專利名稱：風(fēng)粉流速在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以及風(fēng)粉在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及能源和環(huán)保領(lǐng)域，特別是涉及風(fēng)粉在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，具體來(lái)說(shuō)涉及一種風(fēng)粉流速在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該風(fēng)粉流速在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)適用于監(jiān)測(cè)直吹式鍋爐中一次風(fēng)管內(nèi)的風(fēng)粉混合物的流速，本發(fā)明還涉及一種風(fēng)粉在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該風(fēng)粉在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)適用于同時(shí)監(jiān)測(cè)直吹式鍋爐中一次風(fēng)管內(nèi)的風(fēng)粉混合物的流速和煤粉的濃度。

背景技術(shù)：
一次風(fēng)管指同時(shí)供應(yīng)風(fēng)和煤粉的風(fēng)管，二次風(fēng)管指僅僅供應(yīng)風(fēng)的風(fēng)管。直吹式鍋爐指由一次風(fēng)將煤粉直接吹入爐膛的鍋爐。如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所公知的，在電站鍋爐燃燒過(guò)程中，鍋爐的燃燒工況和燃燒效率受到下述因素的直接影響一次風(fēng)管內(nèi)的速度(即，一次風(fēng)速，是指一次風(fēng)管內(nèi)風(fēng)粉混合物的流速)和風(fēng)量(一次風(fēng)量)，每個(gè)燃燒器的煤粉流量及風(fēng)和煤粉之間的比例。在運(yùn)行中，電站鍋爐經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生以下現(xiàn)象飛灰可燃物含量高，爐膛內(nèi)部結(jié)焦，燃燒器燒壞及燃燒不穩(wěn)等，以上現(xiàn)象除了與燃燒器，爐膛結(jié)構(gòu)有關(guān)外，還與各燃燒器的一次風(fēng)量、煤粉濃度有著很大的關(guān)系。雖然爐膛內(nèi)過(guò)?？諝庀禂?shù)被調(diào)整在允許的范圍內(nèi)，但是對(duì)于某一個(gè)或多個(gè)燃燒器來(lái)講，風(fēng)量和粉量的配比不一定在合理的范圍內(nèi)。
如果某個(gè)燃燒器的煤粉濃度和風(fēng)量不均或比例偏離正常范圍，將導(dǎo)致不完全燃燒，爐效降低，并且會(huì)產(chǎn)生以上的問(wèn)題；此外，如果一次風(fēng)管的風(fēng)速與煤粉濃度控制不當(dāng)，極易造成鍋爐一次風(fēng)管道的堵管或自燃，嚴(yán)重情況下可能引起鍋爐滅火。
因此調(diào)整好每個(gè)燃燒器的風(fēng)量和煤粉濃度及其之間的比例，將有利于完全燃燒，并能保證爐膛內(nèi)部空氣動(dòng)力場(chǎng)平衡和穩(wěn)定，控制好著火點(diǎn)和火焰中心位置，避免局部結(jié)焦和管壁局部過(guò)熱等現(xiàn)象，有利于提高鍋爐運(yùn)行效率和降低鍋爐運(yùn)行、維護(hù)費(fèi)用。要調(diào)整一次風(fēng)管內(nèi)風(fēng)粉混合物的流速和煤粉濃度之間的比例，首先要對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)，因此，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)鍋爐一次風(fēng)管內(nèi)風(fēng)粉混合物的流速和煤粉濃度是非常重要的。
盡管現(xiàn)有技術(shù)中，提供了一些風(fēng)粉在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，如中國(guó)專利公開(kāi)號(hào)為CN1316646，
公開(kāi)日為2001年10月10日的專利申請(qǐng)公開(kāi)了一種電站鍋爐一次風(fēng)粉在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用差壓法測(cè)量風(fēng)速，由于一次風(fēng)管內(nèi)流動(dòng)的是高速含粉氣流，這樣的系統(tǒng)在解決磨損和堵塞方面有困難。
如中國(guó)專利號(hào)為ZL01107746.8，發(fā)明名稱為“一種煤粉濃度的測(cè)量方法與測(cè)控裝置”的專利公開(kāi)了一種監(jiān)測(cè)風(fēng)粉濃度測(cè)控裝置，該測(cè)控裝置是根據(jù)輸粉氣流與煤粉混合前后的能量平衡，通過(guò)測(cè)量氣流和煤粉混合前后的參數(shù)求得煤粉濃度。實(shí)質(zhì)上，主要是根據(jù)能量守恒原理來(lái)監(jiān)測(cè)的。該測(cè)控裝置的缺點(diǎn)有1、未定因素太多，只能實(shí)現(xiàn)粗略測(cè)量，因而精度低；2、有較長(zhǎng)滯后特性，給整個(gè)測(cè)量的結(jié)果造成滯后；3、因其無(wú)法測(cè)量計(jì)算磨煤機(jī)自身機(jī)械能轉(zhuǎn)化為的熱能的部分而無(wú)法在直吹式鍋爐上應(yīng)用。
但是，在現(xiàn)有技術(shù)中還沒(méi)有提供有效的方式來(lái)實(shí)時(shí)、有效、可靠地測(cè)量運(yùn)行中鍋爐的一次風(fēng)管中的風(fēng)粉混合物的速度和煤粉濃度。因此，迫切希望有一種一次煤粉濃度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能實(shí)時(shí)、直接、快速提供一次風(fēng)管內(nèi)的風(fēng)粉混合物的速度和煤粉濃度，為運(yùn)行操作人員及時(shí)進(jìn)行優(yōu)化燃燒和調(diào)整提供依據(jù)。

實(shí)用新型內(nèi)容為此，根據(jù)本實(shí)用新型的一方面，本實(shí)用新型提供一種風(fēng)粉流速在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其適用于監(jiān)測(cè)直吹式鍋爐中一次風(fēng)管內(nèi)風(fēng)粉混合物的流速，所述風(fēng)粉流速在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括信號(hào)源，其用于提供基準(zhǔn)微波信號(hào)；一個(gè)帶有第一發(fā)射端的上游微波發(fā)射器，其設(shè)置在所述一次風(fēng)管內(nèi)，與所述信號(hào)源相連接，用于在所述一次風(fēng)管內(nèi)激勵(lì)所述基準(zhǔn)微波信號(hào)；一個(gè)帶有第一接收端的上游接收傳感器，其設(shè)置在所述一次風(fēng)管內(nèi)，所述第一接收端與所述第一發(fā)射端設(shè)置在一次風(fēng)管的同一橫截面上，所述上游接收傳感器用于接收所述上游微波發(fā)射器激勵(lì)的所述基準(zhǔn)微波信號(hào)經(jīng)所述一次風(fēng)管內(nèi)的風(fēng)和煤粉衰減之后的第一信號(hào)；一個(gè)帶有第二發(fā)射端的下游微波發(fā)射器，其設(shè)置在所述一次風(fēng)管內(nèi)，與所述信號(hào)源相連接，所述第一發(fā)射端與所述第二發(fā)射端之間相距一個(gè)300mm-700mm的距離，所述下游微波發(fā)射器用于在所述一次風(fēng)管內(nèi)激勵(lì)所述基準(zhǔn)微波信號(hào)；一個(gè)帶有第二接收端的下游接收傳感器，其設(shè)置在所述一次風(fēng)管內(nèi)，所述第二接收端與所述第二發(fā)射端設(shè)置在一次風(fēng)管的同一橫截面上，所述下游接收傳感器用于接收所述下游微波發(fā)射器激勵(lì)的所述基準(zhǔn)微波信號(hào)經(jīng)所述一次風(fēng)管內(nèi)的風(fēng)和煤粉衰減之后的第二信號(hào)；以及信號(hào)處理單元，其與所述上游接收傳感器和所述下游接收傳感器相連接，用于接收所述上游接收傳感器和所述下游接收傳感器分別收到的所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)，并對(duì)所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)進(jìn)行相關(guān)處理，從而確定所述一次風(fēng)管內(nèi)風(fēng)粉混合物的流速。
優(yōu)選地，所述信號(hào)源為采用直接數(shù)字合成器(DDS)和鎖相環(huán)(PLL)直接數(shù)字合成的微波頻率源，該信號(hào)源的信號(hào)穩(wěn)定、功率和頻率的穩(wěn)定度能達(dá)到萬(wàn)分之一、控制精度高、易控制。
優(yōu)選地，所述上游微波發(fā)射器、上游接收傳感器、下游微波發(fā)射器、下游接收傳感器均具有外部保護(hù)管套，所述外部保護(hù)管套是由耐高溫、高抗磨的含稀土材料的材料制成的。所述上游微波發(fā)射器、上游接收傳感器、下游微波發(fā)射器、下游接收傳感器均可稱為傳感器，帶有上述外部保護(hù)套管的傳感器可在風(fēng)管中連續(xù)使用四年以上，解決了現(xiàn)有技術(shù)中需要經(jīng)常更換的缺點(diǎn)。如本領(lǐng)域所熟知的，所述上游微波發(fā)射器帶有第一發(fā)射端，所述上游接收傳感器帶有第一接收端，所述下游微波發(fā)射器帶有第二發(fā)射端，所述下游接收傳感器帶有第二接收端，所述第一發(fā)射端和所述第二發(fā)射端分別是所述上游微波發(fā)射器和所述下游微波發(fā)射器中用于發(fā)射的主要部分；所述第一接收端和所述第二接收端分別是所述上游接收傳感器和所述下游接收傳感器中用于接收的主要部分。
優(yōu)選地，所述一次風(fēng)管具有直管段，所述上游微波發(fā)射器、所述上游接收傳感器、所述下游微波發(fā)射器和所述下游接收傳感器均設(shè)置在所述一次風(fēng)管的直管段內(nèi)，這是因?yàn)橹惫芏蔚牧黧w分布均勻、流速穩(wěn)定，測(cè)量數(shù)據(jù)穩(wěn)定性、一致性較高。
