专利名称：高炉煤气能量回收透平机组的煤气粉尘在线监测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种监测装置，特别是一种高炉煤气能量回收透平机组的煤气粉尘在线监测装置。
背景技术：
高炉煤气能量回收透平机组是将炼铁高炉内的煤气压力能和热能转变成带动发电机组发电的重大环保、节能设备。该机组内的介质为高炉煤气，含尘量比较高，对透平的叶片造成严重的磨损，必须经过除尘处理才能使用，通常高炉煤气除尘有干法和湿法两种方式。高炉煤气粉尘含量的大小，对透平机组叶片的安全运行有着至关重要的影响，通常透平机组要求煤气的含尘量为＜5mg/m3，含尘量过大将对透平机组的叶片造成严重的磨损，严重影响机组的安全运行。而高炉煤气除尘器由于长时间的工作，将会出现布袋破损和除尘效果不好的现象，这样进入机组的高炉煤气含尘量超标，也就是说透平机组由于布袋除尘器的长周期运转出现的不安全工况也将会随时发生，为了保证透平机组的安全，必须及时了解高炉煤气的含尘量的大小，了解高炉煤气除尘器的工作状态，了解透平机组的运行环境，及时判断透平机组的工作状态，故在透平机组控制系统中设置高炉煤气粉尘在线监测系统非常必要。
发明内容
为了及时了解高炉煤气介质的含尘量的大小，本实用新型的目的在于，提出一种高炉煤气能量回收透平机组的煤气粉尘在线监测装置。
实现上述目的采取的技术方案是，一种高炉煤气能量回收透平机组的煤气粉尘在线监测装置，其特征在于，该装置包括安装在透平机入口管路上的监测传感器，监测传感器的探头深入管路内部，监测传感器通过同轴电缆和控制单元相连接，控制单元内部有数字信号处理器，该数字信号处理器用于对监测传感器的探头感应的电信号进行处理。
本实用新型的其他特点是所述的监测传感器的探头内有过电压保护管，探头上涂敷有非导电性保护层。
所述的所述的监测传感器内部有过压保护管，该过压保护管连接在探头和同轴电缆屏蔽层至外壳之间。
本实用新型的高炉煤气能量回收透平机组的煤气粉尘在线监测装置，该装置能够精确检测高炉煤气含尘量大小，测量出以下的＜1mg/m3含尘量，作为机组长期运行判断的依据。
图1是本实用新型装置的安装示意图；图2是装置的原理图；图3是探头内部结构图；图4是控制单元粉尘含量检测电路接线图。
以下结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。
具体实施方式
图1是本实用新型装置的结构示意图，包括在透平入口安装的粉尘含量监测传感器1，监测传感器1通过同轴电缆2与控制单元3相连接，监测传感器的探头深入管路内部，用于实时对透平机组的入口煤气粉尘含量进行监测，在监测传感器的探头上，涂敷有保护涂层4。
图2是本实用新型装置的结构原理图，探头将检测到的煤气含尘量电荷信号经专用的同轴电缆2传送到控制单元3，进行信号处理。
图3是本实用新型装置的监测传感器内部结构图，包括线管入口32、过压保护管31，该过压保护管31连接在探头和同轴电缆屏蔽层至外壳连接点(接地)之间，同轴电缆信号线34(中心)连接至探头。
图4是监测传感器1与控制单元4的接线图，监测传感器1的探头通过同轴电缆2将检测的信号传至控制单元3，控制单元3由22V交流电源42供电，同时控制单元3中数字信号处理器41通过端子排将检测的结果通过RS485通讯或4-20mA标准信号43输出，进行控制或输出至显示装置进行显示。
本实用新型的高炉煤气能量回收透平机组的煤气粉尘在线监测装置，能够测量大于0.3微米的任何种类的粉尘微粒，其流动速度大于300FPM(1.5m/s)，其中的控制单元3的数字信号处理器设置的测量范围为0～5000pA(mg/m3)，模拟量输出为4～20mA，使用温度为-25℃-70℃之间，控制单元3还能够通过继电器输出，继电器可选择1个或2个，进行对数或线性的LCD自动或手动显示，控制单元3的背光源选择光纤板，装置制备后需经CE认证或安全认证。
监测传感器1的管径小于2000mm，探头材料为304SS，探头上有非导电性保护涂层4，保护涂层4选择耐磨损保护层。使得监测传感器导电芯与微粒/气体完全隔离。使得对导电性微粒、微粒堆积、腐蚀性薄雾、甚至探头上有重冷凝物时，仍可靠地工作。探头通过夹装或法兰安装在透平机入口管路上，其耐温为120℃～400℃之间，最大耐压为0.689bar～68.9bar之间，可以根据实际情况选择；监测传感器电缆采用特殊特氟隆同轴电缆，工作温度为232℃。
粉尘质量含量测量属气固两相流范畴，由于多相流固有的复杂性，使得其成为困难的测量领域。通过世界各国科学家不断地努力，传统上主要产生出两种测量技术光学和摩擦电技术，但由于受技术的制约，测量结果受诸多因素影响，一直不能彻底满足实际的测量需要。
