专利名称：风粉流速在线监测系统以及风粉在线监测系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及能源和环保领域，特别是涉及风粉在线监测系统，具体来说涉及一种风粉流速在线监测系统，该风粉流速在线监测系统适用于监测直吹式锅炉中一次风管内的风粉混合物的流速，本发明还涉及一种风粉在线监测系统，该风粉在线监测系统适用于同时监测直吹式锅炉中一次风管内的风粉混合物的流速和煤粉的浓度。
背景技术：
一次风管指同时供应风和煤粉的风管，二次风管指仅仅供应风的风管。直吹式锅炉指由一次风将煤粉直接吹入炉膛的锅炉。如本领域普通技术人员所公知的，在电站锅炉燃烧过程中，锅炉的燃烧工况和燃烧效率受到下述因素的直接影响一次风管内的速度(即，一次风速，是指一次风管内风粉混合物的流速)和风量(一次风量)，每个燃烧器的煤粉流量及风和煤粉之间的比例。在运行中，电站锅炉经常会产生以下现象飞灰可燃物含量高，炉膛内部结焦，燃烧器烧坏及燃烧不稳等，以上现象除了与燃烧器，炉膛结构有关外，还与各燃烧器的一次风量、煤粉浓度有着很大的关系。虽然炉膛内过剩空气系数被调整在允许的范围内，但是对于某一个或多个燃烧器来讲，风量和粉量的配比不一定在合理的范围内。
如果某个燃烧器的煤粉浓度和风量不均或比例偏离正常范围，将导致不完全燃烧，炉效降低，并且会产生以上的问题；此外，如果一次风管的风速与煤粉浓度控制不当，极易造成锅炉一次风管道的堵管或自燃，严重情况下可能引起锅炉灭火。
因此调整好每个燃烧器的风量和煤粉浓度及其之间的比例，将有利于完全燃烧，并能保证炉膛内部空气动力场平衡和稳定，控制好着火点和火焰中心位置，避免局部结焦和管壁局部过热等现象，有利于提高锅炉运行效率和降低锅炉运行、维护费用。要调整一次风管内风粉混合物的流速和煤粉浓度之间的比例，首先要对其进行监测，因此，实时监测锅炉一次风管内风粉混合物的流速和煤粉浓度是非常重要的。
尽管现有技术中，提供了一些风粉在线监测系统，如中国专利公开号为CN1316646，
公开日为2001年10月10日的专利申请公开了一种电站锅炉一次风粉在线监测系统，该系统使用差压法测量风速，由于一次风管内流动的是高速含粉气流，这样的系统在解决磨损和堵塞方面有困难。
如中国专利号为ZL01107746.8，发明名称为“一种煤粉浓度的测量方法与测控装置”的专利公开了一种监测风粉浓度测控装置，该测控装置是根据输粉气流与煤粉混合前后的能量平衡，通过测量气流和煤粉混合前后的参数求得煤粉浓度。实质上，主要是根据能量守恒原理来监测的。该测控装置的缺点有1、未定因素太多，只能实现粗略测量，因而精度低；2、有较长滞后特性，给整个测量的结果造成滞后；3、因其无法测量计算磨煤机自身机械能转化为的热能的部分而无法在直吹式锅炉上应用。
但是，在现有技术中还没有提供有效的方式来实时、有效、可靠地测量运行中锅炉的一次风管中的风粉混合物的速度和煤粉浓度。因此，迫切希望有一种一次煤粉浓度在线监测系统，能实时、直接、快速提供一次风管内的风粉混合物的速度和煤粉浓度，为运行操作人员及时进行优化燃烧和调整提供依据。
实用新型内容为此，根据本实用新型的一方面，本实用新型提供一种风粉流速在线监测系统，其适用于监测直吹式锅炉中一次风管内风粉混合物的流速，所述风粉流速在线监测系统包括信号源，其用于提供基准微波信号；一个带有第一发射端的上游微波发射器，其设置在所述一次风管内，与所述信号源相连接，用于在所述一次风管内激励所述基准微波信号；一个带有第一接收端的上游接收传感器，其设置在所述一次风管内，所述第一接收端与所述第一发射端设置在一次风管的同一横截面上，所述上游接收传感器用于接收所述上游微波发射器激励的所述基准微波信号经所述一次风管内的风和煤粉衰减之后的第一信号；一个带有第二发射端的下游微波发射器，其设置在所述一次风管内，与所述信号源相连接，所述第一发射端与所述第二发射端之间相距一个300mm-700mm的距离，所述下游微波发射器用于在所述一次风管内激励所述基准微波信号；一个带有第二接收端的下游接收传感器，其设置在所述一次风管内，所述第二接收端与所述第二发射端设置在一次风管的同一横截面上，所述下游接收传感器用于接收所述下游微波发射器激励的所述基准微波信号经所述一次风管内的风和煤粉衰减之后的第二信号；以及信号处理单元，其与所述上游接收传感器和所述下游接收传感器相连接，用于接收所述上游接收传感器和所述下游接收传感器分别收到的所述第一信号和所述第二信号，并对所述第一信号和所述第二信号进行相关处理，从而确定所述一次风管内风粉混合物的流速。
优选地，所述信号源为采用直接数字合成器(DDS)和锁相环(PLL)直接数字合成的微波频率源，该信号源的信号稳定、功率和频率的稳定度能达到万分之一、控制精度高、易控制。
优选地，所述上游微波发射器、上游接收传感器、下游微波发射器、下游接收传感器均具有外部保护管套，所述外部保护管套是由耐高温、高抗磨的含稀土材料的材料制成的。所述上游微波发射器、上游接收传感器、下游微波发射器、下游接收传感器均可称为传感器，带有上述外部保护套管的传感器可在风管中连续使用四年以上，解决了现有技术中需要经常更换的缺点。如本领域所熟知的，所述上游微波发射器带有第一发射端，所述上游接收传感器带有第一接收端，所述下游微波发射器带有第二发射端，所述下游接收传感器带有第二接收端，所述第一发射端和所述第二发射端分别是所述上游微波发射器和所述下游微波发射器中用于发射的主要部分；所述第一接收端和所述第二接收端分别是所述上游接收传感器和所述下游接收传感器中用于接收的主要部分。
优选地，所述一次风管具有直管段，所述上游微波发射器、所述上游接收传感器、所述下游微波发射器和所述下游接收传感器均设置在所述一次风管的直管段内，这是因为直管段的流体分布均匀、流速稳定，测量数据稳定性、一致性较高。
优选地，所述上游微波发射器上游的直管段部分的长度大于等于所述一次风管直管段内直径的五倍，且所述下游接收传感器下游的直管段部分的长度大于等于所述一次风管的直管段内直径的三倍，这样的安装位置目的也是为了保证在测量区有稳定的流体介质，使得测量的数据稳定性、一致性较高。
所述上游微波发射器和所述下游微波发射器的主发射方向平行于所述一次风管直管段的管壁；所述上游接收传感器和所述下游接收传感器的主接收方向与所述上游微波发射器和所述下游微波发射器的主发射方向相垂直。这样的安装同样是为了实现测量效果的优化。