優(yōu)選地，所述上游微波發(fā)射器上游的直管段部分的長(zhǎng)度大于等于所述一次風(fēng)管直管段內(nèi)直徑的五倍，且所述下游接收傳感器下游的直管段部分的長(zhǎng)度大于等于所述一次風(fēng)管的直管段內(nèi)直徑的三倍，這樣的安裝位置目的也是為了保證在測(cè)量區(qū)有穩(wěn)定的流體介質(zhì)，使得測(cè)量的數(shù)據(jù)穩(wěn)定性、一致性較高。
所述上游微波發(fā)射器和所述下游微波發(fā)射器的主發(fā)射方向平行于所述一次風(fēng)管直管段的管壁；所述上游接收傳感器和所述下游接收傳感器的主接收方向與所述上游微波發(fā)射器和所述下游微波發(fā)射器的主發(fā)射方向相垂直。這樣的安裝同樣是為了實(shí)現(xiàn)測(cè)量效果的優(yōu)化。
優(yōu)選地，所述第一發(fā)射端與所述第二發(fā)射端之間相距一個(gè)400mm-600mm的距離；更優(yōu)選地，所述第一發(fā)射端與所述第二發(fā)射端之間相距一個(gè)500mm的距離。
優(yōu)選地，所述信號(hào)處理單元與所述上游接收傳感器和所述下游接收傳感器之間連接導(dǎo)線的長(zhǎng)度不超過(guò)60米，更優(yōu)選地，所述信號(hào)處理單元與接收傳感器之間連接導(dǎo)線的長(zhǎng)度不超過(guò)50米。這是因?yàn)槲⒉ㄐ盘?hào)的傳輸是有衰減的，傳輸距離超過(guò)60米微波信號(hào)強(qiáng)度衰減程度很大，難以測(cè)量。
以上所述的風(fēng)粉流速在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的有益效果是所述風(fēng)粉流速在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)在線地監(jiān)測(cè)電廠鍋爐內(nèi)的風(fēng)粉混合物的流速，可以為運(yùn)行操作人員提供真實(shí)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，作為優(yōu)化燃燒調(diào)整的依據(jù)，可以有效解決電廠鍋爐的火焰中心偏移、局部超溫爆管等問(wèn)題，可以提高鍋爐運(yùn)行的安全性，可以提前進(jìn)行堵管、斷粉報(bào)警，提高設(shè)備運(yùn)行壽命。
根據(jù)本實(shí)用新型的另一方面，本實(shí)用新型提供一種風(fēng)粉在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其適用于監(jiān)測(cè)直吹式鍋爐中一次風(fēng)管內(nèi)風(fēng)粉混合物的流速和煤粉濃度，所述風(fēng)粉在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括信號(hào)源，其用于提供基準(zhǔn)微波信號(hào)；一個(gè)帶有第一發(fā)射端的上游微波發(fā)射器，其設(shè)置在所述一次風(fēng)管內(nèi)，與所述信號(hào)源相連接，用于在所述一次風(fēng)管內(nèi)激勵(lì)所述基準(zhǔn)微波信號(hào)；一個(gè)帶有第一接收端的上游接收傳感器，其設(shè)置在所述一次風(fēng)管內(nèi)，所述第一接收端與所述第一發(fā)射端設(shè)置在一次風(fēng)管的同一橫截面上，所述上游接收傳感器用于接收所述上游微波發(fā)射器激勵(lì)的所述基準(zhǔn)微波信號(hào)經(jīng)所述一次風(fēng)管內(nèi)的風(fēng)和煤粉衰減之后的第一信號(hào)；一個(gè)帶有第二發(fā)射端的下游微波發(fā)射器，其設(shè)置在所述一次風(fēng)管內(nèi)，與所述信號(hào)源相連接，所述第一發(fā)射端與所述第二發(fā)射端之間相距一個(gè)300mm-700mm的距離，所述下游微波發(fā)射器用于在所述一次風(fēng)管內(nèi)激勵(lì)所述基準(zhǔn)微波信號(hào)；一個(gè)帶有第二接收端的下游接收傳感器，其設(shè)置在所述一次風(fēng)管內(nèi)，所述第二接收端與所述第二發(fā)射端設(shè)置在一次風(fēng)管的同一橫截面上，所述下游接收傳感器用于接收所述下游微波發(fā)射器激勵(lì)的所述基準(zhǔn)微波信號(hào)經(jīng)所述一次風(fēng)管內(nèi)風(fēng)和煤粉衰減之后的第二信號(hào)以及所述上游微波發(fā)射器激勵(lì)的所述基準(zhǔn)微波信號(hào)經(jīng)所述一次風(fēng)管內(nèi)風(fēng)和煤粉衰減之后的第三信號(hào)；以及信號(hào)處理單元，其與所述信號(hào)源、所述上游接收傳感器和所述下游接收傳感器相連接，用于接收所述信號(hào)源提供的所述基準(zhǔn)微波信號(hào)、所述上游接收傳感器接收到的所述第一信號(hào)、以及所述下游接收傳感器接收到的所述第二信號(hào)和所述第三信號(hào)，并對(duì)所述第一信號(hào)、所述第二信號(hào)和所述第三信號(hào)進(jìn)行比較處理，從而確定所述一次風(fēng)管內(nèi)煤粉混合物的流速和煤粉濃度。
優(yōu)選地，所述上游微波發(fā)射器、上游接收傳感器、下游微波發(fā)射器、下游接收傳感器均具有外部保護(hù)管套，所述外部保護(hù)管套是由耐高溫、高抗磨的含稀土材料的材料制成的。所述上游微波發(fā)射器、上游接收傳感器、下游微波發(fā)射器、下游接收傳感器均可稱為傳感器，帶有上述外部保護(hù)套管的傳感器可在風(fēng)管中連續(xù)使用四年以上，解決了現(xiàn)有技術(shù)中需要經(jīng)常更換的缺點(diǎn)。如本領(lǐng)域所熟知的，所述上游微波發(fā)射器帶有第一發(fā)射端，所述上游接收傳感器帶有第一接收端，所述下游微波發(fā)射器帶有第二發(fā)射端，所述下游接收傳感器帶有第二接收端，所述第一發(fā)射端和所述第二發(fā)射端分別是所述上游微波發(fā)射器和所述下游微波發(fā)射器中用于發(fā)射的主要部分；所述第一接收端和所述第二接收端分別是所述上游接收傳感器和所述下游接收傳感器中用于接收的主要部分。
此風(fēng)粉在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的有益效果是可以實(shí)時(shí)在線地監(jiān)測(cè)電廠鍋爐中風(fēng)粉混合物的流速和煤粉濃度，可以為運(yùn)行操作人員提供真實(shí)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，作為優(yōu)化燃燒調(diào)整的依據(jù)，可以有效解決電廠鍋爐的火焰中心偏移、局部超溫爆管等問(wèn)題，可以提高鍋爐效率、節(jié)能降煤耗，可以提高鍋爐運(yùn)行的安全性、減少非停次數(shù)，可以提前進(jìn)行堵管、斷粉報(bào)警，提高設(shè)備運(yùn)行壽命。

圖1是本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方式的示意圖； 圖2是本實(shí)用新型的另一個(gè)實(shí)施方式的示意圖； 圖3是本實(shí)用新型進(jìn)行相關(guān)法測(cè)速的運(yùn)行原理的示意圖； 圖4是本實(shí)用新型的進(jìn)行煤粉濃度監(jiān)測(cè)的運(yùn)行原理的示意圖。
附圖標(biāo)記對(duì)應(yīng)的組件名稱 1上游接收傳感器2上游微波發(fā)射器 3下游接收傳感器4下游微波發(fā)射器 5一次風(fēng)管 具體實(shí)施方式
如本文中所使用的，術(shù)語(yǔ)“稀土材料”意指含有稀土元素的合金材料。所述材料的一個(gè)例子是稀土耐磨鉛青銅合金(RPH)。
越來(lái)越多的科學(xué)研究和實(shí)驗(yàn)證明，燃燒器的煤粉濃度和同層各燃燒器的煤粉分布對(duì)于鍋爐的效率是一項(xiàng)重要的因素，在鍋爐的運(yùn)行中，各燃燒器保持最佳的風(fēng)煤配比，維持各燃燒器的煤粉流量平衡，保證煤粉的均勻分配，是優(yōu)化燃燒的有效途徑。
從著火的熱平衡來(lái)看，煤粉燃燒器的一次風(fēng)率和著火過(guò)程密切相關(guān)。一次風(fēng)率越大，為達(dá)到煤粉空氣混合物著火所需吸收的熱量就越多，達(dá)到著火點(diǎn)所需的時(shí)間也越長(zhǎng)，在一次風(fēng)溫低時(shí)尤其如此，但同時(shí)一次風(fēng)速也不能太低，以免因著火太近而將燃燒器燒壞。燃燒工況在很大程度上取決于燃料和燃燒空氣的比例是否適當(dāng)。因而，當(dāng)燃料改變時(shí)，對(duì)空氣(風(fēng))量也需作相應(yīng)的調(diào)節(jié)。煤粉濃度的合適與否對(duì)鍋爐效率、NOx的生成，飛灰可燃物含量都有重要的影響。
爐內(nèi)煤粉的濃度對(duì)爐膛溫度有直接的影響，是決定是否穩(wěn)燃的關(guān)鍵因素之一。適當(dāng)提高煤粉濃度，將有利于煤粉的著火和穩(wěn)燃?；瘜W(xué)反應(yīng)起因于能起反應(yīng)的各組成分子(活化分子)的有效碰撞，因此，在單位體積中有效碰撞的次數(shù)就隨反應(yīng)物的濃度的增大而增多，反應(yīng)過(guò)程也就越迅速。所以在其他條件相同的情況下，在一定濃度范圍內(nèi)，化學(xué)反應(yīng)速度與反應(yīng)物的濃度成正比。同時(shí)，由于煤粉濃度的提高，提高了單位體積內(nèi)揮發(fā)份的含量，則煤粉的著火溫度下降，著火時(shí)間提前。但是，并非濃度越高越好，對(duì)具體煤中，存在一個(gè)濃度最佳值，從多次的研究試驗(yàn)表明，煤質(zhì)越差，最佳濃度相對(duì)越高。燃用劣質(zhì)煤時(shí)，煤粉中揮發(fā)物被灰分所包圍，釋出的阻力增大，揮發(fā)物的釋熱過(guò)程一直拖延至煤粉燃燒的末期，著火比較困難，使?fàn)t膛溫度下降，著火延遲，煤粉燃燒不完全，燃燒效率低。煤粉濃度的高低可從以下幾方面進(jìn)行比較 煤粉濃度過(guò)高時(shí)，易發(fā)生煤粉堵管，不能向爐內(nèi)輸送煤粉，同時(shí)還會(huì)引起管內(nèi)煤粉自然，燒壞輸粉管。燃燒不完全，效率低、一氧化碳增加、加劇鍋爐爐膛內(nèi)受熱面及過(guò)熱器受熱面的高溫腐蝕。易引起爐膛及過(guò)熱器的局部結(jié)焦，嚴(yán)重影響鍋爐的安全運(yùn)行。
