[发明专利]交流电荷感应式煤粉细度在线监测方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于气力输送稀相气固两相流技术领域，涉及一种固体成份相对细度值的在线监测装置，特别是火电厂煤粉气流细度的在线监测。 

背景技术

煤粉细度是火电厂锅炉运行中严格控制的一项指标，也是优化燃烧、提高锅炉运行经济性的重要参数。为了使电站锅炉燃用合格的煤粉，获得较高的燃烧效率，使锅炉在安全、经济的状态下运行，必须对煤粉细度进行连续监测。 

传统的煤粉细度测量采用人工定期化验方法，具体是采用等速取样方法进行煤粉取样，取样后筛分称重，算出煤粉细度值。对于以前300MW的机组，制粉系统大多采用静态分离器，随着磨煤机负荷的变化、煤粉细度变化不大，人工定期取样化验法可以满足过程需要。目前，600MW以上的机组成为主力发电机组，制粉系统大多采用动态旋转分离器，随着磨煤机负荷的变化，动态分离器转速也在变化，煤粉细度随时发生变化，所以煤粉细度需要实时监测，传统的人工化验方法周期长、化验结果滞后严重，已不能满足生产过程的需要。 

目前，各国工程技术人员都在研究多种技术进行煤粉细度在线测量，工业实际应用都不理想。主要有微波技术、激光图像技术、超声波技术。微波技术的测量方法，易受煤质变化、煤粉湿度等影响，测量结果极不稳定；激光图像技术由于光源衰减、镜头易被粉尘覆盖等原因，维护量大，作为工业在线测量装置，实际应用不理想；超声波技术的测量方法，由于超声波是机械波，易受煤粉管道压力、煤粉浓度、温度变化的影响，测量结果极不稳定。 

发明内容

为解决当前煤粉细度测量方法周期长、测量结果不稳定的技术问题，本发明提供一种基于交流电荷感应的煤粉细度在线监测装置及检测方法。 

本发明的具体解决方案如下： 

一种交流电荷感应式燃煤锅炉煤粉细度在线监测方法：其特殊之处在于：包括以下步骤： 

1】在煤粉传输管道上安装电荷感应式传感器； 

2】同步采集煤粉气流流经电荷感应传感器时，在传感器探头上产生的随机交流感应电荷信号； 

3】对随机交流感应电荷信号进行信号处理得到随机信号序列； 

4】对随机信号序列利用自相关算法得到随机序列的自相关函数； 

5】计算自相关函数的主峰波形面积S(t)，用主峰波形面积除以煤粉气流同步流速V(t)得到煤粉细度相对值R(t)； 

6】人工化验确定标定系数A，按照以下公式计算煤粉细度绝度值： 

R(t)=A×S(t)÷V(t) 

其中：R(t)—t时段煤粉细度绝度值； 

A—标定系数； 

S(t)—自相关函数的主峰波形的面积； 

V(t)—t时段煤粉气流同步流速。 

上述步骤5】中煤粉气流同步流速的计算方法如下： 

1】在煤粉传输管道上选定两个采集点，在两个采集点处安装一对相互平行且与管道垂直的电荷感应式传感器；所述电荷感应式传感器之间的距离L小于50cm； 

2】煤粉气流先后流经两个电荷感应式传感器的传感器探头；同步采集两个传感器探头分别感应产生的两组随机交流感应电荷信号； 

3】对两组随机交流感应电荷信号进行信号处理得到两组随机信号序列；根据交相关数学模型计算两组随机信号序列的高精度时差△t； 

4】利用公式V(m/s)＝L(m)÷△t(s)计算出煤粉气流同步流速。 

上述所采集的每组随机交流感应电荷信号各包含1024-8192个数据。 

上述所采集的每组随机交流感应电荷信号各包含4096个数据。 

上述每组随机交流感应电荷信号在经过信号调理、A/D变换、由数字信号处理器高速同步采集，得到随机信号序列。 

上述电荷感应式传感器之间的距离为10cm-20cm。 

上述电荷感应式传感器包括传感器碳棒6、绝缘管7、保护套管8、固定螺母9、电气壳体10、接线端子11，所述接线端子位于电气壳体10内，所述保护 套管的一端与电气壳体10相连，另一端通过固定螺母9固定在管道的安装座5上；所述绝缘管设置在保护套管内且一端伸出保护套管，所述绝缘管的另一端伸入电气壳体10内；所述传感器碳棒6设置在绝缘管内且一端伸出绝缘管；所述传感器碳棒6的另一端与接线端子11连接。 

一种交流电荷感应式燃煤锅炉煤粉细度在线监测装置，包括信号采集单元、信号处理单元， 

其特殊之处在于：所述信号采集单元包括安装在管道上的一对相互平行且与管道垂直的电荷感应式传感器，