优选地，所述第一发射端与所述第二发射端之间相距一个400mm-600mm的距离；更优选地，所述第一发射端与所述第二发射端之间相距一个500mm的距离。
优选地，所述信号处理单元与所述上游接收传感器和所述下游接收传感器之间连接导线的长度不超过60米，更优选地，所述信号处理单元与接收传感器之间连接导线的长度不超过50米。这是因为微波信号的传输是有衰减的，传输距离超过60米微波信号强度衰减程度很大，难以测量。
以上所述的风粉流速在线监测系统的有益效果是所述风粉流速在线监测系统可以实时在线地监测电厂锅炉内的风粉混合物的流速，可以为运行操作人员提供真实准确的数据，作为优化燃烧调整的依据，可以有效解决电厂锅炉的火焰中心偏移、局部超温爆管等问题，可以提高锅炉运行的安全性，可以提前进行堵管、断粉报警，提高设备运行寿命。
根据本实用新型的另一方面，本实用新型提供一种风粉在线监测系统，其适用于监测直吹式锅炉中一次风管内风粉混合物的流速和煤粉浓度，所述风粉在线监测系统包括信号源，其用于提供基准微波信号；一个带有第一发射端的上游微波发射器，其设置在所述一次风管内，与所述信号源相连接，用于在所述一次风管内激励所述基准微波信号；一个带有第一接收端的上游接收传感器，其设置在所述一次风管内，所述第一接收端与所述第一发射端设置在一次风管的同一横截面上，所述上游接收传感器用于接收所述上游微波发射器激励的所述基准微波信号经所述一次风管内的风和煤粉衰减之后的第一信号；一个带有第二发射端的下游微波发射器，其设置在所述一次风管内，与所述信号源相连接，所述第一发射端与所述第二发射端之间相距一个300mm-700mm的距离，所述下游微波发射器用于在所述一次风管内激励所述基准微波信号；一个带有第二接收端的下游接收传感器，其设置在所述一次风管内，所述第二接收端与所述第二发射端设置在一次风管的同一横截面上，所述下游接收传感器用于接收所述下游微波发射器激励的所述基准微波信号经所述一次风管内风和煤粉衰减之后的第二信号以及所述上游微波发射器激励的所述基准微波信号经所述一次风管内风和煤粉衰减之后的第三信号；以及信号处理单元，其与所述信号源、所述上游接收传感器和所述下游接收传感器相连接，用于接收所述信号源提供的所述基准微波信号、所述上游接收传感器接收到的所述第一信号、以及所述下游接收传感器接收到的所述第二信号和所述第三信号，并对所述第一信号、所述第二信号和所述第三信号进行比较处理，从而确定所述一次风管内煤粉混合物的流速和煤粉浓度。
优选地，所述上游微波发射器、上游接收传感器、下游微波发射器、下游接收传感器均具有外部保护管套，所述外部保护管套是由耐高温、高抗磨的含稀土材料的材料制成的。所述上游微波发射器、上游接收传感器、下游微波发射器、下游接收传感器均可称为传感器，带有上述外部保护套管的传感器可在风管中连续使用四年以上，解决了现有技术中需要经常更换的缺点。如本领域所熟知的，所述上游微波发射器带有第一发射端，所述上游接收传感器带有第一接收端，所述下游微波发射器带有第二发射端，所述下游接收传感器带有第二接收端，所述第一发射端和所述第二发射端分别是所述上游微波发射器和所述下游微波发射器中用于发射的主要部分；所述第一接收端和所述第二接收端分别是所述上游接收传感器和所述下游接收传感器中用于接收的主要部分。
此风粉在线监测系统的有益效果是可以实时在线地监测电厂锅炉中风粉混合物的流速和煤粉浓度，可以为运行操作人员提供真实准确的数据，作为优化燃烧调整的依据，可以有效解决电厂锅炉的火焰中心偏移、局部超温爆管等问题，可以提高锅炉效率、节能降煤耗，可以提高锅炉运行的安全性、减少非停次数，可以提前进行堵管、断粉报警，提高设备运行寿命。
图1是本实用新型的一个实施方式的示意图； 图2是本实用新型的另一个实施方式的示意图； 图3是本实用新型进行相关法测速的运行原理的示意图； 图4是本实用新型的进行煤粉浓度监测的运行原理的示意图。
附图标记对应的组件名称 1上游接收传感器2上游微波发射器 3下游接收传感器4下游微波发射器 5一次风管 具体实施方式
如本文中所使用的，术语“稀土材料”意指含有稀土元素的合金材料。所述材料的一个例子是稀土耐磨铅青铜合金(RPH)。
越来越多的科学研究和实验证明，燃烧器的煤粉浓度和同层各燃烧器的煤粉分布对于锅炉的效率是一项重要的因素，在锅炉的运行中，各燃烧器保持最佳的风煤配比，维持各燃烧器的煤粉流量平衡，保证煤粉的均匀分配，是优化燃烧的有效途径。
从着火的热平衡来看，煤粉燃烧器的一次风率和着火过程密切相关。一次风率越大，为达到煤粉空气混合物着火所需吸收的热量就越多，达到着火点所需的时间也越长，在一次风温低时尤其如此，但同时一次风速也不能太低，以免因着火太近而将燃烧器烧坏。燃烧工况在很大程度上取决于燃料和燃烧空气的比例是否适当。因而，当燃料改变时，对空气(风)量也需作相应的调节。煤粉浓度的合适与否对锅炉效率、NOx的生成，飞灰可燃物含量都有重要的影响。
炉内煤粉的浓度对炉膛温度有直接的影响，是决定是否稳燃的关键因素之一。适当提高煤粉浓度，将有利于煤粉的着火和稳燃。化学反应起因于能起反应的各组成分子(活化分子)的有效碰撞，因此，在单位体积中有效碰撞的次数就随反应物的浓度的增大而增多，反应过程也就越迅速。所以在其他条件相同的情况下，在一定浓度范围内，化学反应速度与反应物的浓度成正比。同时，由于煤粉浓度的提高，提高了单位体积内挥发份的含量，则煤粉的着火温度下降，着火时间提前。但是，并非浓度越高越好，对具体煤中，存在一个浓度最佳值，从多次的研究试验表明，煤质越差，最佳浓度相对越高。燃用劣质煤时，煤粉中挥发物被灰分所包围，释出的阻力增大，挥发物的释热过程一直拖延至煤粉燃烧的末期，着火比较困难，使炉膛温度下降，着火延迟，煤粉燃烧不完全，燃烧效率低。煤粉浓度的高低可从以下几方面进行比较 煤粉浓度过高时，易发生煤粉堵管，不能向炉内输送煤粉，同时还会引起管内煤粉自然，烧坏输粉管。燃烧不完全，效率低、一氧化碳增加、加剧锅炉炉膛内受热面及过热器受热面的高温腐蚀。易引起炉膛及过热器的局部结焦，严重影响锅炉的安全运行。
煤粉浓度过低时，炉膛温度降低，易发生炉膛灭火，锅炉气压降低，锅炉带不上负荷，为了提高气压加大一次风(输粉管)流速，会使炉膛切圆偏移炉膛中。