煤粉濃度過(guò)低時(shí)，爐膛溫度降低，易發(fā)生爐膛滅火，鍋爐氣壓降低，鍋爐帶不上負(fù)荷，為了提高氣壓加大一次風(fēng)(輸粉管)流速，會(huì)使?fàn)t膛切圓偏移爐膛中。
煤粉及空氣混合物速度的高低對(duì)鍋爐的影響 當(dāng)混合物速度過(guò)高時(shí)，除影響最佳濃度外，輸粉管磨損加劇，燃燒器出口速度過(guò)高，燃燒滯后，造成火焰中心偏斜引起爐墻局部結(jié)焦，及爐膛尾部過(guò)熱器局部超溫爆管；燃盡困難，灰中含碳量以及排煙溫度增加，降低鍋爐效率。
當(dāng)混合物速度過(guò)低時(shí)，除影響最佳濃度外，輸粉管沉積的煤粉大增，稍不注意就會(huì)引起堵管，不能向鍋爐繼續(xù)供給煤粉；同時(shí)引起自燃，甚至煤粉管道爆炸。相應(yīng)燃燒器出口混合物速度降低，煤粉大量與主氣流分離，長(zhǎng)久下去除造成耗煤量增加外，還會(huì)引起爐膛滅火打炮以及二次燃燒堵死鍋爐下部出灰口。
煤粉空氣混合物在鍋爐燃燒器出口的速度的大小，除影響灰中含碳量外，還可成倍影響煙氣中一氧化碳(CO)及氮氧化合物(NOx)，這些氣體存在對(duì)爐內(nèi)的高溫腐蝕及過(guò)熱器、省煤器的穿孔腐蝕以及環(huán)境污染有很大關(guān)系。
在電站鍋爐中，直吹爐制粉系統(tǒng)因其管路的長(zhǎng)度和復(fù)雜度比中儲(chǔ)爐更加特殊，管道的布置情況不完全相同，因而造成各支管的總阻力系數(shù)不相等，這樣就會(huì)導(dǎo)致各一次風(fēng)管5中風(fēng)粉混合物流速和濃度的不一致。在這樣的情況下，可能會(huì)導(dǎo)致過(guò)量NOx的生成、碳不完全燃燒、熱損失的增加，使鍋爐效率下降；對(duì)于四角切圓燃燒的鍋爐勢(shì)必會(huì)引起爐內(nèi)燃燒切圓的偏斜、燃燒工況的不穩(wěn)定，以及由此可能產(chǎn)生的爐內(nèi)結(jié)渣、燃燒傳熱惡化，乃至被迫停爐事故的發(fā)生。因此，采取有效的方法對(duì)各一次風(fēng)管5的風(fēng)速和煤粉濃度進(jìn)行調(diào)平，消除各一次風(fēng)管5在實(shí)際運(yùn)行時(shí)風(fēng)粉流動(dòng)阻力不平衡，具有很重要的意義。
目前，電站鍋爐制粉系統(tǒng)各一次風(fēng)管5道的阻力調(diào)平一般都是采用冷態(tài)純空氣阻力調(diào)平法，即在冷態(tài)情況下，當(dāng)純空氣流過(guò)同一層一次風(fēng)管5時(shí)，在幾根阻力較小的一次風(fēng)管5上加開(kāi)度合適的節(jié)流圈，使其與其中阻力最大的一次風(fēng)管5相平衡。實(shí)質(zhì)上，這樣的阻力調(diào)整方法，只能保證鍋爐燃燒系統(tǒng)同一層各一次風(fēng)管5至燃燒器出口的阻力在冷態(tài)下的平衡，而不能保證實(shí)際運(yùn)行時(shí)管內(nèi)流過(guò)煤粉空氣混合物時(shí)的阻力平衡，這樣就造成鍋爐在實(shí)際運(yùn)行時(shí)各一次風(fēng)管5中風(fēng)粉流速和濃度的不一致。
以上分析表明鍋爐的優(yōu)化燃燒和調(diào)整都以調(diào)整風(fēng)煤比為主要的手段，安裝鍋爐風(fēng)粉在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)后，即可根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整，可根據(jù)鍋爐的設(shè)計(jì)工況和機(jī)組負(fù)荷及時(shí)調(diào)整各風(fēng)管的風(fēng)煤參數(shù)，使風(fēng)煤的配比達(dá)到最佳，燃燒器出口氣流速度最佳，同時(shí)調(diào)整過(guò)量空氣系數(shù)在允許的范圍內(nèi)為最小，達(dá)到優(yōu)化鍋爐燃燒的目的。還能有效的對(duì)斷粉、堵管等故障進(jìn)行預(yù)防，降低鍋爐系統(tǒng)的事故率，保障鍋爐的平穩(wěn)運(yùn)行。此外還能大量提高環(huán)保指標(biāo)，凈化電廠周圍的空氣。

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
根據(jù)本實(shí)用新型的一方面，本實(shí)用新型提供一種風(fēng)粉流速在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其適用于監(jiān)測(cè)直吹式鍋爐中一次風(fēng)管5內(nèi)風(fēng)粉混合物的流速，所述風(fēng)粉流速在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括信號(hào)源，其用于提供基準(zhǔn)微波信號(hào)；一個(gè)帶有第一發(fā)射端的上游微波發(fā)射器2，其設(shè)置在所述一次風(fēng)管5內(nèi)，與所述信號(hào)源相連接，用于在所述一次風(fēng)管5內(nèi)激勵(lì)所述基準(zhǔn)微波信號(hào)；一個(gè)帶有第一接收端的上游接收傳感器1，其設(shè)置在所述一次風(fēng)管5內(nèi)，所述第一接收端與所述第一發(fā)射端設(shè)置在一次風(fēng)管5的同一橫截面上，所述上游接收傳感器1用于接收所述上游微波發(fā)射器2激勵(lì)的所述基準(zhǔn)微波信號(hào)經(jīng)所述一次風(fēng)管5內(nèi)的風(fēng)和煤粉衰減之后的第一信號(hào)；一個(gè)帶有第二發(fā)射端的下游微波發(fā)射器4，其設(shè)置在所述一次風(fēng)管5內(nèi)，與所述信號(hào)源相連接，所述第一發(fā)射端與所述第二發(fā)射端之間相距一個(gè)300mm-700mm的距離，所述下游微波發(fā)射器4用于在所述一次風(fēng)管5內(nèi)激勵(lì)所述基準(zhǔn)微波信號(hào)，一個(gè)帶有第二接收端的下游接收傳感器3，其設(shè)置在所述一次風(fēng)管5內(nèi)，所述第二接收端與所述第二發(fā)射端設(shè)置在一次風(fēng)管5的同一橫截面上，所述下游接收傳感器3用于接收所述下游微波發(fā)射器4激勵(lì)的所述基準(zhǔn)微波信號(hào)經(jīng)所述一次風(fēng)管5內(nèi)的風(fēng)和煤粉衰減之后的第二信號(hào)；以及信號(hào)處理單元，其與所述上游接收傳感器1和所述下游接收傳感器3相連接，用于接收所述上游接收傳感器1和所述下游接收傳感器3分別收到的所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)，并對(duì)所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)進(jìn)行相關(guān)處理，從而確定所述一次風(fēng)管5內(nèi)風(fēng)粉混合物的流速。
參照?qǐng)D1所述，其為本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方式的示意圖。所述信號(hào)源為微波頻率源，其用于提供基準(zhǔn)微波信號(hào)，優(yōu)選地，可采用直接數(shù)字合成器(DDS)和鎖相環(huán)(PLL)直接數(shù)字合成的微波頻率源，這種信號(hào)源的信號(hào)穩(wěn)定、功率和頻率的穩(wěn)定度能達(dá)到萬(wàn)分之一、控制精度高、易控制。采用這種信號(hào)源，還具有技術(shù)先進(jìn)、輸出信號(hào)頻率范圍寬等優(yōu)點(diǎn)。
所述上游微波發(fā)射器2和所述下游微波發(fā)射器4也可稱為傳感器，優(yōu)選地，均具有外部保護(hù)套管的傳感器，所述外部保護(hù)套管是由耐高溫、高抗磨的含稀土材料的材料制成的，一次風(fēng)管5內(nèi)流動(dòng)的是高速兩相流體，對(duì)一般用金屬制造的傳感器磨損非常大，不到兩個(gè)月就被磨損，而本實(shí)用新型的傳感器，由于使用特殊材料制成的保護(hù)套管，能夠在正常工況下使用最少四年，而且更換簡(jiǎn)單方便，更換后無(wú)須重新校對(duì)，所述上游微波發(fā)射器2和所述下游微波發(fā)射器4分別與所述信號(hào)源相連接，用于將所述信號(hào)源傳送的微波信號(hào)在一次風(fēng)管5內(nèi)激勵(lì)。
所述上游接收傳感器1和所述下游接收傳感器3，與所述上游微波發(fā)射器2和所述下游微波發(fā)射器4相似，也可稱為傳感器，優(yōu)選地，均具有外部保護(hù)套管的傳感器，所述外部保護(hù)套管是由耐高溫、高抗磨的含稀土材料的材料制成的，一次風(fēng)管5內(nèi)流動(dòng)的是高速兩相流體，對(duì)一般用金屬制造的傳感器磨損非常大，不到兩個(gè)月就被磨損，而本實(shí)用新型的傳感器，由于使用特殊材料制成的保護(hù)套管，能夠在正常工況下使用最少四年，而且更換簡(jiǎn)單方便，更換后無(wú)須重新校對(duì)。
所述上、下游微波發(fā)射器4和所述上、下游接收傳感器3可以做成各種形狀，例如，做成圓柱棒狀、喇叭狀等。如本領(lǐng)域人員所熟知的，所述上、下游微波發(fā)射器4和所述上、下游接收傳感器3做什么形狀，根據(jù)要檢測(cè)的動(dòng)作區(qū)域而定。另外，為了最大程度地避免磨損，圓柱棒狀為較佳選擇。
所述接收傳感器與所述微波發(fā)射器可以集成在一起成為一個(gè)集成元件。在一實(shí)施方式中，可以設(shè)置多個(gè)此種集成元件，根據(jù)需要而將各個(gè)集成元件用作上游接收傳感器1或下游接收器或上游微波發(fā)射器2或下游微波發(fā)射器4，例如設(shè)置四個(gè)集成元件，兩個(gè)用作接收傳感器(一個(gè)為上游接收傳感器1，另一個(gè)為下游接收傳感器3)，兩個(gè)用作微波發(fā)射器(一個(gè)為上游微波發(fā)射器2，另一個(gè)為下游微波發(fā)射器4)。在再一實(shí)施方式中，所設(shè)置的此種集成元件中的至少一部分可以既用作接收傳感器又用作微波發(fā)射器，例如設(shè)置四個(gè)此種集成元件，其中有一個(gè)元件僅僅用作接收傳感器，一個(gè)僅僅用作微波發(fā)射器，其余兩個(gè)既用作接收傳感器，又用作微波發(fā)射器。
