示APP应用，能实时掌握现场的飞灰浓度数据，给相关人员采集数据带来了便利。基于上述，本新型具有好的应用前景。

附图说明

以下结合附图和实施例将本实用新型做进一步说明。

图1是本实用新型结构示意图。

图2是本实用新型电路图。

具体实施方式

图1所示，一种用于燃煤电厂飞灰浓度监测和控制的装置，包括轴流风机1、稳压电源2、筒体3、空气净化器(图中未画出)，还具有喷淋设备、数据传输电路4、飞灰浓度采集电路5；所述筒体3左前端为开放式结构、右后端为封闭式结构，筒体3下端四周焊接有四根支撑脚31，筒体3后端中部外焊接有一根和筒体内相通的后连接管32，后连接管32和空气净化器的进气管经法兰盘及螺杆螺母连接；所述筒体3的内下端两侧高度高于中间高度，筒体3的下端中部垂直焊接有一根和筒体内相通的排污管33，排污管33直接经管道连接位于生产区域的废水处理池上，轴流风机1经螺杆螺母安装在筒体3左端内前、且筒体3左端位于轴流风机的框架前安装有一个保护网罩34(防止工作人员触碰风机扇叶造成伤害)；所述喷淋设备安装在筒体内上端，数据传输电路4、飞灰浓度采集电路5、稳压电源2安装在元件盒6内电路板上，元件盒6安装在筒体3前外上端。

图1所示，喷淋设备包括电磁阀71、喷淋管72、喷雾头73，喷雾头73具有五只，喷淋管72左右两端为封闭式结构、上端有一根和其内部相通的连接管74，五只喷雾头73的进水管分别间隔一定距离安装在喷淋管72下端、且喷雾头73的进水管和喷淋管72内相通，筒体中部有个开孔，连接管74中部外侧焊接在开孔内且喷淋管72横向位于筒体3内上端中部，连接管74位于筒体外部部分和电磁阀71一端经螺纹连接，电磁阀71另一端内经螺纹安装有一根前水管75，前水管75和自来水管经管道连接。

图1、2所示，轴流风机M1是工作电压交流380V、功率3KW的轴流风机；稳压电源A1是型号220V/12V/1KW的交流220V转直流12V开关电源模块成品；空气净化器M2工作电压交流380V、功率2KW，其内部具有滤芯能将输入的含尘空气过滤后再无害化排出。数据传输电路包括单片机模块A2、GPRS模块A3，其间经电路板布线连接，单片机模块A2、GPRS模块A3的电源输入两端1及2脚分别连接在一起，单片机模块A2的信号输出端和GPRS模块A3的信号输入端经RS485数据线连接；单片机模块A2主控芯片型号是STC12C5A60S2，单片机模块成品A2上有1个模拟信号接入端，单片机模块成品A2上有一个RS485数据输出端口，能将输入的动态变化模拟电压信号数据转换成数字信号输出到GPRS模块A3；GPRS模块成品A3型号是ZLAN8100，GPRS模块成品A3上有RS485数据输入端口，能将输入的数字信号经无线移动网络发送出去。飞灰浓度采集电路包括光电二极管VD，光电三极管Q，NPN三极管Q1，可调电阻RP，电阻R1及R2、R3，继电器K1及K2，电源开关S(拨动电源开关)，光电二极管、NPN三极管、光电三极管、可调电阻、电阻、继电器、电源开关之间经电路板布线连接，元件盒6前端中部横向有两个开孔，光电二极管VL(81)的发光面、光电三极管Q(82)的受光面面对面(间隔3厘米)一条直线分布位于两个开孔外侧端；第一只电阻R1一端和第一只继电器K1正极电源输入端及控制电源输入端、第三只电阻R3一端连接，第一只电阻R1另一端和光电二极管VD正极连接，光电二极管VD负极和光电三极管Q发射极、NPN三极管Q1发射极、第二只继电器K2负极电源输入端连接，第一只继电器K2常闭触点端和第二只继电器K2正极电源输入端连接，光电三极管Q集电极和可调电阻RP一端、第二只电阻R2一端、第三只电阻R3另一端连接，可调电阻RP另一端和NPN三极管Q1基极连接，NPN三极管Q1集电极和继电器K1负极电源输入端连接，电源开关S(操作手柄位于元件盒前端开关外，或者电源开关单独安装在一个壳体内，方便工作人员操作)两端分别和NPN三极管Q1集电极、第一只继电器K1负极电源输入端连接。

图1、2所示，稳压电源A1的电源输入端1及2脚和交流220V电源两极分别经导线连接，稳压电源A1的电源输出端3及4脚和数据传输电路电源输入两端单片机模块A2的1及2脚、飞灰浓度采集电路电源输入两端单片机模块A2的1及2脚分别经导线连接；所述飞灰浓度采集电路的信号输出端电阻R2另一端和数据传输电路的信号输入端单片机模块A2的信号输入端3脚经导线连接，飞灰浓度采集电路的两路控制电源输出端继电器K1的常闭触点端及NPN三极管Q1发射极、继电器K2三个常开触点端和喷淋设备的电磁阀DC电源输入两端、轴流风机M1及空气净化器M2的电源输入端分别经导线连接，380V交流电源和飞灰浓度采集电路的继电器K2三个控制电源输入端分别经导线连接。

