1、西安科瑞自動化有限責任公司世界先進的氣固兩相流世界先進的氣固兩相流濃度和流量濃度和流量在線監測技術成果！在線監測技術成果！D/3-SCMD/3-SCM交流電荷感應式風粉在線系統交流電荷感應式風粉在線系統 主要功能主要功能煤粉絕對流速煤粉絕對流速煤粉濃度或質量流量煤粉濃度或質量流量煤粉細度的變化煤粉細度的變化各煤粉管道煤量平衡各煤粉管道煤量平衡煤粉管道不穩定流現象煤粉管道不穩定流現象實時監測：實時監測：高精度高精度 免維護免維護D/3-SCM鍋爐風粉全參數在線監測系統鍋爐風粉全參數在線監測系統D/3-SCM鍋爐風粉全參數在線監測系統鍋爐風粉全參數在線監測系統當前市場主要的風粉在線監測系統當前市場

2、主要的風粉在線監測系統 傳統的差壓式（靠背管）風粉在線系統傳統的差壓式（靠背管）風粉在線系統 微波原理的風粉在線系統微波原理的風粉在線系統 傳統差壓式原理和靜電荷法結合的風粉在線系統傳統差壓式原理和靜電荷法結合的風粉在線系統 靜電荷法風粉在線系統：靜電荷法風粉在線系統： 采用插入式傳感器探頭的風粉在線系統采用插入式傳感器探頭的風粉在線系統 采用環形非接觸式傳感器探頭的風粉在線系統采用環形非接觸式傳感器探頭的風粉在線系統 基于超聲波原理的風粉在線系統基于超聲波原理的風粉在線系統 基于交流電荷耦合技術和數字信號處理技術的風粉在線系統基于交流電荷耦合技術和數字信號處理技術的風粉在線系統風粉在線產品系

3、統的選擇風粉在線產品系統的選擇傳統的差壓式風粉在線系統傳統的差壓式風粉在線系統 已經被證明無法滿足現場需求，并且無煤粉濃度測功能。已經被證明無法滿足現場需求，并且無煤粉濃度測功能。差壓式原理和靜電荷法結合的風粉在線系統差壓式原理和靜電荷法結合的風粉在線系統 雖然增加了煤粉濃度測量功能，但是其自身的缺陷依然存在。雖然增加了煤粉濃度測量功能，但是其自身的缺陷依然存在。 采用靜電荷法測量煤粉濃度，也存在穩定性問題；采用靜電荷法測量煤粉濃度，也存在穩定性問題；煤粉濃度測量需要進行流速修正煤粉濃度測量需要進行流速修正流速測量精度也會影響濃度測量流速測量精度也會影響濃度測量風粉在線產品系統的選擇風粉在線產

4、品系統的選擇微波原理的風粉在線系統微波原理的風粉在線系統作為前些年的新技術產品，微波法風粉在線作為前些年的新技術產品，微波法風粉在線系統，在國內電廠有過一些應用。系統，在國內電廠有過一些應用。主要存在的問題：主要存在的問題： 測量受環境因素影響較大測量受環境因素影響較大 信號清晰度不夠，無法通過交相信號清晰度不夠，無法通過交相 關性算法，精確計算流速。關性算法，精確計算流速。 有源探頭，難以解決磨損問題有源探頭，難以解決磨損問題 實用中設備的維護量大，需要經常性維護和更換備品備件。實用中設備的維護量大，需要經常性維護和更換備品備件。最主要問題是，因基礎信號源不穩定，帶來的測量問題最主要問題是，

5、因基礎信號源不穩定，帶來的測量問題風粉在線產品系統的選擇風粉在線產品系統的選擇靜電荷法風粉在線系統：靜電荷法風粉在線系統： 采用插入式傳感器探頭的風粉在線系統采用插入式傳感器探頭的風粉在線系統 采用環形非接觸式傳感器探頭的風粉在線系統采用環形非接觸式傳感器探頭的風粉在線系統 靜電荷法測量技術，最初是針對破袋系統提出的，靜電荷法測量技術，最初是針對破袋系統提出的， 用于定性的反映被測介質的流速和濃度突變現象，用于定性的反映被測介質的流速和濃度突變現象， 從而對布袋除塵系統進行破袋報警。從而對布袋除塵系統進行破袋報警。不適合定量測量設備不適合定量測量設備風粉在線產品系統的選擇風粉在線產品系統的選擇