如本領(lǐng)域所熟知的，所述上游微波發(fā)射器2帶有第一發(fā)射端，所述上游接收傳感器1帶有第一接收端，所述下游微波發(fā)射器4帶有第二發(fā)射端，所述下游接收傳感器3帶有第二接收端，所述第一發(fā)射端和所述第二發(fā)射端分別是所述上游微波發(fā)射器2和所述下游微波發(fā)射器4中用于發(fā)射的主要部分；所述第一接收端和所述第二接收端分別是所述上游接收傳感器1和所述下游接收傳感器3中用于接收的主要部分。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，所述上、下游微波發(fā)射器4各為一個(gè)，所述上、下游接收傳感器3各為一個(gè)，如圖1所示，實(shí)質(zhì)上，本實(shí)用新型可以有多個(gè)上、下游微波發(fā)射器4和多個(gè)上、下游接收傳感器3，優(yōu)選地，所述微波發(fā)射器和接收傳感器數(shù)目相等且成對(duì)設(shè)置。當(dāng)然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，微波發(fā)射器和接收傳感器的數(shù)量可以不相等。
根據(jù)本實(shí)用新型，所述微波發(fā)射器和所述接收傳感器均設(shè)置在所述一次風(fēng)管5內(nèi)，圖1僅為本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方式的示意圖，其并未示出所述微波發(fā)射器和所述接收傳感器在一次風(fēng)管5內(nèi)的具體設(shè)置位置，但是應(yīng)理解為所述微波發(fā)射器和所述接收傳感器均設(shè)置在所述一次風(fēng)管5內(nèi)，與所述一次風(fēng)管5內(nèi)流動(dòng)的煤粉相接觸，由于風(fēng)管的彎管段氣流不均引起煤粉不均，利用直管段的均流作用可減輕煤粉分布不均的程度，所以，優(yōu)選地，將微波發(fā)生器和接收傳感器安裝的風(fēng)管的直管段，同樣為了流體分布均勻，測(cè)量數(shù)據(jù)穩(wěn)定性、一致性等原因，所述上游微波發(fā)射器2上游的直管段部分的長(zhǎng)度大于等于所述一次風(fēng)管5直管段內(nèi)直徑的五倍，且所述下游接收傳感器3下游的直管段部分的長(zhǎng)度大于等于所述一次風(fēng)管5的直管段內(nèi)直徑的三倍，例如，所述上游微波發(fā)射器2安裝在距閥門、彎頭5倍以上管內(nèi)徑處，所述下游接收傳感器3安裝在距閥門、彎頭3倍以上管內(nèi)徑處。
優(yōu)選地，所述上游微波發(fā)射器2和所述下游微波發(fā)射器4的主發(fā)射方向平行于所述一次風(fēng)管5直管段的管壁，也就是說(shuō)，上、下游微波發(fā)射器4使所激勵(lì)的所述基準(zhǔn)微波信號(hào)沿平行所述一次風(fēng)管5直管段的管壁方向傳播，此處，上、下游微波發(fā)射器4的主發(fā)射方向是指上、下游微波發(fā)射器4所激勵(lì)的所述基準(zhǔn)微波信號(hào)的傳播方向；所述上游接收傳感器1和所述下游接收傳感器3的主接收方向與所述上游微波發(fā)射器2和所述下游微波發(fā)射器4的主發(fā)射方向(即微波的傳播方向)相垂直。這樣是為了實(shí)現(xiàn)測(cè)量效果的優(yōu)化。
在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方式中，所述上、下游微波發(fā)射器4和上、下游所述接收傳感器可均為圓柱棒狀，所述上、下游微波發(fā)射器4和所述上、下游接收傳感器3均可垂直于所述一次風(fēng)管5管壁設(shè)置，且所述上游微波發(fā)射器2和所述上游接收傳感器1設(shè)置在一次風(fēng)管5的同一橫截面上，且二者之間的夾角θ1為90°，所述下游微波發(fā)射器4和所述下游接收傳感器3設(shè)置在一次風(fēng)管5的同一橫截面上，且二者之間的夾角θ2為90°。實(shí)質(zhì)上，此時(shí)，θ1和θ2大于0度(即上游微波發(fā)射器2和上游接收傳感器1，下游微波發(fā)射器4和下游接收傳感器3不重疊)、小于等于180度(即上游微波發(fā)射器2和上游接收傳感器1，下游微波發(fā)射器4和下游接收傳感器3對(duì)側(cè)安裝)都可以，但是90°夾角的安裝位置可實(shí)現(xiàn)測(cè)量效果的優(yōu)化。所述上游微波發(fā)射2器和下游微波發(fā)射器4二者夾角為θ3為0°，即二者在一次風(fēng)管5內(nèi)激勵(lì)微波的方向一致，均為平行于所述一次風(fēng)管5的管壁。
優(yōu)選地，所述第一發(fā)射端與所述第二發(fā)射端之間相距一個(gè)400mm-600mm的距離；更優(yōu)選地，所述第一發(fā)射端與所述第二發(fā)射端之間相距一個(gè)500mm的距離。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的，所述接收傳感器的所述接收端與所述微波發(fā)射器的所述發(fā)射端之間的距離為一恒定距離，且本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)需要在以上所述的范圍內(nèi)進(jìn)行選擇。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述第一發(fā)射端與所述第二發(fā)射端之間相距一個(gè)500mm的距離。采用微波方法測(cè)量風(fēng)粉混合物的流速，與一次風(fēng)管5道的直徑以及傳感器的安裝距離有很大關(guān)系，距離選擇的不合適，測(cè)量精度不能保證，甚至可能無(wú)法測(cè)量，本實(shí)用新型的一次風(fēng)管5道的直徑以及傳感器的安裝距離選擇合適，可以對(duì)風(fēng)粉流速進(jìn)行較好的測(cè)量。
當(dāng)某段含粉氣流流過(guò)上、下游微波發(fā)射器4和上、下游接收傳感器3時(shí)，會(huì)在上、下游接收傳感器3上產(chǎn)生與該段混合物狀態(tài)(包括濃度、溫度、風(fēng)粉混合程度等)相關(guān)的信號(hào)。在任何時(shí)刻、不同管段含粉氣流的狀態(tài)都不相同，所以上、下游接收傳感器3接收到的信號(hào)是隨機(jī)信號(hào)，稱之為流動(dòng)噪聲信號(hào)。此流動(dòng)噪聲信號(hào)是一次風(fēng)管5內(nèi)風(fēng)粉混合物流動(dòng)所產(chǎn)生的特征信號(hào)參數(shù)，它與溫度、壓力、流速、濃度有關(guān)。
所述信號(hào)處理單元，可為基于數(shù)字信號(hào)處理(DSP)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)高效簡(jiǎn)潔，滿足實(shí)時(shí)測(cè)量和處理的要求。所述信號(hào)處理單元與所述接收傳感器連接，優(yōu)選地二者距離不超過(guò)60米，更優(yōu)選地，所述信號(hào)處理單元與接收傳感器之間連接導(dǎo)線的長(zhǎng)度不超過(guò)50米。因?yàn)槲⒉ㄐ盘?hào)傳輸距離超過(guò)60米之后，微波信號(hào)強(qiáng)度大大衰減，甚至無(wú)法測(cè)量。所述信號(hào)處理單元接收到所述接收傳感器的流動(dòng)噪聲信號(hào)之后，將該流動(dòng)噪聲信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，然后根據(jù)以下所述的測(cè)量風(fēng)粉混合物的流速的原理進(jìn)行相關(guān)處理，從而獲得一次風(fēng)管5內(nèi)的風(fēng)粉混合物的流速。
另外，如本領(lǐng)域技術(shù)人員所已知的，所述系統(tǒng)中還可以包括用于提供動(dòng)力的電源單元、用于傳輸信號(hào)的電纜(例如，射頻電纜)、用于溝通信號(hào)源與微波發(fā)射器以及溝通接收傳感器與信號(hào)處理單元的信號(hào)連接單元、用于將信號(hào)輸入信號(hào)處理單元的輸入單元、用于連接工控機(jī)或集散控制系統(tǒng)(DCS)系統(tǒng)的接口等等，這些元件的連接方式與用途是本領(lǐng)域技術(shù)人員所已知的。此外，所述系統(tǒng)中也可以包括放置一次風(fēng)管5或其它元件的裝置，例如，測(cè)量控制柜等。
參見(jiàn)圖1，其為本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方式的示意圖。如圖1所示的風(fēng)粉速度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括信號(hào)源；帶有第一發(fā)射端(圖上未標(biāo)出)的上游微波發(fā)射器2，其安裝在一次風(fēng)管5的直管段內(nèi)，與所述信號(hào)源連接，帶有第一接收端(圖上未標(biāo)出)的上游接收傳感器1，其安裝在一次風(fēng)管5的直管段內(nèi)，與上游微波發(fā)射器2設(shè)置在一次風(fēng)管5的同一橫截面上，二者夾角為90°；帶有第二發(fā)射端(圖上未標(biāo)出)的下游微波發(fā)射器4，其安裝在一次風(fēng)管5的直管段內(nèi)，與上游微波發(fā)射器2相距距離(例如500mm)，與所述信號(hào)源連接；帶有第二接收端(圖上未標(biāo)出)的下游接收傳感器3，其安裝在一次風(fēng)管5的直管段內(nèi)，與下游微波發(fā)射器4設(shè)置在一次風(fēng)管5的同一橫截面上，二者夾角為90°；以及信號(hào)處理單元，其與所述上、下游接收傳感器3相連接。
當(dāng)所述風(fēng)粉流速在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，信號(hào)源發(fā)射微波信號(hào)，并通過(guò)例如信號(hào)連接單元、專用射頻電纜將微波信號(hào)傳送至上、下游微波發(fā)射器4，上、下游微波發(fā)射器4在管道內(nèi)激勵(lì)起微波，當(dāng)某段含粉氣流流過(guò)上、下游微波發(fā)射器4和上、下游接收傳感器3時(shí)，會(huì)在上、下游接收傳感器3上產(chǎn)生與該段混合物狀態(tài)(包括濃度、溫度、風(fēng)粉混合程度等)相關(guān)的信號(hào)。在任何時(shí)刻、不同管段含粉氣流的狀態(tài)都不相同，所以上、下游接收傳感器3接收到的信號(hào)是隨機(jī)信號(hào)，稱之為流動(dòng)噪聲信號(hào)。上、下游接收傳感器3通過(guò)例如輸入單元然后將測(cè)量到的一次風(fēng)管5內(nèi)的流動(dòng)噪聲信號(hào)通過(guò)專用射頻電纜、信號(hào)連接單元送回到信號(hào)處理單元，例如基于DSP的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，在信號(hào)處理單元內(nèi)將該流動(dòng)噪聲信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，進(jìn)行相關(guān)處理，計(jì)算結(jié)果通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)換，送入工控室或DCS系統(tǒng)，即可觀察到所測(cè)一次風(fēng)管5內(nèi)的風(fēng)速。