煤粉及空气混合物速度的高低对锅炉的影响 当混合物速度过高时，除影响最佳浓度外，输粉管磨损加剧，燃烧器出口速度过高，燃烧滞后，造成火焰中心偏斜引起炉墙局部结焦，及炉膛尾部过热器局部超温爆管；燃尽困难，灰中含碳量以及排烟温度增加，降低锅炉效率。
当混合物速度过低时，除影响最佳浓度外，输粉管沉积的煤粉大增，稍不注意就会引起堵管，不能向锅炉继续供给煤粉；同时引起自燃，甚至煤粉管道爆炸。相应燃烧器出口混合物速度降低，煤粉大量与主气流分离，长久下去除造成耗煤量增加外，还会引起炉膛灭火打炮以及二次燃烧堵死锅炉下部出灰口。
煤粉空气混合物在锅炉燃烧器出口的速度的大小，除影响灰中含碳量外，还可成倍影响烟气中一氧化碳(CO)及氮氧化合物(NOx)，这些气体存在对炉内的高温腐蚀及过热器、省煤器的穿孔腐蚀以及环境污染有很大关系。
在电站锅炉中，直吹炉制粉系统因其管路的长度和复杂度比中储炉更加特殊，管道的布置情况不完全相同，因而造成各支管的总阻力系数不相等，这样就会导致各一次风管5中风粉混合物流速和浓度的不一致。在这样的情况下，可能会导致过量NOx的生成、碳不完全燃烧、热损失的增加，使锅炉效率下降；对于四角切圆燃烧的锅炉势必会引起炉内燃烧切圆的偏斜、燃烧工况的不稳定，以及由此可能产生的炉内结渣、燃烧传热恶化，乃至被迫停炉事故的发生。因此，采取有效的方法对各一次风管5的风速和煤粉浓度进行调平，消除各一次风管5在实际运行时风粉流动阻力不平衡，具有很重要的意义。
目前，电站锅炉制粉系统各一次风管5道的阻力调平一般都是采用冷态纯空气阻力调平法，即在冷态情况下，当纯空气流过同一层一次风管5时，在几根阻力较小的一次风管5上加开度合适的节流圈，使其与其中阻力最大的一次风管5相平衡。实质上，这样的阻力调整方法，只能保证锅炉燃烧系统同一层各一次风管5至燃烧器出口的阻力在冷态下的平衡，而不能保证实际运行时管内流过煤粉空气混合物时的阻力平衡，这样就造成锅炉在实际运行时各一次风管5中风粉流速和浓度的不一致。
以上分析表明锅炉的优化燃烧和调整都以调整风煤比为主要的手段，安装锅炉风粉在线监测系统后，即可根据测量数据进行调整，可根据锅炉的设计工况和机组负荷及时调整各风管的风煤参数，使风煤的配比达到最佳，燃烧器出口气流速度最佳，同时调整过量空气系数在允许的范围内为最小，达到优化锅炉燃烧的目的。还能有效的对断粉、堵管等故障进行预防，降低锅炉系统的事故率，保障锅炉的平稳运行。此外还能大量提高环保指标，净化电厂周围的空气。
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细的说明。
根据本实用新型的一方面，本实用新型提供一种风粉流速在线监测系统，其适用于监测直吹式锅炉中一次风管5内风粉混合物的流速，所述风粉流速在线监测系统包括信号源，其用于提供基准微波信号；一个带有第一发射端的上游微波发射器2，其设置在所述一次风管5内，与所述信号源相连接，用于在所述一次风管5内激励所述基准微波信号；一个带有第一接收端的上游接收传感器1，其设置在所述一次风管5内，所述第一接收端与所述第一发射端设置在一次风管5的同一横截面上，所述上游接收传感器1用于接收所述上游微波发射器2激励的所述基准微波信号经所述一次风管5内的风和煤粉衰减之后的第一信号；一个带有第二发射端的下游微波发射器4，其设置在所述一次风管5内，与所述信号源相连接，所述第一发射端与所述第二发射端之间相距一个300mm-700mm的距离，所述下游微波发射器4用于在所述一次风管5内激励所述基准微波信号，一个带有第二接收端的下游接收传感器3，其设置在所述一次风管5内，所述第二接收端与所述第二发射端设置在一次风管5的同一横截面上，所述下游接收传感器3用于接收所述下游微波发射器4激励的所述基准微波信号经所述一次风管5内的风和煤粉衰减之后的第二信号；以及信号处理单元，其与所述上游接收传感器1和所述下游接收传感器3相连接，用于接收所述上游接收传感器1和所述下游接收传感器3分别收到的所述第一信号和所述第二信号，并对所述第一信号和所述第二信号进行相关处理，从而确定所述一次风管5内风粉混合物的流速。
参照图1所述，其为本实用新型的一个实施方式的示意图。所述信号源为微波频率源，其用于提供基准微波信号，优选地，可采用直接数字合成器(DDS)和锁相环(PLL)直接数字合成的微波频率源，这种信号源的信号稳定、功率和频率的稳定度能达到万分之一、控制精度高、易控制。采用这种信号源，还具有技术先进、输出信号频率范围宽等优点。
所述上游微波发射器2和所述下游微波发射器4也可称为传感器，优选地，均具有外部保护套管的传感器，所述外部保护套管是由耐高温、高抗磨的含稀土材料的材料制成的，一次风管5内流动的是高速两相流体，对一般用金属制造的传感器磨损非常大，不到两个月就被磨损，而本实用新型的传感器，由于使用特殊材料制成的保护套管，能够在正常工况下使用最少四年，而且更换简单方便，更换后无须重新校对，所述上游微波发射器2和所述下游微波发射器4分别与所述信号源相连接，用于将所述信号源传送的微波信号在一次风管5内激励。
所述上游接收传感器1和所述下游接收传感器3，与所述上游微波发射器2和所述下游微波发射器4相似，也可称为传感器，优选地，均具有外部保护套管的传感器，所述外部保护套管是由耐高温、高抗磨的含稀土材料的材料制成的，一次风管5内流动的是高速两相流体，对一般用金属制造的传感器磨损非常大，不到两个月就被磨损，而本实用新型的传感器，由于使用特殊材料制成的保护套管，能够在正常工况下使用最少四年，而且更换简单方便，更换后无须重新校对。
所述上、下游微波发射器4和所述上、下游接收传感器3可以做成各种形状，例如，做成圆柱棒状、喇叭状等。如本领域人员所熟知的，所述上、下游微波发射器4和所述上、下游接收传感器3做什么形状，根据要检测的动作区域而定。另外，为了最大程度地避免磨损，圆柱棒状为较佳选择。
所述接收传感器与所述微波发射器可以集成在一起成为一个集成元件。在一实施方式中，可以设置多个此种集成元件，根据需要而将各个集成元件用作上游接收传感器1或下游接收器或上游微波发射器2或下游微波发射器4，例如设置四个集成元件，两个用作接收传感器(一个为上游接收传感器1，另一个为下游接收传感器3)，两个用作微波发射器(一个为上游微波发射器2，另一个为下游微波发射器4)。在再一实施方式中，所设置的此种集成元件中的至少一部分可以既用作接收传感器又用作微波发射器，例如设置四个此种集成元件，其中有一个元件仅仅用作接收传感器，一个仅仅用作微波发射器，其余两个既用作接收传感器，又用作微波发射器。
