专利名称：全截面式微波衰减法飞灰残碳量测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型提出的是一种全截面式微波衰减法飞灰残碳量测量装置，对锅炉飞灰中的含碳量实现在线检测。属电子测控的自动在线检测技术领域。
背景技术：
在锅炉运行中飞灰含碳量一直采用锅炉负荷、煤量煤质、煤粉细度、烟气氧量等运行参数和数据进行间接控制。这种控制方式受多种因素的影响，如运行经验、管理要求、设备状态、煤质变化等。无法在运行中实现对飞灰含碳量进行直观的、数字化的控制和调整。目前对飞灰含碳量的定量测量一般采用“化学灼烧失重法”，这是一种离线的实验室分析方法，这种方法虽有其精度高的特点，但因受灰样采集、样品代表性、分析时间滞后等因素影响，导致测量的结果不能及时准确地反映当前的锅炉燃烧的工况，对锅炉燃烧的控制和燃烧调整的指导缺乏实时性。或者是在现场应用中，有一种测量式的实时在线的检测产品已投入了使用，但是其测量系统因受烟道飞灰高温潮湿的原因(一般是130~190℃)，导致系统虽理论上可行，实际应用上可靠性不高，容易产生测量管道的堵灰，需要大量的人工维护。同时采样点的单一性也意味着灰样代表性不足，检测到的数据与真实结果之间误差较大。最近有了一种非测量式的测碳系统，在可靠性上有所增加，但是存在的问题是，信号处理部分为单片机结构，不能清晰地实现信号的历史查询、追忆、打印和网络化，也没有形成指导燃烧的反馈。
发明内容
本实用新型的目的在于针对上述存在的缺陷，提出一种全截面式微波衰减法飞灰残碳量测量装置，在锅炉烟道的全截面上，利用微波衰减法，采用双测量单元直接测量飞灰的残余含碳量，对锅炉飞灰中的含碳量实现在线检测，以控制和优化锅炉燃烧，降低发电煤耗，提高“竟价上网”能力以及粉煤灰综合利用。本实用新型的技术解决方案其结构是由双测量单元、电子柜以及含液晶显示器、P4研华工控机、彩色激光打印机的机柜组成，双测量单元中的双发射器、双接收器分别通过特殊涂层波导管与电子柜中的衰减器、检波器相接，电子柜中的双偶合器分别通过电缆与机柜中的P4研华工控机内的AD和DA卡件相接；电子柜中的衰减器依次与隔离器、微波源相接；电子柜中的检波器与双偶合器相接。本实用新型的优点从根本上解决了测量代表性问题，真正做到了对飞灰含碳量的实时在线测量，并能利用双测量单元实现自动校正和监测，同时，全烟道的灰样采集方法没有测量、留灰、返吹的过程，永不会发生堵灰，使装置的可靠性大大增加，维护量大大降低。
附图1是本实用新型的结构示意图。
附图2是双测量单元示意图。
附图3是测量原理框图。
附图4电原理框图。(所涉及的部件是现有技术)。
图中的1是双测量单元、2是接收器、3是发射器、4是检波器、5是偶合器、6是特殊涂层波导管、7是微波源、8是隔离器、9是衰减器、10是电子柜、11是液晶显示器(现有技术)、12是P4研华工控机(现有技术)、13是彩色激光打印机(现有技术)、14是烟道截面、15是网络接口、16是机柜、17是电缆，18是微波，19是取灰留样器、20是云母膜片，21是地址寄存器，22是状态寄存器，23是数据缓冲器，24是逻辑寄存器，25是中断寄存器，26是1K数据存贮单元，27是12位的A/D寄存器，28是AD控制器，29是程序增益控制器，30是数据MUX，31是RAM，32是通道逻辑，33是模拟量输入，34是开关量输出，35是开关量输入，36是DA输出，37是自陷逻辑，38是8254芯片，39是驱动器，40是频率控制器，41是状态控制逻辑，42是数据总线。
具体实施方式
对照图1，由双测量单元1、电子柜10以及含液晶显示器11、P4研华工控机12、彩色激光打印机13的机柜16组成，双测量单元1中的双发射器3、双接收器2分别通过特殊涂层波导管6与电子柜10中的衰减器9、检波器4相接，电子柜10中的双偶合器5分别通过电缆17与机柜16中的P4研华工控机12内的AD和DA卡件相接；电子柜10中的衰减器9依次与隔离器8、微波源7相接；电子柜10中的检波器4与双偶合器5相接。工控机12是系统的核心，在运行系统软件的情况下，由AD和DA卡件发出测量频率和测量功率的控制信号经电缆17传送至微波源7，微波源7发出符合功率的波，经隔离器8隔离，经衰减器9衰减后，由特殊涂层的波导管6送到发射器3，经发射器发射具有能量A的微波，微波穿透测量对象飞灰，飞灰中的碳元素必然吸收一定量的微波B，对称的接收器2将接收到具有能量A-B的微波，由特殊涂层波导管6送到检波器4，检波器4将其调理成模拟量信号，由偶合器5偶合后，经电缆17传送到工控机12，再由工控机内的AD和DA卡件完成信号处理，在软件的计算控制下，实现存贮、显示、查询、打印、报警、网络传输、信息反馈等。
