煤粉濃度的測量

第6期工礦自動(dòng)化No.62008年12月Industry and Mine AutomationDec. 2008文章編號:1671- 251X(2008)06 -0082 -03煤粉濃度的測量邢麗娟(青島理工大學(xué)自動(dòng)化工程學(xué)院,山東青島266520)摘要:文章介紹了一種基于電容傳感器的煤粉濃度測量方法,分析了煤粉濃度的測量原理,給出了適合該電容傳感器的信號檢測電路。實(shí)踐表明,該方法具有較高的準確性和可靠性。關(guān)鍵詞:煤粉濃度;電容傳感器;測量;檢測電路中圈分類(lèi)號:TP212.9文獻標識碼:B若煤粉的密度為p,則煤粉所占的體積比D與0引言煤粉質(zhì)量濃度m的關(guān)系為煤粉氣體輸送廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)m= Dp(3)域,送粉管道內的煤粉濃度則是一項非常重要的參因此,煤粉容積份額D可視為煤粉的體積濃度數,煤粉濃度的高低直接影響著(zhù)各送粉管道的煤粉即煤粉濃度。由式(2)可知煤粉容積份額D可由煤均勻性。對送粉管內的煤粉濃度進(jìn)行準確的在線(xiàn)測粉和空氣的混合氣流的等效介電常數e來(lái)表示:量與調控可以有效提高燃燒經(jīng)濟性和安全性。因D=二(4)此,筆者通過(guò)研究煤粉濃度檢測的相關(guān)技術(shù),采用電容法測量煤粉濃度實(shí)現送粉管內煤粉濃度的實(shí)時(shí)測而等效介電常數e又可用電容傳感器的電容量量功能,并通過(guò)相應的檢測電路得到電容器的輸出C表示(具體的表示形式和所用傳感器的結構有電壓信號與煤粉濃度之間的對應關(guān)系。關(guān)),對于具體的電容傳感器來(lái)說(shuō)，可得到用電容傳感器電容量C表示的煤粉所占氣-固兩相流體積.1測量原理比D的表達式?？梢?jiàn),只要測得電容傳感器的電容電容法測量煤粉濃度,即用電容傳感器探頭測量C的變化,那么就可描述出送粉管道內煤粉容積量顆粒濃度。電容傳感器探頭板間有1個(gè)小間隙，份額D,再由式(3)可得煤粉濃度m的變化。間隙中固體濃度的改變會(huì )改變其絕緣系數,從而改2傳感器結構.變系統的電容,根據間隙的絕緣系數就可獲得固相的濃度。由電容器特點(diǎn)可知,當電容器的2個(gè)極板之間送粉管內煤粉所占的體積比設為D,則有:加入介電質(zhì)時(shí),電容器的電容量就會(huì )變大.而當介_(kāi)V電質(zhì)充滿(mǎn)整個(gè)極板間的空間時(shí),電容器的電容量將D= v.+v.(1)變成原來(lái)沒(méi)有介電質(zhì)時(shí)的e倍(ε即為介電質(zhì)的介電式中:V,為煤粉的體積;V;為空氣的體積。常數)。由此,根據送粉管道結構特性和實(shí)際運行特送粉管內氣-固(空氣和煤粉)兩相流體的等效點(diǎn)以及管道中煤粉氣流流動(dòng)特性制作的電容傳感介電常數ε表示為器,具有防止煤粉氣流對傳感器的磨損抗干擾、動(dòng)態(tài)ε= Dε.+(1- D)εg(2)響應快便于實(shí)現非接觸式實(shí)時(shí)連續測量等特點(diǎn)。式中:e,為煤粉的介電常數;eg為空氣的介電常電容傳感器包括一段非金屬管道和緊固在管道外壁數。的1對銅質(zhì)電極板,裝置在圓筒形屏蔽保護罩內,如中國煤化工:屬耐磨管道通過(guò)，收稿日期:2008 -06- 16.MHCNMH日弧形板保持絕緣，作者簡(jiǎn)介:邪麗娟(1973-),女,碩士,講師，2004年畢業(yè)于內蒙古科技大學(xué),現主要從事智能儀器及計算機過(guò)程控制的研究與應用這 2個(gè)金屬板就是電容的2個(gè)極板,在2個(gè)極板之方面的工作。Tel;13969708850,E mail:yszxji@ 126. com間形成了1個(gè)電容。每塊極板上各有一段引線(xiàn)通過(guò)2008年第6期邢麗娟:煤粉濃度的測量●83屏蔽保護更8個(gè)二極管橋路組成,用于對交流信號進(jìn)行整流。電極板.二極管橋路和量程溫度補償熱敏電阻放在傳感器組管道~ .件內,熱敏電阻的補償作用由安裝在電氣盒中的.2個(gè)電阻控制。A.是一個(gè)差動(dòng)放大器,它輸出一-個(gè)可變的電壓供給振蕩器,A.的輸出電壓必須可調，非金屬管道以保證傳感器中的電容極板得到適當的激勵電壓。圖1電容傳感器結構示意圈 .