根據(jù)本實(shí)用新型的另一方面，本實(shí)用新型提供一種風(fēng)粉在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其適用于監(jiān)測(cè)直吹式鍋爐中一次風(fēng)管5內(nèi)風(fēng)粉混合物的流速和煤粉濃度，所述風(fēng)粉在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括信號(hào)源，其用于提供基準(zhǔn)微波信號(hào)；一個(gè)帶有第一發(fā)射端的上游微波發(fā)射器2，其設(shè)置在所述一次風(fēng)管5內(nèi)，與所述信號(hào)源相連接，用于在所述一次風(fēng)管5內(nèi)激勵(lì)所述基準(zhǔn)微波信號(hào)；一個(gè)帶有第一接收端的上游接收傳感器1，其設(shè)置在所述一次風(fēng)管5內(nèi)，所述第一接收端與所述第一發(fā)射端設(shè)置在一次風(fēng)管5的同一橫截面上，所述上游接收傳感器1用于接收所述上游微波發(fā)射器2激勵(lì)的所述基準(zhǔn)微波信號(hào)經(jīng)所述一次風(fēng)管5內(nèi)的風(fēng)和煤粉衰減之后的第一信號(hào)；一個(gè)帶有第二發(fā)射端的下游微波發(fā)射器4，其設(shè)置在所述一次風(fēng)管5內(nèi)，與所述信號(hào)源相連接，所述第一發(fā)射端與所述第二發(fā)射端之間相距一個(gè)300mm-700mm的距離，所述下游微波發(fā)射器4用于在所述一次風(fēng)管5內(nèi)激勵(lì)所述基準(zhǔn)微波信號(hào)；一個(gè)帶有第二接收端的下游接收傳感器3，其設(shè)置在所述一次風(fēng)管5內(nèi)，所述第二接收端與所述第二發(fā)射端設(shè)置在一次風(fēng)管5的同一橫截面上，所述下游接收傳感器3用于接收所述下游微波發(fā)射器4激勵(lì)的所述基準(zhǔn)微波信號(hào)經(jīng)所述一次風(fēng)管5內(nèi)風(fēng)和煤粉衰減之后的第二信號(hào)以及所述上游微波發(fā)射器2激勵(lì)的所述基準(zhǔn)微波信號(hào)經(jīng)所述一次風(fēng)管5內(nèi)風(fēng)和煤粉衰減之后的第三信號(hào)；以及信號(hào)處理單元，其與所述信號(hào)源、所述上游接收傳感器1和所述下游接收傳感器3相連接，用于接收所述信號(hào)源提供的所述基準(zhǔn)微波信號(hào)、所述上游接收傳感器1接收到的所述第一信號(hào)、以及所述下游接收傳感器3接收到的所述第二信號(hào)和所述第三信號(hào)，并對(duì)所述第一信號(hào)、所述第二信號(hào)和所述第三信號(hào)進(jìn)行比較處理，從而確定所述一次風(fēng)管5內(nèi)煤粉混合物的流速和煤粉濃度。
所述上游微波發(fā)射器2和所述下游微波發(fā)射器4，也可稱為傳感器，優(yōu)選地，均具有外部保護(hù)套管的傳感器，所述外部保護(hù)套管是由耐高溫、高抗磨的含稀土材料的材料制成的，一次風(fēng)管5內(nèi)流動(dòng)的是高速兩相流體，對(duì)一般用金屬制造的傳感器磨損非常大，不到兩個(gè)月就被磨損，而本實(shí)用新型的傳感器，由于使用特殊材料制成的保護(hù)套管，能夠在正常工況下使用最少四年，而且更換簡(jiǎn)單方便，更換后無(wú)須重新校對(duì)，所述上游微波發(fā)射器2和所述下游微波發(fā)射器4分別與所述信號(hào)源相連接，用于將所述信號(hào)源傳送的微波信號(hào)在一次風(fēng)管5內(nèi)激勵(lì)。
所述上游接收傳感器1和所述下游接收傳感器3，與所述上游微波發(fā)射器2和所述下游微波發(fā)射器4相似，也可稱為傳感器，優(yōu)選地，均具有外部保護(hù)套管的傳感器，所述外部保護(hù)套管是由耐高溫、高抗磨的含稀土材料的材料制成的，一次風(fēng)管5內(nèi)流動(dòng)的是高速兩相流體，對(duì)一般用金屬制造的傳感器磨損非常大，不到兩個(gè)月就被磨損，而本實(shí)用新型的傳感器，由于使用特殊材料制成的保護(hù)套管，能夠在正常工況下使用最少四年，而且更換簡(jiǎn)單方便，更換后無(wú)須重新校對(duì)。
所述上、下游微波發(fā)射器4和所述上、下游接收傳感器3可以做成各種形狀，例如，做成圓柱棒狀、喇叭狀等。如本領(lǐng)域人員所熟知的，所述上、下游微波發(fā)射器4和所述上、下游接收傳感器3做什么形狀，根據(jù)要檢測(cè)的動(dòng)作區(qū)域而定。另外，為了最大程度地避免磨損，圓柱棒狀為較佳選擇。
所述接收傳感器與所述微波發(fā)射器可以集成在一起成為一個(gè)集成元件。在一實(shí)施方式中，可以設(shè)置多個(gè)此種集成元件，根據(jù)需要而將各個(gè)集成元件用作上游接收傳感器1或下游接收器或上游微波發(fā)射器2或下游微波發(fā)射器4，例如設(shè)置四個(gè)集成元件，兩個(gè)用作接收傳感器(一個(gè)為上游接收傳感器1，另一個(gè)為下游接收傳感器3)，兩個(gè)用作微波發(fā)射器(一個(gè)為上游微波發(fā)射器2，另一個(gè)為下游微波發(fā)射器4)。在再一實(shí)施方式中，所設(shè)置的此種集成元件中的至少一部分可以既用作接收傳感器又用作微波發(fā)射器，例如設(shè)置四個(gè)此種集成元件，其中有一個(gè)元件僅僅用作接收傳感器，一個(gè)僅僅用作微波發(fā)射器，其余兩個(gè)既用作接收傳感器，又用作微波發(fā)射器。
如本領(lǐng)域所熟知的，所述上游微波發(fā)射器2帶有第一發(fā)射端，所述上游接收傳感器1帶有第一接收端，所述下游微波發(fā)射器4帶有第二發(fā)射端，所述下游接收傳感器3帶有第二接收端，所述第一發(fā)射端和所述第二發(fā)射端分別是所述上游微波發(fā)射器2和所述下游微波發(fā)射器4中用于發(fā)射的主要部分；所述第一接收端和所述第二接收端分別是所述上游接收傳感器1和所述下游接收傳感器3中用于接收的主要部分。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，所述上、下游微波發(fā)射器4各為一個(gè)，所述上、下游接收傳感器3各為一個(gè)，如圖2所示，實(shí)質(zhì)上，本實(shí)用新型可以有多個(gè)上、下游微波發(fā)射器4和多個(gè)上、下游接收傳感器3，優(yōu)選地，所述微波發(fā)射器和接收傳感器數(shù)目相等且成對(duì)設(shè)置。當(dāng)然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，微波發(fā)射器和接收傳感器的數(shù)量可以不相等。
根據(jù)本實(shí)用新型，所述微波發(fā)射器和所述接收傳感器均設(shè)置在所述一次風(fēng)管5內(nèi)，圖2僅為本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方式的示意圖，其并未示出所述微波發(fā)射器和所述接收傳感器在一次風(fēng)管5內(nèi)的具體設(shè)置位置，但是應(yīng)理解為所述微波發(fā)射器和所述接收傳感器均設(shè)置在所述一次風(fēng)管5內(nèi)，與所述一次風(fēng)管5內(nèi)流動(dòng)的煤粉相接觸，由于風(fēng)管的彎管段氣流不均引起煤粉不均，利用直管段的均流作用可減輕煤粉分布不均的程度，所以，優(yōu)選地，將微波發(fā)生器和接收傳感器安裝的風(fēng)管的直管段，同樣為了流體分布均勻，測(cè)量數(shù)據(jù)穩(wěn)定性、一致性等原因，所述上游微波發(fā)射器2上游的直管段部分的長(zhǎng)度大于等于所述一次風(fēng)管5直管段內(nèi)直徑的五倍，且所述下游接收傳感器3下游的直管段部分的長(zhǎng)度大于等于所述一次風(fēng)管5的直管段內(nèi)直徑的三倍，例如，所述上游微波發(fā)射器2安裝在距閥門、彎頭5倍以上管內(nèi)徑處，所述下游接收傳感器3安裝在距閥門、彎頭3倍以上內(nèi)管徑。
參見(jiàn)圖2，其為本實(shí)用新型的另一個(gè)實(shí)施方式的示意圖。如圖2所示的風(fēng)粉在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括信號(hào)源；帶有第一發(fā)射端(圖上未標(biāo)出)的上游微波發(fā)射器2，其安裝在一次風(fēng)管5的直管段內(nèi)，與所述信號(hào)源連接；帶有第一接收端(圖上未標(biāo)出)的上游接收傳感器1，其安裝在一次風(fēng)管5的直管段內(nèi)，與上游微波發(fā)射器2設(shè)置在一次風(fēng)管5的同一橫截面上，二者夾角為90°；帶有第二發(fā)射端(圖上未標(biāo)出)的下游微波發(fā)射器4，其安裝在一次風(fēng)管5的直管段內(nèi)，與上游微波發(fā)射器2相距固定距離(例如500mm)，與所述信號(hào)源連接；帶有第二接收端(圖上未標(biāo)出)的下游接收傳感器3，其安裝在一次風(fēng)管5的直管段內(nèi)，與下游微波發(fā)射器4設(shè)置在一次風(fēng)管5的同一橫截面上，二者夾角為90°；以及信號(hào)處理單元，其與所述上、下游接收傳感器3以及信號(hào)源相連接。
