專利名稱：鍋爐一次風煤粉濃度在線測量裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種煤粉濃度在線測量裝置，具體涉及鍋爐一次風煤粉濃度在線測量
裝直。
背景技術：
發(fā)電廠的鍋爐絕大多數(shù)是燃煤鍋爐，將煤磨制成煤粉，在鍋爐內燃燒。向鍋爐內輸送煤粉和空氣的混合物叫鍋爐一次風。一臺大型電廠鍋爐有4-6個一次風管道同時向鍋爐輸入煤粉。鍋爐負荷變化時，輸入的煤粉量隨之變化。一次風煤粉濃度要求在規(guī)定的范圍內，煤粉濃度過大或過小都直接影響鍋爐安全經濟運行。每個一次風管道的煤粉濃度應保持一致，使鍋爐處在最佳的燃燒狀態(tài)。因此，在線檢測鍋爐一次風煤粉濃度，對燃煤電廠的安全經濟運行是至關重要的。但是，至今還沒有可供廣泛使用的一次風煤粉濃度在線測量裝置，是國內外長期未能解決的難題。我國西安熱工研究院做了大量研究工作，取得了一些科研成果，提供了一種鍋爐一次風煤粉濃度在線測量方法和測量裝置。該方法是測量一次風的流量和一次風的溫度，用計算熱量平衡的方法計算出一次風的煤粉濃度。西安熱工研究院的這種測量裝置，只適用于有煤粉倉的燃燒系統(tǒng)，不能用于直吹式燃燒系統(tǒng)。該測量裝置系統(tǒng)比較復雜。一次風流量的測量誤差及溫度測量誤差，都影響一次風煤粉濃度測量的精度。應用熱量平衡的測量方法反應遲緩，不能迅速反應煤粉濃度的變換，西安熱工研究院的一次風煤粉濃度在線測量裝置至今未能廣泛應用。我國目前發(fā)電裝機容量已有10億千瓦，未來五年還要增加5億千瓦，其中70%以上是燃煤電廠，每年發(fā)電廠燃煤數(shù)十億噸。一次風的煤粉濃度過大或過小都直接影響鍋爐安全經濟運行，因此，迫切需要造價低、測量準確的鍋爐一次風煤粉濃度在線測量裝置。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有的鍋爐一次風煤粉濃度在線測量裝置缺乏、造價高、測量精度低等問題，為了確保鍋爐安全經濟運行，提供一種結構簡單、造價低、測量準確的鍋爐一次風煤粉濃度在線測量裝置。本發(fā)明的技術方案是鍋爐一次風煤粉濃度在線測量裝置包括光纖束、鋼管、一個或二個采樣頭、光源盒、光電池盒和兩個密封組件，光纖束垂直穿設在一次風管道上，且光纖束的兩端穿過一次風管道，鋼管套裝在光纖束上，且鋼管的內壁與光纖束之間通過耐熱膠膠結，當采樣頭的數(shù)量為一個時，采樣頭沿軸向開有煤粉通過孔，采樣頭的兩側沿徑向各開有一個采樣頭固定槽， 鋼管固裝在采樣頭兩側的采樣頭固定槽上，且采樣頭位于光纖束的中部，當采樣頭的數(shù)量為兩個時，每個采樣頭均沿軸向開有煤粉通過孔，每個采樣頭的兩側沿徑向各開有一個采樣頭固定槽，鋼管分別固裝在采樣頭兩側的采樣頭固定槽上，且兩個采樣頭并列位于光纖束的中部，一次風管道與鋼管的交匯處外部各設有一個密封組件，鋼管的一端設有光源盒， 鋼管的另一端設有光電池盒，所述光源盒包括光源盒端板、光源盒盒蓋、光源盒外殼、光源盒卡頭、光源盒金屬罩、電發(fā)光元件和光源盒絕緣板，光源盒端板與鋼管一端的端部螺紋連接，光源盒金屬罩固裝在與鋼管相對一側的光源盒端板上，電發(fā)光元件固裝在光源盒絕緣板的中部，光源盒絕緣板通過螺栓分別固裝在光源盒金屬罩和光源盒端板上，電發(fā)光元件密封在光源盒金屬罩內，電發(fā)光兀件發(fā)出的光束正對鋼管內的光纖束，光源盒外殼設置在光源盒端板上，光源盒盒蓋的中部開有電源線引入口，光源盒盒蓋蓋裝在光源盒外殼的開口端，光源盒卡頭設置在電源線引入口內，所述光電池盒包括光電池盒端板、光電池盒盒蓋、光電池盒外殼、光電池盒卡頭、光電池盒金屬罩、光電池和光電池盒絕緣板，光電池盒端板與鋼管另一端的端部螺紋連接，光電池盒金屬罩固裝在與鋼管相對一側的光電池盒端板上，光電池固裝在光電池盒絕緣板的中部，光電池盒絕緣板通過螺栓分別固裝在光電池盒金屬罩和光電池盒端板上，光電池密封在光電池盒金屬罩內，且光電池的中心正對鋼管內的光纖束的中心，光電池盒外殼設置在光電池盒端板上，光電池盒盒蓋的中部開有輸出信號引出口，光電池盒盒蓋蓋裝在光電池盒外殼的開口端，光電池盒卡頭設置在輸出信號引出口內。