煤粉浓度的测量

第6期工矿自动化No.62008年12月Industry and Mine AutomationDec. 2008文章编号:1671- 251X(2008)06 -0082 -03煤粉浓度的测量邢丽娟(青岛理工大学自动化工程学院,山东青岛266520)摘要:文章介绍了一种基于电容传感器的煤粉浓度测量方法,分析了煤粉浓度的测量原理,给出了适合该电容传感器的信号检测电路。实践表明,该方法具有较高的准确性和可靠性。关键词:煤粉浓度;电容传感器;测量;检测电路中圈分类号:TP212.9文献标识码:B若煤粉的密度为p,则煤粉所占的体积比D与0引言煤粉质量浓度m的关系为煤粉气体输送广泛应用于工业生产的各个领m= Dp(3)域,送粉管道内的煤粉浓度则是一项非常重要的参因此,煤粉容积份额D可视为煤粉的体积浓度数,煤粉浓度的高低直接影响着各送粉管道的煤粉即煤粉浓度。由式(2)可知煤粉容积份额D可由煤均匀性。对送粉管内的煤粉浓度进行准确的在线测粉和空气的混合气流的等效介电常数e来表示:量与调控可以有效提高燃烧经济性和安全性。因D=二(4)此,笔者通过研究煤粉浓度检测的相关技术,采用电容法测量煤粉浓度实现送粉管内煤粉浓度的实时测而等效介电常数e又可用电容传感器的电容量量功能,并通过相应的检测电路得到电容器的输出C表示(具体的表示形式和所用传感器的结构有电压信号与煤粉浓度之间的对应关系。关),对于具体的电容传感器来说，可得到用电容传感器电容量C表示的煤粉所占气-固两相流体积.1测量原理比D的表达式。可见,只要测得电容传感器的电容电容法测量煤粉浓度,即用电容传感器探头测量C的变化,那么就可描述出送粉管道内煤粉容积量颗粒浓度。电容传感器探头板间有1个小间隙，份额D,再由式(3)可得煤粉浓度m的变化。间隙中固体浓度的改变会改变其绝缘系数,从而改2传感器结构.变系统的电容,根据间隙的绝缘系数就可获得固相的浓度。由电容器特点可知,当电容器的2个极板之间送粉管内煤粉所占的体积比设为D,则有:加入介电质时,电容器的电容量就会变大.而当介_V电质充满整个极板间的空间时,电容器的电容量将D= v.+v.(1)变成原来没有介电质时的e倍(ε即为介电质的介电式中:V,为煤粉的体积;V;为空气的体积。常数)。由此,根据送粉管道结构特性和实际运行特送粉管内气-固(空气和煤粉)两相流体的等效点以及管道中煤粉气流流动特性制作的电容传感介电常数ε表示为器,具有防止煤粉气流对传感器的磨损抗干扰、动态ε= Dε.+(1- D)εg(2)响应快便于实现非接触式实时连续测量等特点。式中:e,为煤粉的介电常数;eg为空气的介电常电容传感器包括一段非金属管道和紧固在管道外壁数。的1对铜质电极板,装置在圆筒形屏蔽保护罩内,如中国煤化工:属耐磨管道通过，收稿日期:2008 -06- 16.MHCNMH日弧形板保持绝缘，作者简介:邪丽娟(1973-),女,硕士,讲师，2004年毕业于内蒙古科技大学,现主要从事智能仪器及计算机过程控制的研究与应用这 2个金属板就是电容的2个极板,在2个极板之方面的工作。Tel;13969708850,E mail:yszxji@ 126. com间形成了1个电容。每块极板上各有一段引线通过2008年第6期邢丽娟:煤粉浓度的测量●83屏蔽保护更8个二极管桥路组成,用于对交流信号进行整流。电极板.二极管桥路和量程温度补偿热敏电阻放在传感器组管道~ .件内,热敏电阻的补偿作用由安装在电气盒中的.2个电阻控制。A.是一个差动放大器,它输出一-个可变的电压供给振荡器,A.的输出电压必须可调，非金属管道以保证传感器中的电容极板得到适当的激励电压。图1电容传感器结构示意圈 .振荡器的振荡频率取决于传感器的测量电容和振荡引线管连接到测量放大电路中,当非金属管道中有变压器的绕组电感量。电流控制器用于控制电路的煤粉气流通过时,介电常数发生了改变,于是电容器输出电流。电流检测器用于检测电路中某电阻的反2个极板之间的电容发生了改变,而外面的屏蔽保馈信号与零位静态电流和传感器可变差动电流之和护罩形成了一个保护层,能够防止外界因素对内层是否平衡。电流限制器用于当变送器过压输人时，电容器的电容产生影响。使输出电流不超过30 mA.基准电压稳压器为电当非金属管道采用介电常数较小的绝缘材料，路提供一个基准电压和工作电源。图2中,测量放且厚度又小时,可近似认为电极间只有1种介质,传大电路输出端接了1个固定电阻R,电容传感器的感器电容量的表达式叫可表示为电容量经过变送器中测量电路的处理、转换后,最后c=些n (cran号)(5)输出为电阻R两端的电压信号。