ВСЕРОССИЙСКИЙ  ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ  ИНСТИТУТ 
 
 HOME 
 
 Источник ЗПП 
 
 Источник ИПП 
 
 Совмещенный ЗПП и ИПП 
 
 Пылемер 
 
 email 

ПЫЛЕМЕР - ОПТИЧЕСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ КОНЦЕНТРАЦИИ ТВЁРДЫХ ЧАСТИЦ ПЫЛИ В ГАЗОХОДАХ.

        Одним из основных источников загрязнения атмосферы является выброс дымовых газов из труб тепловых электростанций, цементных заводов.
        Кроме газообразных выбросов существенную долю составляют твёрдые частицы золы, не сгоревшего угля, цемента. Поэтому для обеспечения чистоты окружающей среды требуется внедрение не только более совершенных технологий газоочистки, но и контроля запылённости. Большинство предприятий было построено много лет назад когда нормы предельно допустимых выбросов (ПДВ) были сравнительно велики. Оперативных средств контроля практически не было. Сейчас производится модернизация систем газоочистки, устанавливаются новые фильтры, оптимизируются системы их электропитания, вводятся более прогрессивные технологии очистки с учётом характера загрязнений и новых норм ПДВ, всё более увеличивается разновидность средств контроля. Однако наибольшее распространение всё ещё имеет классический, прямой способ контроля запылённости - весовой.
        Однако весовой способ обеспечивает только периодический контроль при котором возможны не контролируемые выбросы значительно превышающие нормы ПДВ, поэтому особое внимание уделяется приборам обеспечивающим непрерывный круглосуточный контроль и регистрацию пылеуноса. Наличие такого прибора позволяет вовремя выявлять нарушение работы фильтров газоочистки или изменение режима работы котла, регистрировать кратковременные не контролируемые выбросы для служб экологии. Он может также успешно быть использован для контроля работы и оптимизации электрических характеристик агрегатов питания электрофильтров, оптимизации режима сжигания топлива - по минимуму запыленности, или как сигнализатор превышения нормы ПДВ.
        В настоящее время имеется ряд разработок таких непрерывных измерителей запылённости. В частности имеются радиоизотопные, основанные на измерении степени поглощения радиоактивного излучения, акустические (например, пьезоэлектрические) непрерывного действия основаны на изменении давления частиц пыли в газо-воздушном потоке. Наиболее приемлемым непрерывным измерителем запылённости с точки зрения простоты обслуживания и надёжности работы является оптический пылемер.
        Принцип его действия основан на затенении непрозрачными частицами пыли светового потока в оптическом канале внутри газохода (рис.1).

Рис.1 Оптическая схема пылемера.


        Калибровка показаний такого прибора может быть проведена классическим весовым методом непосредственно на газоходе. Для этого при различных уровнях запылённости, специально устанавливаемых изменением режима работы электрофильтра (или частичным отключением), снимается калибровочная характеристика зависимости фототока оптического пылемера от уровня запылённости. Для повышения точности необходимо периодически осуществлять поверку (практически раз в месяц при непрерывной работе газохода). Внеочередная поверка может быть осуществлена при существенных изменениях в технологических процессах приводящих к изменению дисперсионного состава твёрдых частиц пыли, например, после длительной остановки газохода, замене или капитальном ремонте угольной мельницы, выхода газохода на стационарный режим работы (котла или печи) и проведения профилактической очистки оптического канала.
        На рис.2 представлено расположение оптического пылемера на газоходе.

Рис.2 Расположение оптического пылемера на газоходе.

1 - головка пылемера, 2 - внешний опорный корпус, 3 - кабель с разъёмом,4 - шарнир, 5 - фиксирующие юстировочные винты, 6 - кассета со светофильтрами, 7 - технологические окна с крышками, 8 - обдувочные отверстия, 9 - корпус газохода, 10 - направление воздушного потока.