对照附图2，有微波信号发射器3、接收器2、微波源7、检波器4、偶合器5、衰减器9、隔离器8、特殊涂层波导管6(由华东电力中试所对外出售的部件成品)，本实用新型组合了以上部件构成了双测量单元，由同一个微波源7同时发出发射信号，通过特殊涂层波导管6同时传送到两个发射口，由接收器2接收到数据其中第一个测量是主采样数据，第二次测量数据和第一次的数据做对比，然后由软件上进行自动校正，如果发现前后两个数据相差过大，将会舍弃这一组数据，设计双测量的主要原因是锅炉烟道内结构比较复杂，灰质分布不均匀，常常会有大的结焦物质流过。
由微波源7发出的微波，经特殊涂层波导管6送到发射器3，发出大约为90GHz±75MHz的正弦微波(微波)，接收器2的主要作用是接收已被吸收过的或称之为衰减的波，通常缩小至1/3~2/3，经特殊涂层波导管6送到电子柜10。同时图2中，还有一个测量留灰的小管道，该管道是独立安装的，与整个测量系统没有任何连接，它的功能是抽取烟道中的飞灰，可以供电厂实验室化验后，与测量系统的测量数据做分析验证用。
对照图3，微波源7发出一定功率的波，经隔离器8隔离，使波的能量维持在一定范围，没有毛刺，经衰减器9衰减后，达到控制信号要求的功率，由特殊涂层的波导管6送至发射器3，接收器2接收后，由特殊涂层波导管6送到检波器4，检波器4将其调理成模拟量信号4-20毫安，由偶合器5偶合后，经电缆17传送到机柜16，机柜16内主要有工控机12、液晶彩显11、打印机13、接口端子等。接口端子用来接入电缆信号，信号预处理模块使用研华的PCL-818L板卡、测量校验及自检模块使用研华的PCL-730和728板卡、电源模块使用朝阳±24V、机柜符合防护等级IP50。
性能指标测量范围0～30％(含碳量)，测量误差±0.3％(含碳量在0～8％时)，±0.5％(含碳量在8～15％时)，＜1.5％(含碳量＞15％时)，检测频率30秒(可设置范围5～60秒)，系统响应时间＜20ms，历史数据保留时间12个月，电源功耗600W 220V/AC，输出信号4～20mA/2路隔离的含碳量信号，2路结点信号(自检与含碳量越限报警)，通信接口符合RS-485标准，工作温度机柜0℃～50℃，电子柜-20℃～50℃，测量单元-30℃～190℃。
软件用到了几种方法全截面测量法，系统每次测量一个截面，做为“实时含碳量值”，应用微积分的原理，把他们叠加起来，某一段的含碳量就做为“平均含碳量值”。微波衰减法，微波经介质层传输后的功率可表示为P＝P0exp(-2γI)(式中P0---输入功率I---介质层厚度γ---传播常数)系统直接以整个烟道为测量对象，烟道宽度即为介质层厚度I。传播常数γ决定于飞灰成份，石墨碳具有导电性，其介电常数较大，损耗大，当飞灰中含碳量越高，混合物介电常数就大，损耗也大。软件组成，采用面向对象的结构化程序设计方法，在Windows平台下，用Visual C++程序设计语言编制，并使用液晶显示器予以显示，必要时可以对界面进行打印。系统编制了燃烧优化的简析模型，并通过DCS接入了电站的总功率和一次风量两个关键信号，结合当前采集的飞灰含碳量，提出了调整锅炉燃烧的指导数据，从而达到理论性地调整最佳风煤比，降低发电成本。
权利要求1.全截面式微波衰减法飞灰残碳量测量装置，其特征是由双测量单元(1)、电子柜(10)以及含液晶显示器(11)、P4研华工控机(12)、彩色激光打印机(13)的机柜(16)组成，双测量单元(1)中的双发射器(3)、双接收器(2)分别通过特殊涂层波导管(6)与电子柜(10)中的衰减器(9)、检波器(4)相接，电子柜(10)中的双偶合器(5)分别通过电缆(17)与机柜(16)中的P4研华工控机(12)内的AD和DA卡件相接；电子柜(10)中的衰减器(9)依次与隔离器(8)、微波源(7)相接；电子柜(10)中的检波器(4)与双偶合器(5)相接。
专利摘要本实用新型提出的是一种全截面式微波衰减法飞灰残碳量测量装置，对其结构是由双测量单元、电子柜以及含液晶显示器、P4研华工控机、彩色激光打印机的机柜组成，双测量单元中的双发射器、双接收器分别通过特殊涂层波导管与电子柜中的衰减器、检波器相接，电子柜中的双偶合器分别通过电缆与机柜中的P4研华工控机内的AD和DA卡件相接；电子柜中的衰减器依次与隔离器、微波源相接；电子柜中的检波器与双偶合器相接。本实用新型的优点从根本上解决了测量代表性问题，真正做到了对飞灰含炭量的实时在线测量，并能利用双测量单元实现自动校正和监测，同时，全烟道的灰样采集方法没有测量、留灰、返吹的过程，永不会发生堵灰，使装置的可靠性大大增加，维护量大大降低。
文档编号G01N22/00GK2638059SQ0327798
公开日2004年9月1日 申请日期2003年8月25日 优先权日2003年8月25日
发明者陆宇平, 侯建波 申请人:深圳市国电电力设备有限公司