6、電荷感應式技術的分類電荷感應式技術的分類電荷感應式產品，依據采集信號的方式可分為：電荷感應式產品，依據采集信號的方式可分為： 靜電荷法靜電荷法 交流電荷感應式交流電荷感應式靜電荷法測量原理：靜電荷法測量原理：從磨煤機出口進入送粉管道的煤粉顆粒，在氣力輸送的過程中從磨煤機出口進入送粉管道的煤粉顆粒，在氣力輸送的過程中因摩擦碰撞等因素，表面會積累一定的電荷。該電荷會在金屬因摩擦碰撞等因素，表面會積累一定的電荷。該電荷會在金屬傳感器上產生靜電信號。通過對上述靜電信號進行分析處理，傳感器上產生靜電信號。通過對上述靜電信號進行分析處理，從而得到煤粉的流速和濃度值。從而得到煤粉的流速和濃度值。被測介質必須

7、帶有一定量的電荷。靜電荷被測介質必須帶有一定量的電荷。靜電荷法產品，采集的是煤粉顆粒表面所攜帶的法產品，采集的是煤粉顆粒表面所攜帶的電荷量，由于煤粉自身攜帶的電荷量是一電荷量，由于煤粉自身攜帶的電荷量是一個隨機值，并且會因環境因素隨時發生變個隨機值，并且會因環境因素隨時發生變化，造成測量參數的波動。化，造成測量參數的波動。風粉在線產品系統的選擇風粉在線產品系統的選擇靜電荷法測量原理應用于風粉在線系統的缺陷靜電荷法測量原理應用于風粉在線系統的缺陷 信號源不穩定信號源不穩定 測量信號不能反映被測介質的特征值測量信號不能反映被測介質的特征值由于采集的是煤粉顆粒表面的電荷量，并不能反映被測煤由于采集的

8、是煤粉顆粒表面的電荷量，并不能反映被測煤粉顆粒本身的特征曲線，因而無法直接通過相關性算法計粉顆粒本身的特征曲線，因而無法直接通過相關性算法計算流速和煤粉細度，僅能定性的反映煤粉顆粒濃度和流量算流速和煤粉細度，僅能定性的反映煤粉顆粒濃度和流量的變化。的變化。風粉在線產品系統的選擇風粉在線產品系統的選擇靜電荷法產品的優勢靜電荷法產品的優勢 技術門檻比較低技術門檻比較低 靜電感應信號非常容易采集，無需數字信號處理。靜電感應信號非常容易采集，無需數字信號處理。 產品研發和生產成本比較小，易于普及。產品研發和生產成本比較小，易于普及。交流電荷感應技術的簡介交流電荷感應技術的簡介相對于靜電荷法技術，交流電

9、荷感應技術的在風粉參數精確測量方相對于靜電荷法技術，交流電荷感應技術的在風粉參數精確測量方面有著非常明顯的優勢，但是技術難度也非常高。由于采集的信號面有著非常明顯的優勢，但是技術難度也非常高。由于采集的信號源相比靜電荷信號相差源相比靜電荷信號相差56個數量級，因此需要非常精密的硬件芯個數量級，因此需要非常精密的硬件芯片來支撐；同時，交流電荷感應技術需要采集被測介質的特征信號片來支撐；同時，交流電荷感應技術需要采集被測介質的特征信號曲線進行交相關性計算，因此還需要結合高精度的數字信號處理技曲線進行交相關性計算，因此還需要結合高精度的數字信號處理技術。下面我們將著重介紹交流電荷感應技術。術。下面我

10、們將著重介紹交流電荷感應技術。D/3D/3交流電荷感應原理交流電荷感應原理每一種物質都在每一種物質都在電荷感應序列電荷感應序列中占有一個席位中占有一個席位D/3交流電荷感應原理在動態狀態下在動態狀態下，任何兩種不同物質將相互感應產生電荷，任何兩種不同物質將相互感應產生電荷。撞擊撞擊摩擦摩擦感應感應E=f(N,V)其中：其中：E電荷感應信電荷感應信號強度號強度N煤粉濃度煤粉濃度V-風粉流速風粉流速 D/3D/3測速原理測速原理交相關數學模型求出交相關數學模型求出時間差時間差 t t感應電感應電荷信號荷信號流速測量特點n在線精準測量介質平均流速、重復度優于在線精準測量介質平均流速、重復度優于0.1