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有以下效果1.本發(fā)明電發(fā)光元件發(fā)出的光束通過光纖束、采樣頭傳輸?shù)焦怆姵睾袃龋蓸宇^的煤粉濃度直接影響著光電池接收光信號的強度， 煤粉濃度的變化導致光電池輸出電路電壓的變化，將輸出電壓隨時間的變化關系輸出到儀表和計算機上，便可在線顯示一次風的煤粉濃度，實現(xiàn)了直接測量一次風煤粉濃度，測量精度和靈敏度高。實際生產過程中，通過監(jiān)測和調控煤粉濃度，有效的保證了鍋爐的安全經濟運行。2.本發(fā)明結構簡單，生產制造容易，成本低。3本發(fā)明對一次管道的直管段的長度沒有要求，安裝位置容易滿足。4.本發(fā)明工作可靠，維修工作量少。5.本發(fā)明尤其適用于有煤粉倉和無煤粉倉(直吹式)燃燒系統(tǒng)的一次風煤粉濃度在線測量。


圖I是本發(fā)明帶有一個采樣頭的主視圖；圖2是圖I在A-A處的剖視圖；圖3密封組件的放大圖；圖4是光源盒的放大圖；圖5是光電池盒的放大圖；圖6是本發(fā)明帶有兩個采樣頭的主視圖；圖7是本發(fā)明光電池盒內輸出電壓信號的電路圖(圖中所示的電源為光電池)。
具體實施例方式具體實施方式
一結合圖I-圖7說明本實施方式,本實施方式包括光纖束2、鋼管 3、一個或二個采樣頭5、光源盒7、光電池盒8和兩個密封組件6，光纖束2垂直穿設在一次風管道I上，且光纖束2的兩端穿過一次風管道I，鋼管3套裝在光纖束2上，且鋼管3的內壁與光纖束2之間通過耐熱膠膠結，當采樣頭5的數(shù)量為一個時，采樣頭5沿軸向開有煤粉通過孔5-1，采樣頭5的兩側沿徑向各開有一個采樣頭固定槽5-2，鋼管3固裝在采樣頭5兩側的采樣頭固定槽5-2上，且采樣頭5位于光纖束2的中部，當采樣頭5的數(shù)量為兩個時，每個采樣頭5均沿軸向開有煤粉通過孔5-1，每個采樣頭5的兩側沿徑向各開有一個采樣頭固定槽5-2，鋼管3分別固裝在采樣頭5兩側的采樣頭固定槽5-2上，且兩個采樣頭5并列位于光纖束2的中部，一次風管道I與鋼管3的交匯處外部各設有一個密封組件6，鋼管3的一端設有光源盒7，鋼管3的另一端設有光電池盒8，所述光源盒7包括光源盒端板7-1、光源盒盒蓋 7-2、光源盒外殼7-3、光源盒卡頭7-4、光源盒金屬罩7-5、電發(fā)光元件7_6和光源盒絕緣板 7-7，光源盒端板7-1與鋼管3 —端的端部螺紋連接，光源盒金屬罩7-5固裝在與鋼管3相對一側的光源盒端板7-1上，電發(fā)光元件7-6固裝在光源盒絕緣板7-7的中部，光源盒絕緣板7-7通過螺栓分別固裝在光源盒金屬罩7-5和光源盒端板7-1上，電發(fā)光元件7-6密封在光源盒金屬罩7-5內，電發(fā)光兀件7-6發(fā)出的光束正對鋼管3內的光纖束2,光源盒外殼
7-3設置在光源盒端板7-1上，光源盒盒蓋7-2的中部開有電源線引入口7-2-1，光源盒盒蓋7-2蓋裝在光源盒外殼7-3的開口端，光源盒卡頭7-4設置在電源線引入口 7-2-1內，所述光電池盒8包括光電池盒端板8-1、光電池盒盒蓋8-2、光電池盒外殼8-3、光電池盒卡頭
