Устройство для измерения коэффициентаОчиСТКи гАзОВ B фильТРЕ Советский патент 1981 года по МПК G01N27/02 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для непрерьтных автоматически измерений коэффициента очистки (КДД) газов в электрофильтрах или других золо-пьшеуловителях сухого типа, применяемых в энергетике,черной и цветной металлругии, химической, цементной промышленности и др. О степени очистки газов в электрофильтре судят по измерениям концентраций частиц золы, а также расхода газов на входе в золоуловитель и на выходе КЗ него.. Для этого пользуются заборными трубками, снабженными устройствами, осаждакицими золу, реометрами, указывакяцими нeoбxOди d Iй расход отбираемой пробы запыленного газа через заборные трубки, устройствами для его прокачки, а также пневмометричёскими трубками, микроманометрами и термометрами, измеряющими расход, давление и температуру потока запьшенного газа В газоходе.Затем по формулам определяют расход газов, средние концентрации золы (с учетом поля их распределения в газоходе) , отнесенные к нормальным условиям, и коэффициент очистки как отношение разности массы частиц, содержащихся в газах на входе и выходе из электрофильтра, к массе частиц, поступахшщх в него. Массу частиц золы, проходящей через рассматриваемое сечение газохода, определяют умножением средней концентрации на нормальный расход газов. При отсутствии прососов воздуха в эЛектро мльтр или утечки газов иэ него коэф циент очистки рассчитывают только по величинам средних концентра191й. В этом случае он равен разности концентраций золы в газах до и после электро яитьтра, отнесенной к концентрации золы на входе в него. Концентрацию золы в газах определяют рямым или косвенным нетодами.Прямой етод состоят в отборе пробы эапыленного.газа и бзвешивании осажденных из нее частиц с последующим отнесением их массы к единице нормального объема газа. При косвенных методах используют зависимости различных физических свойств запыленного потока от концентрации твердых частиц в нем. Коэффициент очистки для электрофильтров определяют по результатам их испытаний. При этом используют прямой метод определения запыленности газов как наиболее точный rQ. Однако проведение таких испытаний требует много специально обученных людей, выполияки х измерения на электрофильтрах . Результаты испытаний электрофильтров пригодны в дальнейшем для оценки их эффективности при неизменных электрических свойствах золы. При изменении состава сжигаемого в топках угля испытания электрофильтров выполняют заново. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для непрерывного изменения концентрации твердого компонента в двухфазных потоках, содержащее четыре конденсаторных датчика, включенных в плечи измерительных трансформаторньк квазиуравновешенных мостов, выходы мостов включен на вход аналогового делителя 2. Недостатки устройства, затруднякг 1цие его применение для непрерывного измерения концентрации золы в горячих газах электрофильтров и для измерений коэффициента очистки, состоят в том, что оно должно снабжаться дополнительно устройствами для отбора пробы газов из газохода и прокачки пробы через устройство, средствам измерения и регулирования расхода отбираемой пробы, средствами измерения расхода, давления и температуры потока запыленных газов в газоходе, средствами контроля соотношения расходов газа в газоходе и через описываемое устройство. Такая композиция устройств отличается большой сложностью. Цель изобретения - обеспечение непрерывного автоматического измерения. Поставленная цель достигается тем что в устройстве, содержащем четЕф датчика, включенных в плечи измерительных трансформаторных мостов, выходы которых включены на вход ана64логового делителя, два датчика установлены до и после фильтра и включены в смежные плечи одного из мостов, два других, включенные в смежные плечи второго моста, установлены на входе фильтра, причем один из них заполнен зталонным газом. Емкость и проводимость конденсаторных датчиков при работе электрофильтра неодинакова за счет разной вепичины Ш1электрической проницаемости и удельной .электропроводности гетерогенной газовой смеси до и после . электрофильтра и газовой смеси, сво бодной от золы. Диэлектрическая проянг цаемость и электропроводность гетерог генной смеси зависят от объемной концентрации частиц твердой фазы в ней, которая различна на входе и выходе электрофильтра, а диэлектрическая проницаемость и. электропроводность чистых (без золы) газов меньше, чем газов, здпьшенных золой. На чертеже представлено предлагаемое устройство. Устройство дпя непрерывного измерения коэффициента очистки газов в электро шьтре состоит из аналогового делителя, представляющего собой рбзистивный автоматический уравновешенный мост I переменного тока, плечами которого являются реэистивные преобразователи 2 и 3, постоянный резистор А и уравновешивающий реохорд 5. Мост питается переменным напряжением промышпенной частоты. В состав моста входят фазочувствительиый усилитель 6 и реверсивный электродвигатель 7. Вал этого двигателя с помощью редуктора связан со стрелкой 8, перемещающейся по шкале, и с реохордом. При равновесии моста величина реохорда прямо пропорциональна произведению постоянIного резистора и резистивного преобразователя и обратно пропорциональна величине резистивного преобразования. Резистивный преобразователь управляется валом реверсивного электродвигателя автоматического трансформаторного квазиуравновешенного моста 9, измеряющего разность электрических емкостей и проводимостей .