振蕩器的振蕩頻率取決于傳感器的測量電容和振蕩引線(xiàn)管連接到測量放大電路中,當非金屬管道中有變壓器的繞組電感量。電流控制器用于控制電路的煤粉氣流通過(guò)時(shí),介電常數發(fā)生了改變,于是電容器輸出電流。電流檢測器用于檢測電路中某電阻的反2個(gè)極板之間的電容發(fā)生了改變,而外面的屏蔽保饋信號與零位靜態(tài)電流和傳感器可變差動(dòng)電流之和護罩形成了一個(gè)保護層,能夠防止外界因素對內層是否平衡。電流限制器用于當變送器過(guò)壓輸人時(shí)，電容器的電容產(chǎn)生影響。使輸出電流不超過(guò)30 mA.基準電壓穩壓器為電當非金屬管道采用介電常數較小的絕緣材料，路提供一個(gè)基準電壓和工作電源。圖2中,測量放且厚度又小時(shí),可近似認為電極間只有1種介質(zhì),傳大電路輸出端接了1個(gè)固定電阻R,電容傳感器的感器電容量的表達式叫可表示為電容量經(jīng)過(guò)變送器中測量電路的處理、轉換后,最后c=些n (cran號)(5)輸出為電阻R兩端的電壓信號。電壓信號U可由式中;L為傳感器電極板長(cháng)度;δ為極板間夾縫式(7)表示: .U=HEC(7)的圓心角;e為管道內介質(zhì)的介電常數。由式(5)可知傳感器電容量與介質(zhì)的介電常數式中:U為輸出電壓信號;H為常數;C為電容成正比。將式(5)代入式(3) .(4)整理后可得煤粉濃傳感器的電容量;Cr為參比電容的電容量。度與傳感器電容量的關(guān)系式:從式(7)可看出,隨著(zhù)電容傳感器的電容量CKC-s(6)的增大,輸出電壓信號U也是隨之增大的。而為了m= pe,-ε能夠實(shí)時(shí)、在線(xiàn)監測電壓信號U的變化,在電阻R式中:K為常系數,與傳感器電極板的結構有兩端又接了1個(gè)數據采集器。數據采集器用于采集關(guān);p為煤粉的密度。固定電阻R兩端的輸出電壓信號U的變化?？蓪⒂捎陲L(fēng)管內充滿(mǎn)空氣和煤粉混合的氣一固兩相數據采集器和CPU連接起來(lái)組成可靠的測量系.流體,可近似為單一介質(zhì),所以由式(6)可知,測得傳統,對輸出電壓信號U進(jìn)行數據采集和分析。利用感器的電容就可以知道管內煤粉的濃度變化。不同的風(fēng)速和給料機給料速度等確定不同的煤粉濃3測量電路度,同時(shí)對應每-一個(gè)煤粉濃度均可找到由電容傳感器輸出經(jīng)過(guò)測量電路轉換的電壓信號值，便可實(shí)現由于給粉機中煤粉水分、煤粉細粒度以及現場(chǎng)對煤粉濃度的測量。應該注意的是,煤粉中水分含周?chē)h(huán)境等因素,都可能對電容傳感器電容信號的量對檢測結果會(huì )有較大的影響，煤粉中水分含量越.測量產(chǎn)生影響,因而,一個(gè)快速準確的在線(xiàn)測量系高對采集得到的電壓信號的影響越大，可以通過(guò)加統顯得必不可少?；陔娙莘ǖ拿悍蹪舛葴y量系統一個(gè)水分的校正系數來(lái)解決該問(wèn)題。煤粉顆粒度也電路框圖如圖2所示。會(huì )對測量產(chǎn)生影響.煤粉顆粒度越小,同-煤粉濃度電容傳感暨所對應的電壓信號越大，可以通過(guò)加一個(gè)煤粉細粒解調器電流檢測司參比電數據采集器度的校正系數來(lái)解決該問(wèn)題。4結語(yǔ)中國煤化工鳳非接觸式測量傳團2基于電容法的煤 粉濃度測量系統電路框圖JYH.CNMHGi該系統由解調器、振蕩控制放大器A:、振蕩器、感器o比口佩咖兒i v，能- -次性測量管內電流控制放大器A:、電流控制器、電流檢測器、電流煤粉平均濃度,具有結構簡(jiǎn)單、成本低、對濃度變化限制器和基準電壓穩壓器等組成。其中解調器由響應快、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)。實(shí)際測試中,將電容傳感工礦自動(dòng)化No. 62008年12月Industry and Mine AutomationDec, 2008文章編號:1671 -251X(2008)06 - 0084-03基于6RA70整流裝置的12脈動(dòng)串聯(lián)整流技術(shù)及其應用王公華，陳穎'， 丁瑞'， 王光義'(1.中國礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院,江蘇徐州221008; 2.