8-4、光電池盒金屬罩8-5、光電池8-6和光電池盒絕緣板8-7，光電池盒端板8_1與鋼管3 另一端的端部螺紋連接，光電池盒金屬罩8-5固裝在與鋼管3相對一側的光電池盒端板8-1 上，光電池8-6固裝在光電池盒絕緣板8-7的中部，光電池盒絕緣板8-7通過螺栓分別固裝在光電池盒金屬罩8-5和光電池盒端板8-1上,光電池8-6密封在光電池盒金屬罩8-5內， 且光電池8-6的中心正對鋼管3內的光纖束2的中心，光電池盒外殼8-3設置在光電池盒端板8-1上，光電池盒盒蓋8-2的中部開有輸出信號引出口 8-2-1，光電池盒盒蓋8-2蓋裝在光電池盒外殼8-3的開口端，光電池盒卡頭8-4設置在輸出信號引出口 8-2-1內。本實施方式的耐高溫密封膠為350°C高溫密封膠，生產廠家為南京神童特種玻璃技術有限公司、濟南佰盛玻璃技術有限公司、廣州市耐力環(huán)保科技有限公司、北京奧宇可鑫機械零件修理集團公司和廣州恒榮特種玻璃有限公司等。本實施方式的電發(fā)光元件7-6固裝在光源盒絕緣板7-7上，所述的電發(fā)光元件7-6 為發(fā)光二級管，發(fā)光二級管由穩(wěn)壓直流電源供電，同時，在光源盒絕緣板7-7的外平面上固定有多個接線端子。本實施方式的光源盒金屬罩7-5為鋁制光源盒金屬罩。本實施方式的光電池盒外殼8-3為鋼制光電池盒外殼。本實施方式的光電池盒金屬罩8-5為鋁制光電池盒金屬罩。本實施方式的光電池盒絕緣板8-7采用電工樹脂板制作，絕緣效果好。本實施方式的光電池8-6固裝在光電池盒絕緣板8-7的中部，光電池盒絕緣板8_7 外平面上固定電阻IVRpR2和多個接線端子，光電池8-6接收通過光纖束2投射的光，光電池8-6輸出的光電流通過猛銅電阻RtI,銅電阻R1和可調電阻R2,電阻Rtl兩端電壓作為本發(fā)明的輸出電壓信號。本實施方式的兩個采樣頭5之間的中心距是一次風管道I內徑的三分之一。
具體實施方式
二 結合圖4-圖5說明本實施方式，本實施方式的光源盒外殼7-3 的圓周壁上開有多個通風孔7-3-1，光電池盒外殼8-3的圓周壁上開有多個通風孔8-3-1。如此設置，通風效果好。其它組成和連接關系與具體實施方式
一相同。本實施方式的光源盒外殼7-3的圓周壁上均布2周通風孔7-3-1，光電池盒外殼
8-3的圓周壁上均布2周通風孔8-3-1。
具體實施方式
三結合圖4說明本實施方式，本實施方式的所述光源盒絕緣板7-7 為樹脂絕緣板。如此設置，光源盒絕緣板7-7采用電工樹脂板制作，絕緣效果好。其它組成和連接關系與具體實施方式
一或二相同。
具體實施方式
四結合圖2和圖3說明本實施方式，本實施方式的所述煤粉濃度在線測量裝置還包括防磨套管4，防磨套管4套裝在鋼管3上，且一次風管道I與防磨套管4 的交匯處各設有一個密封組件6。如此設置，有效的保護鋼管3在使用過程中不被磨損，延長了鋼管3的使用壽命。其它組成和連接關系與具體實施方式
三相同。
具體實施方式
五結合圖2和圖3說明本實施方式，本實施方式的防磨套管4為合金套管或陶瓷套管。如此設置，防磨效果好。其它組成和連接關系與具體實施方式
四相同。
具體實施方式
六結合圖I和圖3說明本實施方式，本實施方式的每個密封組件6 均包括密封墊6-1、法蘭6-2、鋼套6-3、螺帽6-4、鋼環(huán)6_5和密封填料6_6，法蘭6_2固裝在一次風管道I且與光纖束2的交匯處的一次風管道I上，密封墊6-1設置在一次風管道I與法蘭6-2之間，鋼套6-3套裝在防磨套管4的外壁上，且鋼套6-3的內壁上部設有凹槽，密封填料6-6設置在鋼套6-3上部的凹槽內，且密封填料6-6位于鋼套6-3與防磨套管4之間，鋼環(huán)6-5通過螺帽6-4將鋼套6-3和密封填料6-6固定。如此設置，更加牢固的將光纖束和采樣頭密封固定在一次風管道上。其它組成和連接關系與具體實施方式