當(dāng)所述風(fēng)粉在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，信號(hào)源發(fā)射微波信號(hào)，并通過(guò)例如信號(hào)連接單元、專用射頻電纜將微波信號(hào)傳送至上、下游微波發(fā)射器4以及信號(hào)處理單元，上、下游微波發(fā)射器4在管道內(nèi)激勵(lì)起微波，當(dāng)某段含粉氣流流過(guò)上、下游微波發(fā)射器4和上、下游接收傳感器3時(shí)，會(huì)在上、下游接收傳感器3上產(chǎn)生與該段混合物狀態(tài)(包括濃度、溫度、風(fēng)粉混合程度等)相關(guān)的信號(hào)。在任何時(shí)刻、不同管段含粉氣流的狀態(tài)都不相同，所以上、下游接收傳感器3接收到的信號(hào)是隨機(jī)信號(hào)，稱之為流動(dòng)噪聲信號(hào)。上、下游接收傳感器3通過(guò)例如輸入單元然后將測(cè)量到的一次風(fēng)管5內(nèi)的流動(dòng)噪聲信號(hào)通過(guò)專用射頻電纜、信號(hào)連接單元送回到信號(hào)處理單元，例如基于DSP的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，在信號(hào)處理單元內(nèi)將該流動(dòng)噪聲信號(hào)以及信號(hào)源所發(fā)射的微波信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，進(jìn)行比較處理，計(jì)算結(jié)果通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)換，送入工控室或DCS系統(tǒng)，即可觀察到所測(cè)一次風(fēng)管5內(nèi)的風(fēng)粉混合物的流速和煤粉濃度。
下面具體介紹本實(shí)用新型的風(fēng)粉混合物流速和煤粉濃度的測(cè)量原理。
以下是用相關(guān)法測(cè)量風(fēng)粉混合物流速的原理。一次風(fēng)管5中的煤粉流是典型的兩相流體。對(duì)兩相流體，用相關(guān)法原理進(jìn)行速度測(cè)量是比較好的方法。
相關(guān)法測(cè)流速的原理是采用特定原理的傳感器來(lái)獲取兩相流體的流動(dòng)噪聲信號(hào)，經(jīng)相關(guān)處理后，求得離散相的平均流速。
用相關(guān)法進(jìn)行速度測(cè)量的示意圖如圖3所示。
本系統(tǒng)以微波傳感器來(lái)獲取兩相流體的流動(dòng)噪聲信號(hào)。4個(gè)傳感器組成兩組，傳感器1、2分別作為上游微波發(fā)射器2和上游接收傳感器1，傳感器3、4分別作為下游微波發(fā)射器4和下游接收傳感器3。傳感器1、3作為微波發(fā)射器，用于在管道中激勵(lì)微波，傳感器2、4作為接收傳感器，用于獲取管道中的流動(dòng)噪聲信號(hào)。信號(hào)源用來(lái)向微波發(fā)射器輸送微波信號(hào)，相關(guān)器用來(lái)對(duì)流動(dòng)噪聲信號(hào)進(jìn)行相關(guān)處理。
圖3中，當(dāng)某段煤粉混合物流過(guò)傳感器1、2間和傳感器3、4間時(shí)，會(huì)在上、下游接收傳感器3上產(chǎn)生與該段混合物的濃度、溫度、風(fēng)粉混合程度等因素相關(guān)的信號(hào)。因?yàn)樵谌魏尾煌瑫r(shí)刻、不同管段間的煤粉混合物的濃度、溫度、風(fēng)粉混合程度等因素不可能同時(shí)完全相同，所以接收傳感器接收到的信號(hào)是隨機(jī)信號(hào)，稱之為流動(dòng)噪聲信號(hào)。但是，當(dāng)L不超過(guò)某個(gè)值時(shí)，對(duì)于同一段風(fēng)粉混合物(如段A)，當(dāng)它分別流過(guò)傳感器1、2間和傳感器3、4間時(shí)，在傳感器2、4上產(chǎn)生的信號(hào)在形式上應(yīng)具有很強(qiáng)的相關(guān)性，但在時(shí)間上存在一個(gè)延時(shí)τ。即如果傳感器2測(cè)到的信號(hào)為x(t)，則在傳感器4上測(cè)到的信號(hào)為y(t)＝x(t-τ)。而延時(shí)τ就是流體流過(guò)距離L所用的時(shí)間。相關(guān)器將傳感器2上的信號(hào)x(t)和傳感器4上的信號(hào)y(t)＝x(t-τ)采入。當(dāng)信號(hào)數(shù)量足夠多時(shí)，相關(guān)器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)處理后，就可得到延時(shí)τ。由L、τ，就可計(jì)算出流體的平均流動(dòng)速度v τ＝f〔x(t)，y(t)〕 v＝L/τ 只要L選擇合理，就能保證v的精度。用這種方法求得的速度只與L、τ有關(guān)，不需標(biāo)定。
以下是本實(shí)用新型的煤粉濃度測(cè)量原理，參見(jiàn)圖4，其是本實(shí)用新型的煤粉濃度測(cè)量示意圖，由電磁場(chǎng)理論可知當(dāng)在圓形管道內(nèi)激勵(lì)起微波，并使微波延管道方向傳播時(shí)，管道內(nèi)的電場(chǎng)強(qiáng)度為 E＝E0×e-αz×e-jβz α＝f1(f，ε，μ) β＝f2(f，ε，μ) 式中z為延管道方向距微波源的距離 E為延管道方向距微波源z處的電場(chǎng)強(qiáng)度 E0為管道內(nèi)微波源處的電場(chǎng)強(qiáng)度 α為衰減常數(shù)，表示每單位距離電場(chǎng)強(qiáng)度振幅衰減程度 β為相位常數(shù)，表示每單位距離電場(chǎng)強(qiáng)度落后的相位 f為微波的頻率 ε為管道內(nèi)的介電常數(shù) μ為管道內(nèi)的磁導(dǎo)率 由上關(guān)系式可以看出當(dāng)微波在管道內(nèi)傳播時(shí)，其振幅按指數(shù)規(guī)律衰減，衰減速度決定于衰減常數(shù)α。α越大，衰減越大。
衰減常數(shù)α與微波頻率f、管道內(nèi)的介電常數(shù)ε、磁導(dǎo)率μ有關(guān)。ε、μ越大，α越大。選擇合適的頻率f，可使α在相同的ε、μ時(shí)最大。
當(dāng)管道內(nèi)流過(guò)含煤粉氣流時(shí)，管道內(nèi)的介電常數(shù)ε和磁導(dǎo)率μ發(fā)生變化。煤粉濃度η越大，ε、μ越大，α越大，造成的微波衰減越大。通過(guò)測(cè)量一定頻率的微波在固定間距上的衰減，就可以確定α的大小，近一步可求出ε、μ和煤粉濃度η。
這樣，在一次風(fēng)管5上延管道方向安裝兩個(gè)微波傳感器，如圖4所示。一個(gè)用于發(fā)射微波，稱為微波發(fā)射器，另一個(gè)用于接收微波信號(hào)，稱為接收傳感器。信號(hào)源將微波信號(hào)送到微波發(fā)射器，用于在管道內(nèi)激勵(lì)微波信號(hào)；信號(hào)源同時(shí)將微波信號(hào)送到信號(hào)處理單元，作為E0。接收傳感器從管道中檢測(cè)衰減后的微波信號(hào)，作為E，送入信號(hào)處理單元。信號(hào)處理單元對(duì)接收到的E0、E進(jìn)行處理，即可求出α、ε、μ和煤粉濃度η。計(jì)算公式為 ε＝k1×g(z，α) 公式中λ、λc為與風(fēng)管相關(guān)的兩個(gè)波長(zhǎng)值 k1、k2為兩個(gè)由實(shí)驗(yàn)確定的計(jì)算常數(shù) 實(shí)施例 以下是本實(shí)用新型的實(shí)施例。除非另外指出，以下所提及的數(shù)量和尺寸大小，均可根據(jù)需要進(jìn)行改變，例如，微波發(fā)射器和接收傳感器的數(shù)目、尺寸，以及其它相關(guān)設(shè)備(例如測(cè)量控制柜)的數(shù)目，尺寸，均可根據(jù)需要進(jìn)行改變，這是本領(lǐng)域技術(shù)人員所已知的。
根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方式的風(fēng)粉在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其適用于監(jiān)測(cè)直吹式鍋爐中一次風(fēng)管5內(nèi)的風(fēng)粉混合物的流速和煤粉的濃度，該系統(tǒng)可包括96支圓柱棒狀傳感器(包括48支微波發(fā)射器和48支接收傳感器)；測(cè)量控制裝置3臺(tái)(每臺(tái)測(cè)量控制柜例如可容納8根一次風(fēng)管5，當(dāng)然在其它實(shí)施方式中也可以根據(jù)需要容納較多或較少的風(fēng)管)，；射頻電纜；信號(hào)電纜；工控機(jī)。
傳感器安裝在一次風(fēng)管5內(nèi)，每根一次風(fēng)管5可安裝4支傳感器，其中，2支為微波發(fā)射器，2支為接收傳感器。在所述一次風(fēng)管5上游為上游微波發(fā)射器2和上游接收傳感器1，在所述一次風(fēng)管5下游為下游微波發(fā)射器4和下游接收傳感器3，所述上游微波發(fā)射器2與所述上游接收傳感器1設(shè)置在一次風(fēng)管5的同一橫截面上，且二者夾角為90°，所述下游微波發(fā)射器4與所述下游接收傳感器3設(shè)置在一次風(fēng)管5的同一橫截面上，且二者夾角為90°。所述上游微波發(fā)射器2具有第一發(fā)射端，所述上游接收傳感器1具有第一接收端，所述下游微波發(fā)射器4具有第二發(fā)射端，所述下游接收傳感器3具有第二接收端。所述第一發(fā)射端和所述第二發(fā)射端激勵(lì)的微波信號(hào)沿平行于所述一次風(fēng)管5管壁傳播，所述第一接收端和所述第二接收端垂直接收所述第一發(fā)射端和所述第二發(fā)射端傳播的信號(hào)。
傳感器的尺寸可為長(zhǎng)約240mm，直徑45mm。傳感器可采用底座螺裝方式，也可采用其它本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的方式。安裝時(shí)先將底座焊接在一次風(fēng)管5上，然后將傳感器擰在底座上即可。更換、拆裝非常方便。
為了保證測(cè)量準(zhǔn)確性，傳感器測(cè)點(diǎn)附近必須保證流態(tài)穩(wěn)定。傳感器可安裝在一次風(fēng)管5的直管段內(nèi)，所述上游微波發(fā)射器2上游的直管段部分的長(zhǎng)度大于等于所述一次風(fēng)管5直管段內(nèi)直徑的五倍，且所述下游接收傳感器3下游的直管段部分的長(zhǎng)度大于等于所述一次風(fēng)管5的直管段內(nèi)直徑的五倍。
傳感器均具有外部保護(hù)套管，所述外部保護(hù)管套是由耐高溫、高抗磨的含稀土材料的材料制成的，使傳感器能連續(xù)使用多年，如4年不會(huì)被磨壞。傳感器更換后，該系統(tǒng)可以自動(dòng)校準(zhǔn)，不需人工校準(zhǔn)。