图1、2所示，本新型能方便安装在任何需要的位置处，基于现有成熟的数据传输，以及波形图显示APP软件技术，作为飞灰浓度数据传输及接收显示的基础。工作时，220V交流电源进入稳压电源A1的1及2脚后，稳压电源A1在其内部电路作用下3及4脚会输出稳定的12V直流电源进入数据传输电路、飞灰浓度采集电路的电源输入端，于是，数据传输电路、飞灰浓度采集电路处于得电工作状态。飞灰浓度采集电路得电工作后，光电二极管VD(电阻R1降压限流作用)得电发射出红外光束照射在光电三极管Q的受光面上，于是，光电三极管Q发射极输出高电平信号进入可调电阻RP及电阻R2一端(电阻R3为光电三极管Q的***元件，起到降压限流作用)。实际情况下，当现场有飞灰时，飞灰会进入元件盒前，飞灰位于光电二极管VD和光电三极管Q之间、会阻挡光电二极管VD发射出的红外光线，这样飞灰量越多时由于光电三极管Q的受光面受到的光电二极管VD光线相对低、内阻大，那么其发射极输出的信号电压相对低，飞灰量越少时由于光电三极管Q的受光面受到的光电二极管VD光线相对多、内阻小，那么其发射极输出的信号电压相对高。如果现场的飞灰相对少浓度没有超标，那么光电三极管Q发射极输出高电平经可调电阻RP降压限流后进入NPN三极管Q1的基极电压高于0.7V，于是，NPN三极管Q1导通集电极输出低电平进入继电器K1负极电源输入端，继电器K1得电吸合其控制电源输入端和常闭触点端开路，那么电磁阀DC、空气净化器M2、轴流风机M1均不会得电工作。实际情况下，如果现场的飞灰浓度超标，那么光电三极管Q发射极输出高电平经可调电阻RP降压限流后进入NPN三极管Q1的基极电压低于0.7V，于是，NPN三极管Q1截止其集电极停止输出低电平进入继电器K1负极电源输入端，继电器K1失电不再吸合其控制电源输入端和常闭触点端闭合，进而继电器K2得电吸合其控制电源输入端和常开触点端闭合。由于，继电器K1的常闭触点端及NPN三极管Q1发射极和喷淋设备的电磁阀DC电源输入两端分别连接，继电器K2三个常开触点端和轴流风机M1及空气净化器M2的电源输入端分别经导线连接，380V交流电源和继电器K2控制电源输入端经导线连接，所以此刻电磁阀DC会得电工作其内部阀芯打开，空气净化器M2及轴流风机M1会同时得电工作，这样，轴流风机M1产生负压吸力将生产区域飞灰吸入筒体3内，并经后连接管32输入到空气净化器M2的进气端，空气净化器M2得电工作后，将空气中飞灰经滤芯过滤后再从其排气管向大气无害化排出。电磁阀DC得电内部阀芯打开后，外部的自来水会从五只喷雾头73(和农用喷雾器的喷雾头结构一致)下的喷孔雾状喷出，这样雾状水雾会将进入筒体内包含飞灰的空气加湿，飞灰吸收水雾后就会落在筒体下端内，并经排污管33排出进入生产车间污水池等进行无害化处理。由于进入空气净化器M2内的飞灰预先得到了喷雾处理，因此减少了飞灰进入空气净化器内滤芯的几率，这样达到了智能化控制目的、保证了生产车间工作人员健康前提下，还尽可能减少了滤芯堵塞的几率。