如本领域所熟知的，所述上游微波发射器2带有第一发射端，所述上游接收传感器1带有第一接收端，所述下游微波发射器4带有第二发射端，所述下游接收传感器3带有第二接收端，所述第一发射端和所述第二发射端分别是所述上游微波发射器2和所述下游微波发射器4中用于发射的主要部分；所述第一接收端和所述第二接收端分别是所述上游接收传感器1和所述下游接收传感器3中用于接收的主要部分。
根据本发明的一个实施方式，所述上、下游微波发射器4各为一个，所述上、下游接收传感器3各为一个，如图1所示，实质上，本实用新型可以有多个上、下游微波发射器4和多个上、下游接收传感器3，优选地，所述微波发射器和接收传感器数目相等且成对设置。当然，本领域的技术人员容易理解，微波发射器和接收传感器的数量可以不相等。
根据本实用新型，所述微波发射器和所述接收传感器均设置在所述一次风管5内，图1仅为本实用新型的一个实施方式的示意图，其并未示出所述微波发射器和所述接收传感器在一次风管5内的具体设置位置，但是应理解为所述微波发射器和所述接收传感器均设置在所述一次风管5内，与所述一次风管5内流动的煤粉相接触，由于风管的弯管段气流不均引起煤粉不均，利用直管段的均流作用可减轻煤粉分布不均的程度，所以，优选地，将微波发生器和接收传感器安装的风管的直管段，同样为了流体分布均匀，测量数据稳定性、一致性等原因，所述上游微波发射器2上游的直管段部分的长度大于等于所述一次风管5直管段内直径的五倍，且所述下游接收传感器3下游的直管段部分的长度大于等于所述一次风管5的直管段内直径的三倍，例如，所述上游微波发射器2安装在距阀门、弯头5倍以上管内径处，所述下游接收传感器3安装在距阀门、弯头3倍以上管内径处。
优选地，所述上游微波发射器2和所述下游微波发射器4的主发射方向平行于所述一次风管5直管段的管壁，也就是说，上、下游微波发射器4使所激励的所述基准微波信号沿平行所述一次风管5直管段的管壁方向传播，此处，上、下游微波发射器4的主发射方向是指上、下游微波发射器4所激励的所述基准微波信号的传播方向；所述上游接收传感器1和所述下游接收传感器3的主接收方向与所述上游微波发射器2和所述下游微波发射器4的主发射方向(即微波的传播方向)相垂直。这样是为了实现测量效果的优化。
在本实用新型的一个实施方式中，所述上、下游微波发射器4和上、下游所述接收传感器可均为圆柱棒状，所述上、下游微波发射器4和所述上、下游接收传感器3均可垂直于所述一次风管5管壁设置，且所述上游微波发射器2和所述上游接收传感器1设置在一次风管5的同一横截面上，且二者之间的夹角θ1为90°，所述下游微波发射器4和所述下游接收传感器3设置在一次风管5的同一横截面上，且二者之间的夹角θ2为90°。实质上，此时，θ1和θ2大于0度(即上游微波发射器2和上游接收传感器1，下游微波发射器4和下游接收传感器3不重叠)、小于等于180度(即上游微波发射器2和上游接收传感器1，下游微波发射器4和下游接收传感器3对侧安装)都可以，但是90°夹角的安装位置可实现测量效果的优化。所述上游微波发射2器和下游微波发射器4二者夹角为θ3为0°，即二者在一次风管5内激励微波的方向一致，均为平行于所述一次风管5的管壁。
优选地，所述第一发射端与所述第二发射端之间相距一个400mm-600mm的距离；更优选地，所述第一发射端与所述第二发射端之间相距一个500mm的距离。如本领域技术人员所熟知的，所述接收传感器的所述接收端与所述微波发射器的所述发射端之间的距离为一恒定距离，且本领域技术人员可根据需要在以上所述的范围内进行选择。在一个实施方式中，所述第一发射端与所述第二发射端之间相距一个500mm的距离。采用微波方法测量风粉混合物的流速，与一次风管5道的直径以及传感器的安装距离有很大关系，距离选择的不合适，测量精度不能保证，甚至可能无法测量，本实用新型的一次风管5道的直径以及传感器的安装距离选择合适，可以对风粉流速进行较好的测量。
当某段含粉气流流过上、下游微波发射器4和上、下游接收传感器3时，会在上、下游接收传感器3上产生与该段混合物状态(包括浓度、温度、风粉混合程度等)相关的信号。在任何时刻、不同管段含粉气流的状态都不相同，所以上、下游接收传感器3接收到的信号是随机信号，称之为流动噪声信号。此流动噪声信号是一次风管5内风粉混合物流动所产生的特征信号参数，它与温度、压力、流速、浓度有关。
所述信号处理单元，可为基于数字信号处理(DSP)的实时数据处理系统，该系统高效简洁，满足实时测量和处理的要求。所述信号处理单元与所述接收传感器连接，优选地二者距离不超过60米，更优选地，所述信号处理单元与接收传感器之间连接导线的长度不超过50米。因为微波信号传输距离超过60米之后，微波信号强度大大衰减，甚至无法测量。所述信号处理单元接收到所述接收传感器的流动噪声信号之后，将该流动噪声信号转换为数字信号，然后根据以下所述的测量风粉混合物的流速的原理进行相关处理，从而获得一次风管5内的风粉混合物的流速。
另外，如本领域技术人员所已知的，所述系统中还可以包括用于提供动力的电源单元、用于传输信号的电缆(例如，射频电缆)、用于沟通信号源与微波发射器以及沟通接收传感器与信号处理单元的信号连接单元、用于将信号输入信号处理单元的输入单元、用于连接工控机或集散控制系统(DCS)系统的接口等等，这些元件的连接方式与用途是本领域技术人员所已知的。此外，所述系统中也可以包括放置一次风管5或其它元件的装置，例如，测量控制柜等。
参见图1，其为本实用新型的一个实施方式的示意图。如图1所示的风粉速度在线监测系统包括信号源；带有第一发射端(图上未标出)的上游微波发射器2，其安装在一次风管5的直管段内，与所述信号源连接，带有第一接收端(图上未标出)的上游接收传感器1，其安装在一次风管5的直管段内，与上游微波发射器2设置在一次风管5的同一横截面上，二者夹角为90°；带有第二发射端(图上未标出)的下游微波发射器4，其安装在一次风管5的直管段内，与上游微波发射器2相距距离(例如500mm)，与所述信号源连接；带有第二接收端(图上未标出)的下游接收传感器3，其安装在一次风管5的直管段内，与下游微波发射器4设置在一次风管5的同一横截面上，二者夹角为90°；以及信号处理单元，其与所述上、下游接收传感器3相连接。