測(cè)量控制柜安裝在一次風(fēng)管5附近。每個(gè)測(cè)量控制柜可容納8根風(fēng)管。傳感器與測(cè)量控制柜之間通過(guò)射頻電纜連接。連接電纜長(zhǎng)度不超過(guò)50m。電纜要盡量直線敷設(shè)，如果需拐彎，拐彎半徑大于50mm，不能打死彎。
測(cè)量控制柜尺寸可為600×450×1400(mm)。其可采用底座安裝方式，也可采用其它本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的方式，底座高可為100mm。所有連接電纜從底座兩側(cè)進(jìn)出。測(cè)量控制柜安裝在靠近接收傳感器的地方，以便使連接它和接收傳感器的射頻電纜長(zhǎng)度小于50米。測(cè)量控制柜具備防塵防雨淋的防護(hù)能力。
測(cè)量控制柜內(nèi)裝有電源單元，用于提供系統(tǒng)動(dòng)力；信號(hào)源，該信號(hào)源為采用DDS和PLL直接數(shù)字合成的微波頻率源，用于通過(guò)所述上、下游微波發(fā)射器4向所述一次風(fēng)管5內(nèi)發(fā)射微波信號(hào)，其具有技術(shù)先進(jìn)、控制精度高、易控制，輸出信號(hào)頻率范圍寬等優(yōu)點(diǎn)；基于DSP的數(shù)據(jù)信號(hào)處理單元，其為該系統(tǒng)的核心，控制信號(hào)源通過(guò)微波發(fā)射器向一次風(fēng)管5道內(nèi)發(fā)射微波信號(hào)；信號(hào)連接單元，用于溝通信號(hào)源與微波發(fā)射器以及溝通接收傳感器與信號(hào)處理單元；輸入單元(檢波器)，與接收傳感器聯(lián)合來(lái)檢測(cè)所述一次風(fēng)管5內(nèi)的流動(dòng)噪聲信號(hào)，并將該信號(hào)傳出，其采用高性能微波信號(hào)檢測(cè)器，它頻率響應(yīng)范圍寬，供電電壓范圍寬，功耗小，輸入范圍大，它有高度的線性和溫度穩(wěn)定性。
基于DSP的數(shù)據(jù)信號(hào)處理單元控制信號(hào)源通過(guò)微波發(fā)射器向一次風(fēng)管5道內(nèi)發(fā)射微波信號(hào)，通過(guò)接收傳感器和檢波器檢測(cè)管道內(nèi)的流動(dòng)噪聲信號(hào)，將檢測(cè)到的信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，在DSP內(nèi)進(jìn)行計(jì)算處理，得到一次風(fēng)管5內(nèi)風(fēng)粉混合物的流速和煤粉濃度。計(jì)算結(jié)果通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)換，送入工控機(jī)或DCS系統(tǒng)。
測(cè)量控制柜的供電電源可為AC220V/3A。
工控機(jī)安裝在集控室。工控機(jī)通過(guò)通訊電纜與測(cè)量控制裝置連接。測(cè)量結(jié)果在工控機(jī)顯示。
本實(shí)用新型的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可用于 1、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)鍋爐各一次風(fēng)管5的風(fēng)速，以數(shù)字、曲線或棒圖顯示； 2、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)鍋爐各一次風(fēng)管5內(nèi)的煤粉濃度，以數(shù)字、曲線或棒圖顯示； 3、對(duì)一次風(fēng)管5的堵管、斷粉故障進(jìn)行診斷、報(bào)警。
在以上功能基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)把進(jìn)入各燃燒器煤粉的質(zhì)量流量調(diào)整均勻。
1、調(diào)整縮孔擋板，能夠把進(jìn)入各燃燒器煤粉的質(zhì)量流量調(diào)整均勻。
2、調(diào)整節(jié)流圈開(kāi)度，保證鍋爐同一層各一次風(fēng)管5至燃燒器出口的阻力的熱態(tài)平衡。
3、調(diào)整燃燒器的風(fēng)煤比，保證在不同負(fù)荷下的優(yōu)化燃燒，同時(shí)減少NOx、鍋爐銹蝕和降低飛灰含碳量。
如本領(lǐng)域人員所已知的，本實(shí)用新型的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)不僅局限于電站鍋爐一次風(fēng)管5內(nèi)煤粉濃度和風(fēng)粉混合物的流速的在線監(jiān)測(cè)，例如，其還可用于水泥、石粉等粉狀物料生產(chǎn)過(guò)程中的粉狀物濃度和流速的在線監(jiān)測(cè)。
本實(shí)用新型的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有以下特點(diǎn) 1、實(shí)現(xiàn)直接濃度測(cè)量。以往采用能量守恒的方法是利用熱風(fēng)、煤粉及混合物之間的能量關(guān)系求得，未定因素太多，只能實(shí)現(xiàn)相對(duì)測(cè)量，因而精度低。本系統(tǒng)直接以混合物濃度為測(cè)量對(duì)象，所得到的信號(hào)直接代表濃度值，是絕對(duì)的測(cè)量，排除了未定因素的影響，測(cè)量精度有保證。
2、實(shí)現(xiàn)快速的測(cè)量，影響速度快無(wú)滯后。采用能量守恒的方法需要測(cè)量一次風(fēng)、煤粉、熱風(fēng)混合物的溫度，由于熱電偶具有較長(zhǎng)滯后特性，自然給整個(gè)測(cè)量的結(jié)果造成滯后，而且使靈敏度降低。本系統(tǒng)采用直接測(cè)量的方法，提高了測(cè)量的響應(yīng)速度，真正達(dá)到了實(shí)時(shí)的效果。
3、安裝簡(jiǎn)單維護(hù)工作量小。以往的方法采用測(cè)量動(dòng)壓的方法測(cè)量風(fēng)速，需要鋪設(shè)大量的引壓管路，使用昂貴的微差壓變送器。差壓變送器的量程選的大，難以保證精度和分辨率；選的小了又有可能因風(fēng)壓的異常造成變送器的損壞。由于空氣中含有粉塵，會(huì)造成傳感器的堵塞。因此需要定時(shí)對(duì)傳感器進(jìn)行清理，從而造成維護(hù)工作量。本系統(tǒng)只需從傳感器往控制裝置鋪設(shè)電纜，工作量要小得多。而且不存在堵塞問(wèn)題，沒(méi)有維護(hù)工作量。
4、高抗磨傳感器。采用特殊航空耐磨材料制成的傳感器，能夠在正常工況下使用最少2年，而且更換簡(jiǎn)單方便，更換后無(wú)須重新校對(duì)。
5、全數(shù)字化調(diào)整，軟件自動(dòng)進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試，無(wú)須人工干預(yù)。由于采用全數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)，使得系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)試和診斷成為可能，功能完善的軟件系統(tǒng)自動(dòng)完成系統(tǒng)的調(diào)試配置工作，降低了使用者的難度。
6、基于DSP的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，使系統(tǒng)變得高效和簡(jiǎn)潔，滿足了實(shí)時(shí)測(cè)量和處理的要求。接口功能完善，具備MODBUS、RS485、HARI現(xiàn)場(chǎng)總線等數(shù)據(jù)接口，同時(shí)具有模擬量信號(hào)輸出功能。具備MIS系統(tǒng)接口，可向MIS系統(tǒng)上傳數(shù)據(jù)或直接將本機(jī)作為WEB服務(wù)器，有WEB模塊支持局域網(wǎng)的訪問(wèn)。
本實(shí)用新型的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的有益效果是可以實(shí)時(shí)在線地監(jiān)測(cè)電廠鍋爐中風(fēng)粉混合物的流速和煤粉濃度，可以為運(yùn)行操作人員提供真實(shí)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，作為優(yōu)化燃燒調(diào)整的依據(jù)，可以有效解決電廠鍋爐的火焰中心偏移、局部超溫爆管等問(wèn)題，可以提高鍋爐效率、節(jié)能降煤耗，可以提高鍋爐運(yùn)行的安全性、減少非停次數(shù)，可以提前進(jìn)行堵管、斷粉報(bào)警，提高設(shè)備運(yùn)行壽命。
如上所述是本實(shí)用新型的基本構(gòu)思。但是，在本實(shí)用新型的技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)，只要具備最基本的知識(shí)，可以對(duì)本實(shí)用新型的其他可操作的實(shí)施例進(jìn)行改進(jìn)。在本實(shí)用新型中對(duì)實(shí)質(zhì)性技術(shù)方案提出了專利保護(hù)請(qǐng)求，其保護(hù)范圍包括具有上述技術(shù)特點(diǎn)的一切變化方式。
以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本實(shí)用新型作任何形式上的限制，雖然本實(shí)用新型已以較佳實(shí)施例批露如上，然而并非用以限定本實(shí)用新型。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案范圍內(nèi)，可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容進(jìn)行修改和變更。需要指出的是，依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的范圍內(nèi)。本實(shí)用新型的保護(hù)范圍由且僅有所附的權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求1.一種風(fēng)粉流速在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其適用于監(jiān)測(cè)直吹式鍋爐中一次風(fēng)管內(nèi)風(fēng)粉混合物的流速，其特征在于，所述風(fēng)粉流速在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括