конденсаторных пластинчатых датчиков 10 и М, взаимодействукицих: .с запыленным золой потоком. Датчик 10 установлем в потоке газов до электрофильтра, а датчик II - за электрофильтром. Мост 9 состоит иэ источника 12 сииусоидапьным иапряжением выбранно частоты, измерительного трансформатора 13 напряжения, имеющего две мульти|} шяр|й1|е плечевые обмотки 14, включенные синфазно, селективно го усилителя 15, имеющего на выходе фазочувствительный детектор, на который подается опорное напряжение с отдельной обмотки 16 трансформатор а 13, усилителя 17 постоянного тока и реверсивного электродвигателя 18. G валом электродвигателя 18 посредством редуктора (не показан) связан компенсирующий ; линейны) конденсатор 19 и резистор 20, включенные параллельно конденсаторному датчику П. Трансформаторный мос автоматически компенсирует изменение емкости и проводимости датчиков 10 и 11 емкостью конденсатора 19 и проводимостью резистора 20 и уста навливается в состояшш квазиравновесия. С валом электродвигателя 18 связана также стрелка 21,.указывакщая на шкале величину разности концентраций золы на входе и выходе электрофильтра. Резиствний преобразователь 3 управляется валом реверсивного элек родвигателя автоматического трансформаторного квазиуравяовешенного моста 22, измеряющего разность элект рических емкостей и проводимостей конденсаторных пластинчатых датчиков 23 и 24. Датчик 23 установен в потоке газов до электро шьтра и взаимодействует с зашопешшм потоком. Датчик 24 также установлен до электрофильтра, но. закрыт по фронту от запьшеиного потока и заполняется чистой без золы газовой смесью. . ItocT 22 состоит из источника 25 1штания, измерительного трансформаIтора 26 напряжения, имеющего две мультифилярные плечевые обмотки 27, включенные синфазно, селективного усилителя 28, имеющего на выходе фаз чувствительный детектор, на KOTOiHidt подается опорное напряжение с отдель ной обмотки 29 трансформатора 26, усилителя 30 постоянного тока и реве сивного электродвигателя 31. С валом этого электродвигателя посредством редуктора (не показан) связан ком пенсирующий линейный конденсатор 32 и резистор 33, включенные параллельно конденсаторному датчнку 24. Трансформаторный мост автоматически компенсирует изменение емкости и проводимости датчиков 23 и 24 емкостью конденсатора 32 и проводимостью резистора 33 и ycтaнaвJп вaeтcя. в состоянии квазиравновесия. С валом электродвигателя 31 связана также стрелка 34, указывающая на шкале величину концентрацию золы на входе, в электрофильтр. Конденсаторные пластинчатые датчики 10, 23 и 24 размещены в газоходе перед электрофильтром и конструктивно объеданёны в одном корпусе. Они выполнены из идентичных.секций конденсаторов, набранных в пакет для заполнения всего живого сечения газохода и электрически соединенных параллельно. Устройство для непрерывного измерения козффициеита газов в электрофильтре работает следующим образом. Запыленный золой поток газов на входе в электрофильтр проходит через конденсатор ные датчики 10 и 23 в зазорах между соответствующими пластинами. Конденсаторный датчик 24 заполняется сзади и с торцов чистымYбез золы) газом. Очищенный от летучей золы поток газов после электро яшьтра проходит через конденсаторный датчик 11. При наличии летучей золы в газовом потоке и улавливании электрофильтрами концентраций ее в газовых потоках до и после электрофильтра различна, причем концентрация до электрофильтра больше. За счет этого дизлектрическая проницаемость и удельная злектропроводносгь запыленного газового потока до электрофильтра больше, чем после его. Вследствие этого емкость и проодимость конденсаторного -..датчика 10 больше емкости и проводимости атчика П. Разность емкостей я роводимостей датчиков вызывает азбаланс трансформаторного моста , который автоматически уравновеивается путем усиления напряжения ебаланса этого моста в селективном силителе 15, выпрямпения и усилеия в усилителе 17 постоянного тока, одачи напряжения на электродвигаель 18 и перемещения линейного омпеясирукщего конденсатора 19 и 785 резистора 20, которые своей величиной восстанавливают равновесие трансформаторного моста 9. При этом стрелкой 21 мост 9 указывает разность концентраций в относительных величинах Одновременно он изменяет равновесие моста I (аналогового делителя) путем изменения величины резистивного преобразователя 2, связанного с валом электродвигателя 18. Резистивный мост 1 восстанавливает равновесие изменением величины реохорда 5, связанного с валом реверсивного электродвигателя 7, управляемого is усилителем 6. Мост I как аналоговый делитель стрелкой 8 указывает на шкале величину коэффициента загшленности (КДЦ) газового потока, который измеряется при определенной величине,концентрации золы на входе в электрофильтр, измеряемой мостом 22, При наличии летучей золы в газовом потоке до электрофильтра диэлектрическая проницаемость и удельная электропроводность этого потока боль гае, чем для свободной от золы газовой смеси. За счет этого емкость и проводимость конденсатора 23 становятся больше емкости и проводимости конденсатора 24. В трансформаторн мосте 22 возникает небаланс. Напряже ние этого небаланса усиливается селективным усилителем 28, усилителем 30 постоянного тока и.