当所述风粉流速在线监测系统运转时，信号源发射微波信号，并通过例如信号连接单元、专用射频电缆将微波信号传送至上、下游微波发射器4，上、下游微波发射器4在管道内激励起微波，当某段含粉气流流过上、下游微波发射器4和上、下游接收传感器3时，会在上、下游接收传感器3上产生与该段混合物状态(包括浓度、温度、风粉混合程度等)相关的信号。在任何时刻、不同管段含粉气流的状态都不相同，所以上、下游接收传感器3接收到的信号是随机信号，称之为流动噪声信号。上、下游接收传感器3通过例如输入单元然后将测量到的一次风管5内的流动噪声信号通过专用射频电缆、信号连接单元送回到信号处理单元，例如基于DSP的实时数据处理系统，在信号处理单元内将该流动噪声信号转换为数字信号，进行相关处理，计算结果通过信号转换，送入工控室或DCS系统，即可观察到所测一次风管5内的风速。
根据本实用新型的另一方面，本实用新型提供一种风粉在线监测系统，其适用于监测直吹式锅炉中一次风管5内风粉混合物的流速和煤粉浓度，所述风粉在线监测系统包括信号源，其用于提供基准微波信号；一个带有第一发射端的上游微波发射器2，其设置在所述一次风管5内，与所述信号源相连接，用于在所述一次风管5内激励所述基准微波信号；一个带有第一接收端的上游接收传感器1，其设置在所述一次风管5内，所述第一接收端与所述第一发射端设置在一次风管5的同一横截面上，所述上游接收传感器1用于接收所述上游微波发射器2激励的所述基准微波信号经所述一次风管5内的风和煤粉衰减之后的第一信号；一个带有第二发射端的下游微波发射器4，其设置在所述一次风管5内，与所述信号源相连接，所述第一发射端与所述第二发射端之间相距一个300mm-700mm的距离，所述下游微波发射器4用于在所述一次风管5内激励所述基准微波信号；一个带有第二接收端的下游接收传感器3，其设置在所述一次风管5内，所述第二接收端与所述第二发射端设置在一次风管5的同一横截面上，所述下游接收传感器3用于接收所述下游微波发射器4激励的所述基准微波信号经所述一次风管5内风和煤粉衰减之后的第二信号以及所述上游微波发射器2激励的所述基准微波信号经所述一次风管5内风和煤粉衰减之后的第三信号；以及信号处理单元，其与所述信号源、所述上游接收传感器1和所述下游接收传感器3相连接，用于接收所述信号源提供的所述基准微波信号、所述上游接收传感器1接收到的所述第一信号、以及所述下游接收传感器3接收到的所述第二信号和所述第三信号，并对所述第一信号、所述第二信号和所述第三信号进行比较处理，从而确定所述一次风管5内煤粉混合物的流速和煤粉浓度。
所述上游微波发射器2和所述下游微波发射器4，也可称为传感器，优选地，均具有外部保护套管的传感器，所述外部保护套管是由耐高温、高抗磨的含稀土材料的材料制成的，一次风管5内流动的是高速两相流体，对一般用金属制造的传感器磨损非常大，不到两个月就被磨损，而本实用新型的传感器，由于使用特殊材料制成的保护套管，能够在正常工况下使用最少四年，而且更换简单方便，更换后无须重新校对，所述上游微波发射器2和所述下游微波发射器4分别与所述信号源相连接，用于将所述信号源传送的微波信号在一次风管5内激励。
所述上游接收传感器1和所述下游接收传感器3，与所述上游微波发射器2和所述下游微波发射器4相似，也可称为传感器，优选地，均具有外部保护套管的传感器，所述外部保护套管是由耐高温、高抗磨的含稀土材料的材料制成的，一次风管5内流动的是高速两相流体，对一般用金属制造的传感器磨损非常大，不到两个月就被磨损，而本实用新型的传感器，由于使用特殊材料制成的保护套管，能够在正常工况下使用最少四年，而且更换简单方便，更换后无须重新校对。
所述上、下游微波发射器4和所述上、下游接收传感器3可以做成各种形状，例如，做成圆柱棒状、喇叭状等。如本领域人员所熟知的，所述上、下游微波发射器4和所述上、下游接收传感器3做什么形状，根据要检测的动作区域而定。另外，为了最大程度地避免磨损，圆柱棒状为较佳选择。
所述接收传感器与所述微波发射器可以集成在一起成为一个集成元件。在一实施方式中，可以设置多个此种集成元件，根据需要而将各个集成元件用作上游接收传感器1或下游接收器或上游微波发射器2或下游微波发射器4，例如设置四个集成元件，两个用作接收传感器(一个为上游接收传感器1，另一个为下游接收传感器3)，两个用作微波发射器(一个为上游微波发射器2，另一个为下游微波发射器4)。在再一实施方式中，所设置的此种集成元件中的至少一部分可以既用作接收传感器又用作微波发射器，例如设置四个此种集成元件，其中有一个元件仅仅用作接收传感器，一个仅仅用作微波发射器，其余两个既用作接收传感器，又用作微波发射器。
如本领域所熟知的，所述上游微波发射器2带有第一发射端，所述上游接收传感器1带有第一接收端，所述下游微波发射器4带有第二发射端，所述下游接收传感器3带有第二接收端，所述第一发射端和所述第二发射端分别是所述上游微波发射器2和所述下游微波发射器4中用于发射的主要部分；所述第一接收端和所述第二接收端分别是所述上游接收传感器1和所述下游接收传感器3中用于接收的主要部分。
根据本发明的一个实施方式，所述上、下游微波发射器4各为一个，所述上、下游接收传感器3各为一个，如图2所示，实质上，本实用新型可以有多个上、下游微波发射器4和多个上、下游接收传感器3，优选地，所述微波发射器和接收传感器数目相等且成对设置。当然，本领域的技术人员容易理解，微波发射器和接收传感器的数量可以不相等。
根据本实用新型，所述微波发射器和所述接收传感器均设置在所述一次风管5内，图2仅为本实用新型的一个实施方式的示意图，其并未示出所述微波发射器和所述接收传感器在一次风管5内的具体设置位置，但是应理解为所述微波发射器和所述接收传感器均设置在所述一次风管5内，与所述一次风管5内流动的煤粉相接触，由于风管的弯管段气流不均引起煤粉不均，利用直管段的均流作用可减轻煤粉分布不均的程度，所以，优选地，将微波发生器和接收传感器安装的风管的直管段，同样为了流体分布均匀，测量数据稳定性、一致性等原因，所述上游微波发射器2上游的直管段部分的长度大于等于所述一次风管5直管段内直径的五倍，且所述下游接收传感器3下游的直管段部分的长度大于等于所述一次风管5的直管段内直径的三倍，例如，所述上游微波发射器2安装在距阀门、弯头5倍以上管内径处，所述下游接收传感器3安装在距阀门、弯头3倍以上内管径。