信號(hào)源，其用于提供基準(zhǔn)微波信號(hào)；
一個(gè)帶有第一發(fā)射端的上游微波發(fā)射器，其設(shè)置在所述一次風(fēng)管內(nèi)，與所述信號(hào)源相連接，用于在所述一次風(fēng)管內(nèi)激勵(lì)所述基準(zhǔn)微波信號(hào)；
一個(gè)帶有第一接收端的上游接收傳感器，其設(shè)置在所述一次風(fēng)管內(nèi)，所述第一接收端與所述第一發(fā)射端設(shè)置在所述一次風(fēng)管的同一橫截面上，所述上游接收傳感器用于接收所述上游微波發(fā)射器激勵(lì)的所述基準(zhǔn)微波信號(hào)經(jīng)所述一次風(fēng)管內(nèi)的風(fēng)和煤粉衰減之后的第一信號(hào)；
一個(gè)帶有第二發(fā)射端的下游微波發(fā)射器，其設(shè)置在所述一次風(fēng)管內(nèi)，與所述信號(hào)源相連接，所述第一發(fā)射端與所述第二發(fā)射端之間相距一個(gè)300mm-700mm的距離，所述下游微波發(fā)射器用于在所述一次風(fēng)管內(nèi)激勵(lì)所述基準(zhǔn)微波信號(hào)；
一個(gè)帶有第二接收端的下游接收傳感器，其設(shè)置在所述一次風(fēng)管內(nèi)，所述第二接收端與所述第二發(fā)射端設(shè)置在所述一次風(fēng)管的同一橫截面上，所述下游接收傳感器用于接收所述下游微波發(fā)射器激勵(lì)的所述基準(zhǔn)微波信號(hào)經(jīng)所述一次風(fēng)管內(nèi)的風(fēng)和煤粉衰減之后的第二信號(hào)；以及
信號(hào)處理單元，其與所述上游接收傳感器和所述下游接收傳感器相連接，用于接收所述上游接收傳感器和所述下游接收傳感器分別收到的所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)，并對(duì)所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)進(jìn)行相關(guān)處理，從而確定所述一次風(fēng)管內(nèi)風(fēng)粉混合物的流速。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)粉流速在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述信號(hào)源為采用直接數(shù)字合成器和鎖相環(huán)直接數(shù)字合成的微波頻率源。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)粉流速在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述上游微波發(fā)射器、上游接收傳感器、下游微波發(fā)射器、下游接收傳感器均具有外部保護(hù)管套，所述外部保護(hù)管套是由耐高溫、高抗磨的含稀土材料的材料制成的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)粉流速在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述一次風(fēng)管具有直管段，所述上游微波發(fā)射器、所述上游接收傳感器、所述下游微波發(fā)射器和所述下游接收傳感器均設(shè)置在所述一次風(fēng)管的直管段內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的風(fēng)粉流速在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述上游微波發(fā)射器上游的直管段部分的長(zhǎng)度大于等于所述一次風(fēng)管直管段內(nèi)直徑的五倍，且所述下游接收傳感器下游的直管段部分的長(zhǎng)度大于等于所述一次風(fēng)管的直管段內(nèi)直徑的三倍。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)粉流速在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述上游微波發(fā)射器和所述下游微波發(fā)射器的主發(fā)射方向平行于所述一次風(fēng)管直管段的管壁；所述上游接收傳感器和所述下游接收傳感器的主接收方向與所述上游微波發(fā)射器和所述下游微波發(fā)射器的主發(fā)射方向相垂直。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)粉流速在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述第一發(fā)射端與所述第二發(fā)射端之間相距一個(gè)400mm-600mm的距離。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)粉流速在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述信號(hào)處理單元與所述上游接收傳感器和所述下游接收傳感器之間連接導(dǎo)線的長(zhǎng)度不超過(guò)60米。
9.一種風(fēng)粉在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其適用于監(jiān)測(cè)直吹式鍋爐中一次風(fēng)管內(nèi)風(fēng)粉混合物的流速和煤粉濃度，其特征在于，所述風(fēng)粉在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括
信號(hào)源，其用于提供基準(zhǔn)微波信號(hào)；
一個(gè)帶有第一發(fā)射端的上游微波發(fā)射器，其設(shè)置在所述一次風(fēng)管內(nèi)，與所述信號(hào)源相連接，用于在所述一次風(fēng)管內(nèi)激勵(lì)所述基準(zhǔn)微波信號(hào)；
一個(gè)帶有第一接收端的上游接收傳感器，其設(shè)置在所述一次風(fēng)管內(nèi)，所述第一接收端與所述第一發(fā)射端設(shè)置在所述一次風(fēng)管的同一橫截面上，所述上游接收傳感器用于接收所述上游微波發(fā)射器激勵(lì)的所述基準(zhǔn)微波信號(hào)經(jīng)所述一次風(fēng)管內(nèi)的風(fēng)和煤粉衰減之后的第一信號(hào)；
一個(gè)帶有第二發(fā)射端的下游微波發(fā)射器，其設(shè)置在所述一次風(fēng)管內(nèi)，與所述信號(hào)源相連接，所述第一發(fā)射端與所述第二發(fā)射端之間相距一個(gè)300mm-700mm的距離，所述下游微波發(fā)射器用于在所述一次風(fēng)管內(nèi)激勵(lì)所述基準(zhǔn)微波信號(hào)；
一個(gè)帶有第二接收端的下游接收傳感器，其設(shè)置在所述一次風(fēng)管內(nèi)，所述第二接收端與所述第二發(fā)射端設(shè)置在所述一次風(fēng)管的同一橫截面上，所述下游接收傳感器用于接收所述下游微波發(fā)射器激勵(lì)的所述基準(zhǔn)微波信號(hào)經(jīng)所述一次風(fēng)管內(nèi)風(fēng)和煤粉衰減之后的第二信號(hào)以及所述上游微波發(fā)射器激勵(lì)的所述基準(zhǔn)微波信號(hào)經(jīng)所述一次風(fēng)管內(nèi)風(fēng)和煤粉衰減之后的第三信號(hào)；以及
信號(hào)處理單元，其與所述信號(hào)源、所述上游接收傳感器和所述下游接收傳感器相連接，用于接收所述信號(hào)源提供的所述基準(zhǔn)微波信號(hào)、所述上游接收傳感器接收到的所述第一信號(hào)、以及所述下游接收傳感器接收到的所述第二信號(hào)和所述第三信號(hào)，并對(duì)所述第一信號(hào)、所述第二信號(hào)和所述第三信號(hào)進(jìn)行比較處理，從而確定所述一次風(fēng)管內(nèi)煤粉混合物的流速和煤粉濃度。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的風(fēng)粉在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述上游微波發(fā)射器、上游接收傳感器、下游微波發(fā)射器、下游接收傳感器均具有外部保護(hù)管套，所述外部保護(hù)管套是由耐高溫、高抗磨的含稀土材料的材料制成的。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種風(fēng)粉流速在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其適用于監(jiān)測(cè)直吹式鍋爐中一次風(fēng)管5內(nèi)風(fēng)粉混合物的流速，該系統(tǒng)包括信號(hào)源；一個(gè)帶有第一發(fā)射端的上游微波發(fā)射器2；一個(gè)帶有第一接收端的上游接收傳感器1；一個(gè)帶有第二發(fā)射端的下游微波發(fā)射器4，所述第一發(fā)射端與所述第二發(fā)射端之間相距300mm-700mm；一個(gè)帶有第二接收端的下游接收傳感器3；以及信號(hào)處理單元，用于接收信號(hào)并對(duì)其進(jìn)行相關(guān)處理，從而確定風(fēng)粉混合物的流速。本實(shí)用新型還提供一種風(fēng)粉在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其適用于同時(shí)監(jiān)測(cè)直吹式鍋爐中一次風(fēng)管5內(nèi)風(fēng)粉混合物的流速和煤粉濃度。本實(shí)用新型的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可實(shí)時(shí)在線地監(jiān)測(cè)鍋爐內(nèi)煤粉的濃度和流速，為運(yùn)行操作人員提供真實(shí)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，作為優(yōu)化燃燒調(diào)整的依據(jù)。
文檔編號(hào)G01N15/06GK201352219SQ20092010481
公開(kāi)日2009年11月25日 申請(qǐng)日期2009年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月5日
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