11、%0.1%n直接測量流速、無需標定直接測量流速、無需標定n本質零漂移本質零漂移n高粉塵介質對于測量沒有影響，無需吹掃、免維護高粉塵介質對于測量沒有影響，無需吹掃、免維護n要求更少的直管段要求更少的直管段n不受介質成分變化的影響不受介質成分變化的影響n不受介質溫度、壓力變化的影響不受介質溫度、壓力變化的影響交流電荷耦合技術感應的信號來自于交流電荷耦合技術感應的信號來自于大范圍的耦合電荷，不是撞擊、摩擦大范圍的耦合電荷，不是撞擊、摩擦電荷。電荷。D/3D/3煤粉濃度測量原理煤粉濃度測量原理n采用交流電荷耦合技術n交流耦合技術是測量電荷信號圍繞著電荷平均值的擾動量n電荷信號擾動量的標準偏移與粉塵的排

12、放總量（mg/s）成線性關系n介質濃度：介質濃度介質濃度= =總排放量總排放量（流速（流速x x管道截面積）管道截面積） mg/m= mg/s mg/m= mg/s m/s m/s x m x m 介質流速的變化直接影響介質濃度的檢測值D/3D/3系列產品可同步測量介質流速，可實時輸出準確系列產品可同步測量介質流速，可實時輸出準確的濃度值的濃度值n分辨率可達0.01 mg/m (mg/m (光閃射儀和濁度儀的分辨率達不到光閃射儀和濁度儀的分辨率達不到10 mg/m 10 mg/m 以下以下) )D/3D/3煤粉濃度測量原理煤粉濃度測量原理n煤粉顆粒度不同，煤粉顆粒質量就不同，當粒度不同的煤粉顆

13、粒煤粉顆粒度不同，煤粉顆粒質量就不同，當粒度不同的煤粉顆粒流過傳感器探頭時，感應的電荷信號的動量特征就不同，反映在流過傳感器探頭時，感應的電荷信號的動量特征就不同，反映在信號上表現為功率密度譜不同，通過高速數據采集帶有粒度特征信號上表現為功率密度譜不同，通過高速數據采集帶有粒度特征的感應電荷信號，經過數字信號處理技術和快速譜分析數學模型，的感應電荷信號，經過數字信號處理技術和快速譜分析數學模型，就可測量出穩定的相對煤粉細度，連續測量可得到準確的細度變就可測量出穩定的相對煤粉細度，連續測量可得到準確的細度變化信息。經過現場取樣標定，化信息。經過現場取樣標定， 可以可以RX RX 方式表示煤粉細度

14、，如方式表示煤粉細度，如R75R75、R200R200、R90R90表示，常用表示，常用R90R90形式表示。形式表示。 根據下式可以計算出出煤粉均勻性系數：根據下式可以計算出出煤粉均勻性系數：21lg100lnlg100lnlg21xxRRnxxD/3D/3煤粉細度測量原理煤粉細度測量原理D/3D/3煤粉細度測量原理煤粉細度測量原理D/3交流電荷耦合技術及本質優點n探頭表面被粉塵覆蓋n探頭材質與粉塵顆粒性質接近n探頭材質不單純，導致對同一種粉塵顆粒同時產生正和負電荷n探頭涂覆非導電體材料n粉塵顆粒由于碰撞達到平衡態以上情形交流電荷耦合技術都能有效測量，直流電荷感應技術將失效。總結：總結：為什

15、么選擇交流電荷感應技術為什么選擇交流電荷感應技術D/3 D/3 環境適應性環境適應性檢測與標準制造與檢測(風粉試驗臺)技術發展歷程電電 荷荷 感感 應應 測測 量量 技技 術術 發發 展展 歷歷 程程技術分代技術分代感應技術感應技術技術應用技術應用代表廠家代表廠家第一代第一代第二代第二代第三代第三代第四代第四代靜電感應靜電感應開關報警開關報警破袋檢測破袋檢測靜電感應靜電感應模擬檢測模擬檢測煙塵排放煙塵排放濃度檢測濃度檢測交流感應交流感應模擬檢測模擬檢測煙塵排放煙塵排放交流感應交流感應數字技術數字技術流速檢測流速檢測英國英國CODEL 中國企業中國企業澳大利亞澳大利亞GOYEN西安科瑞西安科瑞第五代第五代濃度檢測濃度檢測交流感應交流感應數字技術數字技術德國德國promecon西安科瑞西安科瑞國產、進口國產、進口整體技術先進性比較 采用國際先進的交流電荷耦合技術； 現代數字信號處理技術； 網絡技術和交相關技術； 直接測量煤粉濃度及風粉流速。 采用靜電感應法采用靜電感應法（即直流電荷感應（即直流電荷感應技術）與模擬信號技術）與模擬信號處理方法和傳統靠處理方法和傳統靠背管差壓式流量測背管