参见图2，其为本实用新型的另一个实施方式的示意图。如图2所示的风粉在线监测系统包括信号源；带有第一发射端(图上未标出)的上游微波发射器2，其安装在一次风管5的直管段内，与所述信号源连接；带有第一接收端(图上未标出)的上游接收传感器1，其安装在一次风管5的直管段内，与上游微波发射器2设置在一次风管5的同一横截面上，二者夹角为90°；带有第二发射端(图上未标出)的下游微波发射器4，其安装在一次风管5的直管段内，与上游微波发射器2相距固定距离(例如500mm)，与所述信号源连接；带有第二接收端(图上未标出)的下游接收传感器3，其安装在一次风管5的直管段内，与下游微波发射器4设置在一次风管5的同一横截面上，二者夹角为90°；以及信号处理单元，其与所述上、下游接收传感器3以及信号源相连接。
当所述风粉在线监测系统运转时，信号源发射微波信号，并通过例如信号连接单元、专用射频电缆将微波信号传送至上、下游微波发射器4以及信号处理单元，上、下游微波发射器4在管道内激励起微波，当某段含粉气流流过上、下游微波发射器4和上、下游接收传感器3时，会在上、下游接收传感器3上产生与该段混合物状态(包括浓度、温度、风粉混合程度等)相关的信号。在任何时刻、不同管段含粉气流的状态都不相同，所以上、下游接收传感器3接收到的信号是随机信号，称之为流动噪声信号。上、下游接收传感器3通过例如输入单元然后将测量到的一次风管5内的流动噪声信号通过专用射频电缆、信号连接单元送回到信号处理单元，例如基于DSP的实时数据处理系统，在信号处理单元内将该流动噪声信号以及信号源所发射的微波信号转换为数字信号，进行比较处理，计算结果通过信号转换，送入工控室或DCS系统，即可观察到所测一次风管5内的风粉混合物的流速和煤粉浓度。
下面具体介绍本实用新型的风粉混合物流速和煤粉浓度的测量原理。
以下是用相关法测量风粉混合物流速的原理。一次风管5中的煤粉流是典型的两相流体。对两相流体，用相关法原理进行速度测量是比较好的方法。
相关法测流速的原理是采用特定原理的传感器来获取两相流体的流动噪声信号，经相关处理后，求得离散相的平均流速。
用相关法进行速度测量的示意图如图3所示。
本系统以微波传感器来获取两相流体的流动噪声信号。4个传感器组成两组，传感器1、2分别作为上游微波发射器2和上游接收传感器1，传感器3、4分别作为下游微波发射器4和下游接收传感器3。传感器1、3作为微波发射器，用于在管道中激励微波，传感器2、4作为接收传感器，用于获取管道中的流动噪声信号。信号源用来向微波发射器输送微波信号，相关器用来对流动噪声信号进行相关处理。
图3中，当某段煤粉混合物流过传感器1、2间和传感器3、4间时，会在上、下游接收传感器3上产生与该段混合物的浓度、温度、风粉混合程度等因素相关的信号。因为在任何不同时刻、不同管段间的煤粉混合物的浓度、温度、风粉混合程度等因素不可能同时完全相同，所以接收传感器接收到的信号是随机信号，称之为流动噪声信号。但是，当L不超过某个值时，对于同一段风粉混合物(如段A)，当它分别流过传感器1、2间和传感器3、4间时，在传感器2、4上产生的信号在形式上应具有很强的相关性，但在时间上存在一个延时τ。即如果传感器2测到的信号为x(t)，则在传感器4上测到的信号为y(t)＝x(t-τ)。而延时τ就是流体流过距离L所用的时间。相关器将传感器2上的信号x(t)和传感器4上的信号y(t)＝x(t-τ)采入。当信号数量足够多时，相关器对数据进行相关处理后，就可得到延时τ。由L、τ，就可计算出流体的平均流动速度v τ＝f〔x(t)，y(t)〕 v＝L/τ 只要L选择合理，就能保证v的精度。用这种方法求得的速度只与L、τ有关，不需标定。
以下是本实用新型的煤粉浓度测量原理，参见图4，其是本实用新型的煤粉浓度测量示意图，由电磁场理论可知当在圆形管道内激励起微波，并使微波延管道方向传播时，管道内的电场强度为 E＝E0×e-αz×e-jβz α＝f1(f，ε，μ) β＝f2(f，ε，μ) 式中z为延管道方向距微波源的距离 E为延管道方向距微波源z处的电场强度 E0为管道内微波源处的电场强度 α为衰减常数，表示每单位距离电场强度振幅衰减程度 β为相位常数，表示每单位距离电场强度落后的相位 f为微波的频率 ε为管道内的介电常数 μ为管道内的磁导率 由上关系式可以看出当微波在管道内传播时，其振幅按指数规律衰减，衰减速度决定于衰减常数α。α越大，衰减越大。
衰减常数α与微波频率f、管道内的介电常数ε、磁导率μ有关。ε、μ越大，α越大。选择合适的频率f，可使α在相同的ε、μ时最大。
当管道内流过含煤粉气流时，管道内的介电常数ε和磁导率μ发生变化。煤粉浓度η越大，ε、μ越大，α越大，造成的微波衰减越大。通过测量一定频率的微波在固定间距上的衰减，就可以确定α的大小，近一步可求出ε、μ和煤粉浓度η。
这样，在一次风管5上延管道方向安装两个微波传感器，如图4所示。一个用于发射微波，称为微波发射器，另一个用于接收微波信号，称为接收传感器。信号源将微波信号送到微波发射器，用于在管道内激励微波信号；信号源同时将微波信号送到信号处理单元，作为E0。接收传感器从管道中检测衰减后的微波信号，作为E，送入信号处理单元。信号处理单元对接收到的E0、E进行处理，即可求出α、ε、μ和煤粉浓度η。计算公式为 ε＝k1×g(z，α) 公式中λ、λc为与风管相关的两个波长值 k1、k2为两个由实验确定的计算常数 实施例 以下是本实用新型的实施例。除非另外指出，以下所提及的数量和尺寸大小，均可根据需要进行改变，例如，微波发射器和接收传感器的数目、尺寸，以及其它相关设备(例如测量控制柜)的数目，尺寸，均可根据需要进行改变，这是本领域技术人员所已知的。
根据本实用新型的一个实施方式的风粉在线监测系统，其适用于监测直吹式锅炉中一次风管5内的风粉混合物的流速和煤粉的浓度，该系统可包括96支圆柱棒状传感器(包括48支微波发射器和48支接收传感器)；测量控制装置3台(每台测量控制柜例如可容纳8根一次风管5，当然在其它实施方式中也可以根据需要容纳较多或较少的风管)，；射频电缆；信号电缆；工控机。