光学技术产品由于其光学镜头易受污染，因此需要频繁的清洁维护，维护工作量大；测量结果也受粉尘颜色、温度变化等因素影响，并且不能测量低含量粉尘。
摩擦电传感技术，利用粉尘和传感器探头等的摩擦产生出静电，来进行粉尘含量测量，是一种接触式测量方式。由于诸多因素，如a.粉尘在探头表面的粘附、凝集、结露、水分、干燥。
b.腐蚀、高温、金属/非金属性。
c.粉尘流速、尺寸、分布等变化。
均影响摩擦效果，导致对测量结果产生致命的影响，因而无法定量精确测量。并且安装调试、标定、维护都很困难，零点漂移严重。因此目前国际上，通常只用来进行定性粗略测量(而且必须工作在无以上因素影响的“理想”环境下)或简单地检测是否有粉尘出现，更无稳定、直接以mg/m3为单位的数据输出。由于传感原理所限，即使是美国、德国等发达国家摩擦电产品，也无法彻底克服以上问题。
本实用新型的工作原理是当微粒流过插入到管道或烟道的探头附近时，基于微粒内部电子(即电荷)，小电信号在探头中被感应出来。数字信号处理器转换此感应信号，成为一个线性比例于微粒质量含量的绝对输出值。
基于量子物理原理，即任何物质(如粉尘)内部(微观上)均带有电荷(非常少，通常为皮安级)。当粉尘通过传感器探头附近时，EM070C粉尘在线监测仪的“电荷感应”技术传感器探头，能根据通过其附近的(并不依赖粉尘和探头的接触)粉尘内部电荷大小和粉尘的分布情况，在传感器探头中感应出电信号，此电信号和粉尘质量含量存在直接的数学关系Iac∝质量含量。
通过对此电信号进一步放大、运算处理，从而精确测量出粉尘含量(mg/m3)。
因此电荷感应技术测量结果不受探头表面粘附、凝集、结露、水分、干燥、粉尘流速、尺寸、分布等变化影响，并且无需维护。
本实用新型的装置采用电荷感应，与传统的摩擦静电检测技术相比，其最根本的不同点是电荷感应技术是通过探头附近微粒内部电子(电荷)，在探头中感应出相关电信号，是一种非接触式测量方式，且信号和微粒质量含量存在着直接对应关系；摩擦静电技术是通过微粒和探头等的碰撞摩擦，在探头内产生相关电信号，是接触式测量方式，且信号和微粒质量含量无直接的对应关系。由于摩擦静电技术依赖接触测量方式，无法在探头表面增加保护层以使微粒/气体和探头传感器芯之间隔离，导致测量值受微粒堆积、凝聚、结露、水分、干燥、微粒特性、微粒速度等众多因素影响，无法完成准确、可靠的测量，并且安装调试、标定、维护工作量大，故目前正逐渐被淘汰。而电荷感应技术由于是非接触式测量，完全避免了以上因素和其它因素影响，带来了极大的先进性，并直接输出以pA(mg/m3)为单位的测量值。
装置具有更高的分辨率和精度、可测更低的含量，可使用在潮湿或干燥的环境下，且不受微粒特性、速度影响、不受探头上微粒堆积影响、不需现场标定和维护。
以下是电荷感应和摩擦电技术主要特点对照表表1电荷感应和摩擦电技术主要特点对照
权利要求1.一种高炉煤气能量回收透平机组的煤气粉尘在线监测装置，其特征在于，该装置包括安装在透平机入口管路上的监测传感器，监测传感器的探头深入管路内部，监测传感器通过同轴电缆和控制单元相连接，控制单元内部有数字信号处理器，该数字信号处理器用于对监测传感器的探头感应的电信号进行处理。
2.如权利要求1所述的高炉煤气能量回收透平机组的煤气粉尘在线监测装置，其特征在于，所述的监测传感器的探头内有过电压保护管，探头上涂敷有非导电性保护层。
3.如权利要求1所述的高炉煤气能量回收透平机组的煤气粉尘在线监测装置，其特征在于，所述的监测传感器内部有过压保护管，该过压保护管连接在探头和同轴电缆屏蔽层至外壳之间。
专利摘要本实用新型公开了一种用于高炉煤气能量回收透平机组的粉尘在线监测装置，该粉尘监测装置采用电荷感应技术，包括传感器、电缆和控制单元，当微粒流过探头附近时微弱的电信号感应进入探头，一个DSP数字信号处理器处理此感应信号，成为一个线性比例于微粒质量含量的绝对输出值，专有探头保护层和电荷感应技术确保对所有种类微粒(包括潮湿粉末和高导电粉尘)，均能可靠的工作。本实用新型采用电荷感应技术作为高炉煤气能量回收透平机组的入口含尘量监测装置，能准确地及时了解高炉煤气含尘量的大小，了解高炉煤气除尘器的工作状态，了解透平机组的运行环境，及时准确判断透平机组的工作状态，为机组长期运行判断提供依据。
文档编号C21B7/00GK2908520SQ20062007864
公开日2007年6月6日 申请日期2006年3月23日 优先权日2006年3月23日
发明者柳黎光, 彭洪斌, 张保平, 张昌杰, 孙鸿声, 叶长青, 普涛, 朱罡, 韩卫 申请人:陕西鼓风机(集团)有限公司