电压信号U可由式中;L为传感器电极板长度;δ为极板间夹缝式(7)表示: .U=HEC(7)的圆心角;e为管道内介质的介电常数。由式(5)可知传感器电容量与介质的介电常数式中:U为输出电压信号;H为常数;C为电容成正比。将式(5)代入式(3) .(4)整理后可得煤粉浓传感器的电容量;Cr为参比电容的电容量。度与传感器电容量的关系式:从式(7)可看出,随着电容传感器的电容量CKC-s(6)的增大,输出电压信号U也是随之增大的。而为了m= pe,-ε能够实时、在线监测电压信号U的变化,在电阻R式中:K为常系数,与传感器电极板的结构有两端又接了1个数据采集器。数据采集器用于采集关;p为煤粉的密度。固定电阻R两端的输出电压信号U的变化。可将由于风管内充满空气和煤粉混合的气一固两相数据采集器和CPU连接起来组成可靠的测量系.流体,可近似为单一介质,所以由式(6)可知,测得传统,对输出电压信号U进行数据采集和分析。利用感器的电容就可以知道管内煤粉的浓度变化。不同的风速和给料机给料速度等确定不同的煤粉浓3测量电路度,同时对应每-一个煤粉浓度均可找到由电容传感器输出经过测量电路转换的电压信号值，便可实现由于给粉机中煤粉水分、煤粉细粒度以及现场对煤粉浓度的测量。应该注意的是,煤粉中水分含周围环境等因素,都可能对电容传感器电容信号的量对检测结果会有较大的影响，煤粉中水分含量越.测量产生影响,因而,一个快速准确的在线测量系高对采集得到的电压信号的影响越大，可以通过加统显得必不可少。基于电容法的煤粉浓度测量系统一个水分的校正系数来解决该问题。煤粉颗粒度也电路框图如图2所示。会对测量产生影响.煤粉颗粒度越小,同-煤粉浓度电容传感暨所对应的电压信号越大，可以通过加一个煤粉细粒解调器电流检测司参比电数据采集器度的校正系数来解决该问题。4结语中国煤化工凤非接触式测量传團2基于电容法的煤 粉浓度测量系统电路框图JYH.CNMHGi该系统由解调器、振荡控制放大器A:、振荡器、感器o比口佩咖儿i v，能- -次性测量管内电流控制放大器A:、电流控制器、电流检测器、电流煤粉平均浓度,具有结构简单、成本低、对浓度变化限制器和基准电压稳压器等组成。其中解调器由响应快、灵敏度高等优点。实际测试中,将电容传感工矿自动化No. 62008年12月Industry and Mine AutomationDec, 2008文章编号:1671 -251X(2008)06 - 0084-03基于6RA70整流装置的12脉动串联整流技术及其应用王公华，陈颖'， 丁瑞'， 王光义'(1.中国矿业大学信电学院,江苏徐州221008; 2.兖矿集团,山东邹城273515)摘要:文章介绍了采用西门子SIMOREG DC- MASTER 6RA70整流装置实现12脉动串联整流技术、进而实现提升机直流调迷控制的方法,并给出了12脉动串联整流驱动参数的设置。该12脉动串联整流技术巳应用于南屯煤矿的提升机直流调速控制系统中。应用结果表明:该技术克服了12脉动并联驱动为满足故障状态下安全提升而增大容量的弊端,实现了提升机不同工况下的安全可靠运行;基本消除了6脉动整流产生的5次、7次谐波,降低了对电网的干扰,减少了对通信和控制回路的干扰,以及对PLG等精密电子器件的误动作和损坏。关键词:矿井提升机;电控调速;整流技术;串联整流; 6RA70中图分类号:TD534文献标识码: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作者简介:王公华(1970-),男.山东单县人,高级工程师1993年毕业于哈尔滨工业大学电气工程系,现在兖矿集团主要从事机电设备技术管理工作。Tel: 13963756158, E mail, yankuang. wgh@ vip.163. com器安装在与其直径相同的圆管试验段上,加以稳定的送粉管一次风中的煤粉浓度的实时测量,在其它的风速控制，使管道中煤粉浓度不断增加,就可以得领域与此相关的颗粒浓度的工业测量中也具有较高到传感器输出电压与煤粉浓度之间的对应关系。通中国煤化工过测量,得出电容传感器输出电压随煤粉浓度呈单调上升趋势的结论。同时,根据给粉量计算出管道MHCNMHG中的煤粉浓度。测量结果表明，该测量系统具有较[1] 浦兴国,潘晓辉,周 洁,等.直吹式制粉系统煤粉相好的线性和较高的灵敏度,可以应用于对煤粉锅炉对依度测量的研究[J].锅炉技术,2004(1) :52~54.