传感器安装在一次风管5内，每根一次风管5可安装4支传感器，其中，2支为微波发射器，2支为接收传感器。在所述一次风管5上游为上游微波发射器2和上游接收传感器1，在所述一次风管5下游为下游微波发射器4和下游接收传感器3，所述上游微波发射器2与所述上游接收传感器1设置在一次风管5的同一横截面上，且二者夹角为90°，所述下游微波发射器4与所述下游接收传感器3设置在一次风管5的同一横截面上，且二者夹角为90°。所述上游微波发射器2具有第一发射端，所述上游接收传感器1具有第一接收端，所述下游微波发射器4具有第二发射端，所述下游接收传感器3具有第二接收端。所述第一发射端和所述第二发射端激励的微波信号沿平行于所述一次风管5管壁传播，所述第一接收端和所述第二接收端垂直接收所述第一发射端和所述第二发射端传播的信号。
传感器的尺寸可为长约240mm，直径45mm。传感器可采用底座螺装方式，也可采用其它本领域技术人员已知的方式。安装时先将底座焊接在一次风管5上，然后将传感器拧在底座上即可。更换、拆装非常方便。
为了保证测量准确性，传感器测点附近必须保证流态稳定。传感器可安装在一次风管5的直管段内，所述上游微波发射器2上游的直管段部分的长度大于等于所述一次风管5直管段内直径的五倍，且所述下游接收传感器3下游的直管段部分的长度大于等于所述一次风管5的直管段内直径的五倍。
传感器均具有外部保护套管，所述外部保护管套是由耐高温、高抗磨的含稀土材料的材料制成的，使传感器能连续使用多年，如4年不会被磨坏。传感器更换后，该系统可以自动校准，不需人工校准。
测量控制柜安装在一次风管5附近。每个测量控制柜可容纳8根风管。传感器与测量控制柜之间通过射频电缆连接。连接电缆长度不超过50m。电缆要尽量直线敷设，如果需拐弯，拐弯半径大于50mm，不能打死弯。
测量控制柜尺寸可为600×450×1400(mm)。其可采用底座安装方式，也可采用其它本领域技术人员已知的方式，底座高可为100mm。所有连接电缆从底座两侧进出。测量控制柜安装在靠近接收传感器的地方，以便使连接它和接收传感器的射频电缆长度小于50米。测量控制柜具备防尘防雨淋的防护能力。
测量控制柜内装有电源单元，用于提供系统动力；信号源，该信号源为采用DDS和PLL直接数字合成的微波频率源，用于通过所述上、下游微波发射器4向所述一次风管5内发射微波信号，其具有技术先进、控制精度高、易控制，输出信号频率范围宽等优点；基于DSP的数据信号处理单元，其为该系统的核心，控制信号源通过微波发射器向一次风管5道内发射微波信号；信号连接单元，用于沟通信号源与微波发射器以及沟通接收传感器与信号处理单元；输入单元(检波器)，与接收传感器联合来检测所述一次风管5内的流动噪声信号，并将该信号传出，其采用高性能微波信号检测器，它频率响应范围宽，供电电压范围宽，功耗小，输入范围大，它有高度的线性和温度稳定性。
基于DSP的数据信号处理单元控制信号源通过微波发射器向一次风管5道内发射微波信号，通过接收传感器和检波器检测管道内的流动噪声信号，将检测到的信号转换成数字信号，在DSP内进行计算处理，得到一次风管5内风粉混合物的流速和煤粉浓度。计算结果通过信号转换，送入工控机或DCS系统。
测量控制柜的供电电源可为AC220V/3A。
工控机安装在集控室。工控机通过通讯电缆与测量控制装置连接。测量结果在工控机显示。
本实用新型的在线监测系统可用于 1、实时监测锅炉各一次风管5的风速，以数字、曲线或棒图显示； 2、实时监测锅炉各一次风管5内的煤粉浓度，以数字、曲线或棒图显示； 3、对一次风管5的堵管、断粉故障进行诊断、报警。
在以上功能基础上，经过把进入各燃烧器煤粉的质量流量调整均匀。
1、调整缩孔挡板，能够把进入各燃烧器煤粉的质量流量调整均匀。
2、调整节流圈开度，保证锅炉同一层各一次风管5至燃烧器出口的阻力的热态平衡。
3、调整燃烧器的风煤比，保证在不同负荷下的优化燃烧，同时减少NOx、锅炉锈蚀和降低飞灰含碳量。
如本领域人员所已知的，本实用新型的在线监测系统不仅局限于电站锅炉一次风管5内煤粉浓度和风粉混合物的流速的在线监测，例如，其还可用于水泥、石粉等粉状物料生产过程中的粉状物浓度和流速的在线监测。
本实用新型的在线监测系统具有以下特点 1、实现直接浓度测量。以往采用能量守恒的方法是利用热风、煤粉及混合物之间的能量关系求得，未定因素太多，只能实现相对测量，因而精度低。本系统直接以混合物浓度为测量对象，所得到的信号直接代表浓度值，是绝对的测量，排除了未定因素的影响，测量精度有保证。
2、实现快速的测量，影响速度快无滞后。采用能量守恒的方法需要测量一次风、煤粉、热风混合物的温度，由于热电偶具有较长滞后特性，自然给整个测量的结果造成滞后，而且使灵敏度降低。本系统采用直接测量的方法，提高了测量的响应速度，真正达到了实时的效果。
3、安装简单维护工作量小。以往的方法采用测量动压的方法测量风速，需要铺设大量的引压管路，使用昂贵的微差压变送器。差压变送器的量程选的大，难以保证精度和分辨率；选的小了又有可能因风压的异常造成变送器的损坏。由于空气中含有粉尘，会造成传感器的堵塞。因此需要定时对传感器进行清理，从而造成维护工作量。本系统只需从传感器往控制装置铺设电缆，工作量要小得多。而且不存在堵塞问题，没有维护工作量。
4、高抗磨传感器。采用特殊航空耐磨材料制成的传感器，能够在正常工况下使用最少2年，而且更换简单方便，更换后无须重新校对。
5、全数字化调整，软件自动进行系统调试，无须人工干预。由于采用全数字化设计技术，使得系统进行自动调试和诊断成为可能，功能完善的软件系统自动完成系统的调试配置工作，降低了使用者的难度。
6、基于DSP的实时数据处理系统，使系统变得高效和简洁，满足了实时测量和处理的要求。接口功能完善，具备MODBUS、RS485、HARI现场总线等数据接口，同时具有模拟量信号输出功能。具备MIS系统接口，可向MIS系统上传数据或直接将本机作为WEB服务器，有WEB模块支持局域网的访问。
本实用新型的在线监测系统的有益效果是可以实时在线地监测电厂锅炉中风粉混合物的流速和煤粉浓度，可以为运行操作人员提供真实准确的数据，作为优化燃烧调整的依据，可以有效解决电厂锅炉的火焰中心偏移、局部超温爆管等问题，可以提高锅炉效率、节能降煤耗，可以提高锅炉运行的安全性、减少非停次数，可以提前进行堵管、断粉报警，提高设备运行寿命。