        Прибор работает следующим образом: сетевое питание подаётся на блок питания вырабатывающего все необходимые напряжения поступающие на блок обработки, излучающую и фотоприёмную головки. Между излучателем и фотоприёмником формируется оптический канал. Если оптический канал ничем не перекрыт - чистый, то фототок имеет максимальную величину. При попадании частиц пыли фототок уменьшается пропорционально её количеству. Блок обработки воспринимает полученный сигнал, усиливает и выдаёт на блок индикации и регистратора.
        Конструкция прибора и принятые схемные решения по управлению позволяют иметь обслуживающий персонал невысокой квалификации, а излучающая и приёмная головки прибора могут долго работать без обслуживания в условиях высокого уровня запылённости.
        Разработанный прибор полностью удовлетворяет поставленным требованиям. Он позволяет работать в режиме многопроходного измерения, что особенно важно при работе на газоходах имеющих большую неоднородность пылевого потока по сечению газохода.
        Конструктивно излучатель и фотоприёмник располагаются непосредственно на газоходе и работают на открытом воздухе. В качестве излучателя используется кремниевый светодиод АЛ107Б. В головке блока излучателя расположены: электрическая схема формирования импульсов, стабилизированный источник питания, задающий генератор, блок автоматической регулировки амплитуды световых импульсов с фотодиодом обратной связи, двух линзовый объектив с юстировочным механизмом.
        Передающая оптика - двух линзовый объектив диаметром около 28 мм, с фокусным расстоянием около 50 мм. Излучатель охвачен отрицательной оптической обратной связью (ООС) позволяющей автоматически поддерживать постоянство амплитуды светового импульса светодиода поступающего в оптический измерительный канал путём изменения напряжения его питания. Амплитуда световых импульсов может изменяться не только из-за запыления оптических элементов, но и при существенном изменении температуры окружающей среды или старения p-n перехода влияющих на светоотдачу светодиода.
        Фотоприёмник - кремниевый инфракрасный фотодиод ФД24К работающий в фотодиодном режиме. В фото приёмной головке расположены импульсные усилители, повторители, детекторы-удвоители с температурной компенсацией, интеграторы. Выходной сигнал в аналоговом виде пропорциональный запылённости оптического канала передаётся по линии связи на блок питания и обработки. В фото приёмной головке при длине оптического канала до 4,5 м приёмная оптика не используется, а при превышении или высоком уровне запыленности применяется одно-линзовый объектив диаметром около 28 мм с фокусным расстоянием около 70 мм.
        В качестве выходного регистрирующего устройства может применяться любой самопишущий регистратор на ток 0...5 mА или напряжение 0...10 В.
        Аналоговые показания регистратора наблюдаемые на диаграмме самописца могут быть преобразованы в цифровые с индикацией на цифровом вольтметре или на компьютере при использовании дополнительно оцифровывающего устройства. Кроме того на самописце должно быть установлено пороговое устройство срабатывающее при минимуме фототока имеющее физический смысл "превышение нормы ПДВ" с выводом штатной сигнализации на главный щит управления или в помещение службы контроля экологического состояния атмосферы в зоне предприятия.

      Основные технические данные прибора:
 - длина волны излучения 0,9 мкм;
 - частота повторения импульсов излучения 1 кГц (меандры);
 - протяженность оптического канала 0,5...4,5 м при диаметре 10...12 м (без приёмной оптики);
 - протяжённость оптического канала 4,5...10 м при диаметре 26...28 м ( с приёмной оптикой);
 - протяжённость линии связи между головками и блоком обработки и питания до 500 м (при сопротивлении изоляции кабеля не менее 10 МОм);
 - выходной ток на нагрузке (самописце) 0...5 mА, или напряжение 0...10 В;
 - питание от сети 220 В, ± 10%, 50 Гц;
 - потребляемая мощность, не более 20 Вт на канал (без термостабилизатора);
 - габариты блока обработки 180 х 130 х 220 мм (многопроходный вариант);
 - излучающая и фото приёмная головки цилиндрические диаметром 100 мм, длиной 440 мм;
 - вес блока обработки около 5 кг (многопроходный вариант); головки 4кг;
 - на приборе установлен миллиамперметр чувствительностью 5 mА, и его шкала может быть проградуирована как в относительных единицах запылённости (прибор индикаторный), так и в абсолютных [г/м3] (прибор измерительный);
  - имеются дополнительные клеммы для подключения внешнего самописца.

Hosted by uCoz