поступает на реверсивный электродвигатель 31, кот рый перемешае,т стрелку 34, линейный компенсирующий конденсатор 32, резистор 33 и резистивный преобразователь 3. Вал двигателя 31 вращается до состояния квазиравновесия трансформаторного моста 22. В этом состоянии величины емкости конденсатора 32 и проводимости резистора 33 равны разности емкостей и проводимрстей конденсаторных датчиков 23 и 24, которые неодинаковы за счет наличия в газах летучей золы с определенной величиной концентрации. Стрелка 34 указывает на величину концентрации золы в газовом потоке, выраженную в относительных величинах, а резистивный преобразователь 3 из равновесия мост 1. Этот мост как аналоговый делитель автоматически балансируется за счет изменения вели чины реохорда 5, который управляется электродвигателем 7 и усилителем 6. Таким образом, при увеличении разности концентраций золы в газовом потоке до и после электрофильтра возрастает величина резистивного преобразователя 2,- и мост 1, балансируясь, увеличивает сопротивление реохорда 5, что отмечается стрелкой 8 на шкале как увеличение коээфициента очистки золы. При увеличении концентрации золы на входе в фильтр возрастает величина резистивного преобразователя 3, что вызывает уменьшение сопротивления реохорда 5 и соответственно уменьшение показаний стрелки 8 на шкале, т.е. ение величины коэф(}я{циента и. Эти операции, выполняемые атически, соответствуют, формуле еления КПД электрофильтра Я. BMx)- р ±ф с, ftX коэф| 1циент очистки га-и. зов от золы в электрофильтре (КПД); средние концентрации золы wx в газах на входе и выходе электрофильтра; Ij - сопротивление реохорда 5 мостового аналогового делителя ; PL - сопротивление резистивных преобразоват ей 2 и 3, управляемых .тр;аксформаторными мостдми 9 и 22; i - сопротивление постоянного резистора 4 в схеме моста (аналогового делителя) 1; изменение полной провохдимости конденсаторных датчиков 10 и 11, эквивалентное полной проводимости конденсатора 19 и резистора 20 моста 9; изменение полной проводимости конденсаторных датчиков 23 и 24, эквивалентное полной проводимости конденсатора 32 и 33 моста 22; j, - кажущаяся плотность золы; Ф,1„ коэффициент, учитывающий электрические свойства ЭОЛЫ .диэлектрическую про иицаемость и удельиую электропроводность) по от ношению к электрическим свойствам гаэа. Иэ полученного соотношения следу ет, что при одинаковых начальных емкостях конденсаторных датчиков 10, II, 23 и 24, а также при неизм няю1цихся в электрофильтре кажущейся плотности золы и ее электрически свойств показания мостового аналого вого делителя 1, эквивалентные сопр тивлению рбохорда 5, пропорциональны вели.чине коэф циента очистки электрофильтра. Шкала мостовога аналогового делителя 1 может градуироваться в процентах. Устройство применимо для золоулов телей, использующих сухой способ очистки (например электрофильтры, механические циклоны или тканевые. ({мльтры), в которых не применяется увлажнение летучей эолы и отсутствуют факторы, вызывающие изменение кажущейся плотности, диэлектрической проницаемости и удельной электро проводности золы на выходе золоулови теля, по сравнению с этими величинами на входе. Преимущество предлагаемого устройства для измерения коэффициента очистки газов в электрофильтре соетоит в реальной возможности автоматического контроля этого коэффициент на действующих установка, что позволяет проводить постоянный контроль за работой здло- или пылеочистных установок на парогененарторах или других топочных устройствах сжигающих твердое топливо, или ином технологическом обо(удовании, где проводится очистка газов с целью защиты окружающей среды от вредных выбросов, причем этот контроль осуществляется по параметрам,связанным с концентрациями золы (пыли) простой функциональной зависимостью; осуществлять оптимальный режим золоулавливания при максимальной величине коэффициента очистки;применять в предлагаемом устройстве выдачу элёктг рического сигнала, требуемого для автоматизации режима встряхивания осадительных электродов и регулирования напряжения на коронирупщих электродах. Формула изобретения Устройство для измерения коэффициента очистки газа в (фильтре,содержащее четыре конденсаторных датчика, включенных в плечи измерительных трансформаторных квазиуравновешенных MOCTQB, выходы мостов включены на вход, аналогового делителя, отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции и автоматизации измерения, два датчика установлены до и после фильтра и включены в смежные плечи одного из мостов, два других,включенные в смежные плечи второго моста;установлены на входе фильтра,причем один з них заполнен эталонным газом. . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Справочник по пьше- и золоулавливанию. Под ред. А.А.Русанова, М., Энергия, 1975, с. 45-49. 2.Авторское сввидетельство СССР 516946, кл. G 01 N 15/00, 1976.