一或四相同。
具體實施方式
七結合圖2說明本實施方式，本實施方式的所述在線測量裝置還包括防磨片9，防磨片9的大小和形狀與采樣頭5端部的大小和形狀相匹配，防磨片9固裝在采樣頭5的迎風面。如此設置，有效的提高了采樣頭的使用壽命。其它組成和連接關系與具體實施方式
六相同。
具體實施方式
八結合圖2說明本實施方式，本實施方式的防磨片9為合金防磨片或陶瓷防磨片。如此設置，防磨效果好。其它組成和連接關系與具體實施方式
七相同。本發(fā)明的工作過程是電發(fā)光兀件(即發(fā)光二極管)由直流穩(wěn)壓電源供電，發(fā)出一定強度的光束，光束通過光纖，穿過采樣頭的中心孔及采樣頭另一端的光纖束，投射在光電池上，當沒有一次風通過采樣頭的中心孔時，光電池輸出較大的光電流；當有一次風流過采樣頭的中心孔時，由于煤粉顆粒通過采樣頭的中心孔，減小了投射在光電池的光的強度，光電池輸出的光電流減??；隨著一次風煤粉濃度變化，光電流隨之變化，煤粉濃度與光電流有函數(shù)關系，光電池輸出的光電流通過Re、R1^ R2三個電阻，R0電阻兩端的電壓接入儀表和計算機，即可測量并顯示出一次風的煤粉濃度，其中=R1用于光電池環(huán)境溫度補償，R2用于調節(jié)光電流設定值，即煤粉濃度為零時，R0電阻兩端電壓為設定值。
權利要求
1.一種鍋爐一次風煤粉濃度在線測量裝置，其特征在于所述在線測量裝置包括光纖束(2)、鋼管(3)、一個或二個采樣頭(5)、光源盒(7)、光電池盒(8)和兩個密封組件(6)， 光纖束(2)垂直穿設在一次風管道(I)上，且光纖束(2)的兩端穿過一次風管道(1)，鋼管 ⑶套裝在光纖束⑵上，且鋼管⑶的內壁與光纖束⑵之間通過耐熱膠膠結，當采樣頭(5)的數(shù)量為一個時，采樣頭(5)沿軸向開有煤粉通過孔(5-1)，采樣頭(5)的兩側沿徑向各開有一個采樣頭固定槽(5-2)，鋼管(3)固裝在采樣頭(5)兩側的采樣頭固定槽(5-2)，且采樣頭(5)位于光纖束(2)的中部，當采樣頭(5)的數(shù)量為兩個時，每個采樣頭(5)均沿軸向開有煤粉通過孔(5-1)，每個采樣頭(5)的兩側沿徑向各開有一個采樣頭固定槽(5-2)，鋼管(3)分別固裝在采樣頭(5)兩側的采樣頭固定槽(5-2)上， 且兩個采樣頭(5)并列位于光纖束(2)的中部，一次風管道(I)與鋼管(3)的交匯處外部各設有一個密封組件￠)，鋼管(3)的一端設有光源盒(7)，鋼管(3)的另一端設有光電池盒(8)，所述光源盒(7)包括光源盒端板 (7-1)、光源盒盒蓋(7-2)、光源盒外殼(7-3)、光源盒卡頭(7-4)、光源盒金屬罩(7_5)、電發(fā)光元件(7-6)和光源盒絕緣板(7-7)，光源盒端板(7-1)與鋼管(3) —端的端部螺紋連接， 光源盒金屬罩(7-5)固裝在與鋼管(3)相對一側的光源盒端板(7-1)上，電發(fā)光元件(7-6) 固裝在光源盒絕緣板(7-7)的中部，光源盒絕緣板(7-7)通過螺栓分別固裝在光源盒金屬罩(7-5)和光源盒端板(7-1)上，電發(fā)光兀件(7-6)密封在光源盒金屬罩(7-5)內，電發(fā)光元件(7-6)發(fā)出的光束正對鋼管(3)內的光纖束(2)，光源盒外殼(7-3)設置在光源盒端板(7-1)上，光源盒盒蓋(7-2)的中部開有電源線引入口(7-2-1)，光源盒盒蓋(7-2)蓋裝在光源盒外殼(7-3)的開口端，光源盒卡頭(7-4)設置在電源線引入口(7-2-1)內，所述光電池盒(8)包括光電池盒端板(8-1)、光電池盒盒蓋(8-2)、光電池盒外殼(8-3)、光電池盒卡頭(8-4)、光電池盒金屬罩(8-5)、光電池(8-6)和光電池盒絕緣板(8-7)，光電池盒端板 (8-1)與鋼管(3)另一端的端部螺紋連接，光電池盒金屬罩(8-5)固裝在與鋼管(3)相對一側的光電池盒端板(8-1)上，光電池(8-6)固裝在光電池盒絕緣板(8-7)的中部，光電池盒絕緣板(8-7)通過螺栓分別固裝在光電池盒金屬罩(8-5)和光電池盒端板(8-1)上，光電池(8-6)密封在光電池盒金屬罩(8-5)內，且光電池(8-6)的中心正對鋼管(3)內的光纖束(2)的中心，光電池盒外殼(8-3)設置在光電池盒端板(8-1)上，光電池盒盒蓋(8-2)的中部開有輸出信號引出口(8-2-1)，光電池盒盒蓋(8-2)蓋裝在光電池盒外殼(8-3)的開口端，光電池盒卡頭(8-4)設置在輸出信號引出口(8-2-1)內。
2.根據(jù)權利要求I所述的鍋爐一次風煤粉濃度在線測量裝置，其特征在于光源盒外殼(7-3)的圓周壁上開有多個通風孔(7-3-1)，光電池盒外殼(8-3)的圓周壁上開有多個通風孔(8-3-1)。
3.根據(jù)權利要求I或2所述的鍋爐一次風煤粉濃度在線測量裝置，其特征在于所述光源盒絕緣板(7-7)為樹脂絕緣板。
4.根據(jù)權利要求3所述的鍋爐一次風煤粉濃度在線測量裝置，其特征在于所述煤粉濃度在線測量裝置還包括防磨套管(4)，防磨套管(4)套裝在鋼管(3)上，且一次風管道(I)與防磨套管(4)的交匯處各設有一個密封組件(6)。
5.根據(jù)權利要求4所述的鍋爐一次風煤粉濃度在線測量裝置，其特征在于防磨套管(4)為合金套管或陶瓷套管。
6.根據(jù)權利要求I或4所述的鍋爐一次風煤粉濃度在線測量裝置，其特征在于所述每個密封組件(6)均包括密封墊(6-1)、法蘭(6-2)、鋼套(6-3)、螺帽(6-4)、鋼環(huán)(6-5)和密封填料￠-6)，法蘭￠-2)固裝在一次風管道(I)且與光纖束(2)的交匯處的一次風管道⑴上，密封墊(6-1)設置在一次風管道⑴與法蘭(6-2)之間，鋼套(6-3)套裝在防磨套管⑷的外壁上，且鋼套(6-3)的內壁上部設有凹槽，密封填料(6-6)設置在鋼套(6-3) 部的凹槽內，且密封填料(6-6)位于鋼套(6-3)與防磨套管(4)之間，鋼環(huán)(6-5)通過螺帽 (6-4)將鋼套(6-3)和密封填料(6-6)固定。
7.根據(jù)權利要求6所述的鍋爐一次風煤粉濃度在線測量裝置，其特征在于所述在線測量裝置還包括防磨片(9)，防磨片(9)的大小和形狀與采樣頭(5)端部的大小和形狀相匹配，防磨片(9)固裝在采樣頭(5)的迎風面。
8.根據(jù)權利要求7所述的鍋爐一次風煤粉濃度在線測量裝置，其特征在于防磨片(9) 為合金防磨片或陶瓷防磨片。
全文摘要
鍋爐一次風煤粉濃度在線測量裝置，它涉及一種煤粉濃度在線測量裝置。本發(fā)明為解決現(xiàn)有的鍋爐一次風煤粉濃度存在在線測量裝置缺乏、造價高、測量精度低等問題。本發(fā)明的光纖束垂直穿設在一次風管道上，鋼管套裝在光纖束上，采樣頭沿軸向開有煤粉通過孔，采樣頭的兩側沿徑向各開有一個采樣頭固定槽，鋼管固裝在采樣頭兩側的采樣頭固定槽上，且采樣頭位于光纖束的中部，一次風管道與鋼管的交匯處各設有一個密封組件，鋼管的一端設有光源盒，鋼管的另一端設有光電池盒。本發(fā)明尤其適用于有煤粉倉和無煤粉倉燃燒系統(tǒng)的一次風煤粉濃度在線測量。
文檔編號G01N15/06GK102590055SQ201210027480
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月8日 優(yōu)先權日2012年2月8日
發(fā)明者劉雅琴, 楊卓清, 楊英姿, 楊英杰 申請人:楊英杰