兗礦集團,山東鄒城273515)摘要:文章介紹了采用西門(mén)子SIMOREG DC- MASTER 6RA70整流裝置實(shí)現12脈動(dòng)串聯(lián)整流技術(shù)、進(jìn)而實(shí)現提升機直流調迷控制的方法,并給出了12脈動(dòng)串聯(lián)整流驅動(dòng)參數的設置。該12脈動(dòng)串聯(lián)整流技術(shù)巳應用于南屯煤礦的提升機直流調速控制系統中。應用結果表明:該技術(shù)克服了12脈動(dòng)并聯(lián)驅動(dòng)為滿(mǎn)足故障狀態(tài)下安全提升而增大容量的弊端,實(shí)現了提升機不同工況下的安全可靠運行;基本消除了6脈動(dòng)整流產(chǎn)生的5次、7次諧波,降低了對電網(wǎng)的干擾,減少了對通信和控制回路的干擾,以及對PLG等精密電子器件的誤動(dòng)作和損壞。關(guān)鍵詞:礦井提升機;電控調速;整流技術(shù);串聯(lián)整流; 6RA70中圖分類(lèi)號:TD534文獻標識碼:B12- pulse Serial Rectification Technology Based on6RA70 Rectifying Device and Its ApplicationWANG Gong-hua', CHEN Ying'，DING Rui'，W ANG Guangyit(1. College of Information and Electrical Engineering of CUMT. , Xuzhou 221008, China.2. Yanzhou Mining (Group) Co. , Ltd. , Zoucheng 273515, China)Abstract: The paper introduced a method that using SIMOREG DC-MASTER 6RA70 rectifying deviceto realize 12-pulse serial rectification technology and then realize DC speed-regulation control of hoist. Itdescribed setting of driving parameters of 12-pulse serial rectification. The 12-pulse serial rectificationtechnology has been used in DC speed-regulation control system of Nantun coal mine. The applicationresult showed that the technology got over the abuses of increasing capability of 12-impulse parallel drivingin order to meet safety hoisting under fault state, and realized safe and reliable running of hoist underdifferent states, the technology eliminated basically fifth and seventh harmonic generated by 6-pulse收稿日期:2008-06-17作者簡(jiǎn)介:王公華(1970-),男.山東單縣人,高級工程師1993年畢業(yè)于哈爾濱工業(yè)大學(xué)電氣工程系,現在兗礦集團主要從事機電設備技術(shù)管理工作。Tel: 13963756158, E mail, yankuang. wgh@ vip.163. com器安裝在與其直徑相同的圓管試驗段上,加以穩定的送粉管一次風(fēng)中的煤粉濃度的實(shí)時(shí)測量,在其它的風(fēng)速控制，使管道中煤粉濃度不斷增加,就可以得領(lǐng)域與此相關(guān)的顆粒濃度的工業(yè)測量中也具有較高到傳感器輸出電壓與煤粉濃度之間的對應關(guān)系。通中國煤化工過(guò)測量,得出電容傳感器輸出電壓隨煤粉濃度呈單調上升趨勢的結論。同時(shí),根據給粉量計算出管道MHCNMHG中的煤粉濃度。測量結果表明，該測量系統具有較[1] 浦興國,潘曉輝,周 潔,等.直吹式制粉系統煤粉相好的線(xiàn)性和較高的靈敏度,可以應用于對煤粉鍋爐對依度測量的研究[J].鍋爐技術(shù),2004(1) :52~54.