如上所述是本实用新型的基本构思。但是，在本实用新型的技术领域内，只要具备最基本的知识，可以对本实用新型的其他可操作的实施例进行改进。在本实用新型中对实质性技术方案提出了专利保护请求，其保护范围包括具有上述技术特点的一切变化方式。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例批露如上，然而并非用以限定本实用新型。本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围内，可利用上述揭示的技术内容进行修改和变更。需要指出的是，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。本实用新型的保护范围由且仅有所附的权利要求限定。
权利要求1.一种风粉流速在线监测系统，其适用于监测直吹式锅炉中一次风管内风粉混合物的流速，其特征在于，所述风粉流速在线监测系统包括
信号源，其用于提供基准微波信号；
一个带有第一发射端的上游微波发射器，其设置在所述一次风管内，与所述信号源相连接，用于在所述一次风管内激励所述基准微波信号；
一个带有第一接收端的上游接收传感器，其设置在所述一次风管内，所述第一接收端与所述第一发射端设置在所述一次风管的同一横截面上，所述上游接收传感器用于接收所述上游微波发射器激励的所述基准微波信号经所述一次风管内的风和煤粉衰减之后的第一信号；
一个带有第二发射端的下游微波发射器，其设置在所述一次风管内，与所述信号源相连接，所述第一发射端与所述第二发射端之间相距一个300mm-700mm的距离，所述下游微波发射器用于在所述一次风管内激励所述基准微波信号；
一个带有第二接收端的下游接收传感器，其设置在所述一次风管内，所述第二接收端与所述第二发射端设置在所述一次风管的同一横截面上，所述下游接收传感器用于接收所述下游微波发射器激励的所述基准微波信号经所述一次风管内的风和煤粉衰减之后的第二信号；以及
信号处理单元，其与所述上游接收传感器和所述下游接收传感器相连接，用于接收所述上游接收传感器和所述下游接收传感器分别收到的所述第一信号和所述第二信号，并对所述第一信号和所述第二信号进行相关处理，从而确定所述一次风管内风粉混合物的流速。
2.根据权利要求1所述的风粉流速在线监测系统，其特征在于，所述信号源为采用直接数字合成器和锁相环直接数字合成的微波频率源。
3.根据权利要求1所述的风粉流速在线监测系统，其特征在于，所述上游微波发射器、上游接收传感器、下游微波发射器、下游接收传感器均具有外部保护管套，所述外部保护管套是由耐高温、高抗磨的含稀土材料的材料制成的。
4.根据权利要求1所述的风粉流速在线监测系统，其特征在于，所述一次风管具有直管段，所述上游微波发射器、所述上游接收传感器、所述下游微波发射器和所述下游接收传感器均设置在所述一次风管的直管段内。
5.根据权利要求4所述的风粉流速在线监测系统，其特征在于，所述上游微波发射器上游的直管段部分的长度大于等于所述一次风管直管段内直径的五倍，且所述下游接收传感器下游的直管段部分的长度大于等于所述一次风管的直管段内直径的三倍。
6.根据权利要求1所述的风粉流速在线监测系统，其特征在于，所述上游微波发射器和所述下游微波发射器的主发射方向平行于所述一次风管直管段的管壁；所述上游接收传感器和所述下游接收传感器的主接收方向与所述上游微波发射器和所述下游微波发射器的主发射方向相垂直。
7.根据权利要求1所述的风粉流速在线监测系统，其特征在于，所述第一发射端与所述第二发射端之间相距一个400mm-600mm的距离。
8.根据权利要求1所述的风粉流速在线监测系统，其特征在于，所述信号处理单元与所述上游接收传感器和所述下游接收传感器之间连接导线的长度不超过60米。
9.一种风粉在线监测系统，其适用于监测直吹式锅炉中一次风管内风粉混合物的流速和煤粉浓度，其特征在于，所述风粉在线监测系统包括
信号源，其用于提供基准微波信号；
一个带有第一发射端的上游微波发射器，其设置在所述一次风管内，与所述信号源相连接，用于在所述一次风管内激励所述基准微波信号；
一个带有第一接收端的上游接收传感器，其设置在所述一次风管内，所述第一接收端与所述第一发射端设置在所述一次风管的同一横截面上，所述上游接收传感器用于接收所述上游微波发射器激励的所述基准微波信号经所述一次风管内的风和煤粉衰减之后的第一信号；
一个带有第二发射端的下游微波发射器，其设置在所述一次风管内，与所述信号源相连接，所述第一发射端与所述第二发射端之间相距一个300mm-700mm的距离，所述下游微波发射器用于在所述一次风管内激励所述基准微波信号；
一个带有第二接收端的下游接收传感器，其设置在所述一次风管内，所述第二接收端与所述第二发射端设置在所述一次风管的同一横截面上，所述下游接收传感器用于接收所述下游微波发射器激励的所述基准微波信号经所述一次风管内风和煤粉衰减之后的第二信号以及所述上游微波发射器激励的所述基准微波信号经所述一次风管内风和煤粉衰减之后的第三信号；以及
信号处理单元，其与所述信号源、所述上游接收传感器和所述下游接收传感器相连接，用于接收所述信号源提供的所述基准微波信号、所述上游接收传感器接收到的所述第一信号、以及所述下游接收传感器接收到的所述第二信号和所述第三信号，并对所述第一信号、所述第二信号和所述第三信号进行比较处理，从而确定所述一次风管内煤粉混合物的流速和煤粉浓度。
10.根据权利要求9所述的风粉在线监测系统，其特征在于，所述上游微波发射器、上游接收传感器、下游微波发射器、下游接收传感器均具有外部保护管套，所述外部保护管套是由耐高温、高抗磨的含稀土材料的材料制成的。
专利摘要本实用新型提供一种风粉流速在线监测系统，其适用于监测直吹式锅炉中一次风管5内风粉混合物的流速，该系统包括信号源；一个带有第一发射端的上游微波发射器2；一个带有第一接收端的上游接收传感器1；一个带有第二发射端的下游微波发射器4，所述第一发射端与所述第二发射端之间相距300mm-700mm；一个带有第二接收端的下游接收传感器3；以及信号处理单元，用于接收信号并对其进行相关处理，从而确定风粉混合物的流速。本实用新型还提供一种风粉在线监测系统，其适用于同时监测直吹式锅炉中一次风管5内风粉混合物的流速和煤粉浓度。本实用新型的在线监测系统可实时在线地监测锅炉内煤粉的浓度和流速，为运行操作人员提供真实准确的数据，作为优化燃烧调整的依据。
文档编号G01N15/06GK201352219SQ20092010481
公开日2009年11月25日 申请日期2009年1月5日 优先权日2009年1月5日
发明者曹永勤 申请人:中能联源(北京)技术有限公司