图1、2所示，当飞灰浓度采集电路得电工作、光电三极管Q发射极输出的动态变化高电平信号经电阻R2降压限流进入单片机模块A2的信号输入端3脚，现场飞灰浓度越大信号电压越低、反之越高，模拟量电压数据经单片机模块A2模数转换后(将模拟量电压信号转化为数字信号)输出到GPRS模块A3信号输入端，GPRS模块A3经无线移动网络将数字信号传递到远端管理人员互联网设备(智能手机或PC机等)。和GPRS模块成品建立连接的管理人员手机或PC机经预装现有的成熟技术、波形图显示APP软件技术(单片机模块、GPRS模块传输数字信号数据到手机或PC机应用，手机或PC机经预装现有的成熟技术、波形图显示APP软件技术显示数据信号高低是现有成熟的数据收发技术)，能将动态变化的数字信号转换为波形图显示，管理人员经手机或PC机屏幕能实时监测波形图变化(现场飞灰浓度越大手机或PC机应用显示的波形图越高，现场飞灰浓度越低手机或PC机应用显示的波形图越低)；远端管理人员通过应用界面显示的波形图高低变化能直观掌握现场飞灰量大小，给相关人员采集数据带来了便利，相关人员可根据飞灰浓度大小采取进一步措施(比如现场飞灰浓度超标过大，代表发电设备排放出现问题，环保部门如果掌握实际情况后，就可责令发电厂进行整改)。本新型中，根据需要工作人员还可直关闭电源开关S(初始状态电源开关S打开内部触点闭合)，这样，无论现场飞灰量有多小12V电源负极都不会进入继电器K1负极电源输入端，继电器K1失电不再吸合其控制电源输入端和常闭触点端闭合，进而电磁阀DC、空气净化器及轴流风机得电工作，对现场空气进行处理(此种模式下，现场飞灰浓度极低，基本上应用于现场空气混浊换气时使用，保持生产车间空气对流，生产车间空气对流好的区域一般不采用，达到节省电能目的)。本新型元件盒具体安装位置可根据需要安装在生产区域最容易产生飞灰的区域，以达到更好的检测控制效果。本新型扩展使用，为帮助燃煤电厂去除烟气中的飞灰，通过积累的燃煤电厂飞灰产生时间段及飞灰量，能基于AI(人工智能)算法对燃煤电厂出口飞灰浓度进行超短期预测和控制；然而基于深度学习的方法虽然准确度高但对算力要求高，且迁移部署在不同控制***的难度大，而通过本申请采集的飞灰产生数据，控制***可获取并存储燃煤电厂出口飞灰和中控***(控制***)中关联指标的长期历史时间序列，中控***搭载基于进化算法优化的深度学习技术，进行实时时间序列预测就能满足相应算力需求；此外本新型还可采用外接方案，可与不同中控***通过标准接口协议快速对接，无需繁琐的环境配置工作，因此可以快速迁移部署，达到很好的应用效果。

图1、2所示，本新型实际应用中，技术人员根据需要调节可调电阻RP的电阻值，从而能设定生产区域飞灰检测处理的最低阈值，调节时，当现场处于最高允许飞灰浓度时，技术人员左或右调节可调电阻RP的电阻值，刚好调节到继电器K1得电吸合后然后稍微把可调电阻RP的电阻值调节得大一些、继电器K1失电，后续现场具有飞灰时(也就是超过了空气的洁净度需要)，继电器K1就会得电吸合，进而电磁阀DC、空气净化器及轴流风机得电工作，对现场空气进行处理。电路中，电阻R1、R2、R3、R3阻值分别是100K、100Ω、1.8K；NPN三极管Q1型号是9013；可调电阻RP规格是4.7M；继电器K1、K2是DC12V继电器；电磁阀DC是12V、2W常闭阀芯电磁阀；光敏二极管VL型号是5GLB；光电三极管Q型号是3DU5C。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征及本实用新型的优点，对于本领域技术人员而言，显然本本实用新型限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (5)

1.一种用于燃煤电厂飞灰浓度监测和控制的装置，包括风机、稳压电源、筒体、空气净化器，其特征在于还具有喷淋设备、数据传输电路、飞灰浓度采集电路；所述筒体一端为开放式结构、另一端为封闭式结构，筒体另一端安装有后连接管，后连接管和空气净化器的进气管连接；所述筒体的内下端两侧高度高于中间高度，筒体的下端安装有排污管，风机安装在筒体一端前；所述喷淋设备安装在筒体内上端，数据传输电路、飞灰浓度采集电路、稳压电源安装在元件盒内；所述飞灰浓度采集电路的信号输出端和数据传输电路的信号输入端电性连接，飞灰浓度采集电路的两路控制电源输出端和喷淋设备、轴流风机及空气净化器的电源输入端分别电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于燃煤电厂飞灰浓度监测和控制的装置，其特征在于，稳压电源是交流转直流开关电源模块。

3.根据权利要求1所述的一种用于燃煤电厂飞灰浓度监测和控制的装置，其特征在于，喷淋设备包括电磁阀、喷淋管、喷雾头，喷雾头具有多只，多只喷雾头的进水管分别间隔距离安装在喷淋管下端、喷淋管下部位于筒体内上端，喷淋管和电磁阀一端连接，电磁阀另一端和自来水管连接。

4.根据权利要求1所述的一种用于燃煤电厂飞灰浓度监测和控制的装置，其特征在于，数据传输电路包括单片机模块、GPRS模块，单片机模块、GPRS模块的电源输入两端分别电性连接在一起。

5.根据权利要求1所述的一种用于燃煤电厂飞灰浓度监测和控制的装置，其特征在于，飞灰浓度采集电路包括光电二极管、光电三极管、NPN三极管、可调电阻、电阻、继电器、电源开关，光电二极管、NPN三极管、光电三极管、可调电阻、电阻、继电器、电源开关之间电性连接；第一只电阻一端和第一只继电器正极电源输入端及控制电源输入端、第三只电阻一端连接，第一只电阻另一端和光电二极管正极连接，光电二极管负极和光电三极管发射极、NPN三极管发射极、第二只继电器负极电源输入端连接，第一只继电器常闭触点端和第二只继电器正极电源输入端连接，光电三极管集电极和可调电阻一端、第二只电阻一端、第三只电阻另一端连接，可调电阻另一端和NPN三极管基极连接，NPN三极管集电极和继电器负极电源输入端连接，电源开关两端分别和NPN三极管集电极、第一只继电器负极电源输入端串联连接。

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