新型文丘里采樣系統(tǒng)在粉體行業(yè)的應(yīng)用

1、    新型文丘里采樣系統(tǒng)在粉體行業(yè)的應(yīng)用    摘要：通?；痣姀S的煤粉采樣都是利用人工網(wǎng)篩的方式，把留在篩網(wǎng)大的顆粒煤粉占整個(gè)樣本的比例來(lái)確定細(xì)度(r90)，以確定磨的出力(功率)大小。這種方式所耗費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)，效率低，還需專人采樣；文章在采樣池內(nèi)部利用文丘里原理，設(shè)計(jì)錐狀雙管結(jié)構(gòu)；在高速氣流附近產(chǎn)生負(fù)壓來(lái)進(jìn)行采樣，并同過(guò)控制算法和plc來(lái)進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣，對(duì)粉行業(yè)的采樣是一次變革；特別是倉(cāng)儲(chǔ)式制粉系統(tǒng)，該法結(jié)合磨的控制優(yōu)化算法，更能大大降低成本和能耗。關(guān)鍵詞：文丘里采樣結(jié)構(gòu)；采樣算法；粉采樣；粉體行業(yè)中圖分類號(hào)：tk421文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a文章編號(hào)：100923

2、74(2009)12003602目前國(guó)內(nèi)的粉體企業(yè)在測(cè)量顆粒的采樣方面基本采用靜態(tài)的，目前粉體采樣國(guó)內(nèi)的還處在初級(jí)的發(fā)展階段，還沒(méi)有一個(gè)完整的體系，因此研究這樣的一個(gè)系統(tǒng)顯得非常及時(shí)和迫切，特別在當(dāng)前電量緊缺的情況下，國(guó)家在采取措施鼓勵(lì)企業(yè)節(jié)能降效，因此該系統(tǒng)的提出非常及時(shí)；本文提出基于在線采樣研究，它的設(shè)計(jì)和嘗試，將極大推動(dòng)粉體工業(yè)界的采樣測(cè)量方式和方法變革，為我國(guó)的采樣技術(shù)水平的提高起到很大推動(dòng)作用。一、系統(tǒng)的基本流程參照當(dāng)前制粉系統(tǒng)和火力發(fā)電廠的倉(cāng)儲(chǔ)式煤粉制備系統(tǒng)，該采樣的基本過(guò)程包含6部分：1清潔：清掃采樣池、管道和鏡片組，目的是為保持采樣樣品的新鮮性。2定量取樣：通過(guò)蝸桿取樣機(jī)構(gòu)，取

3、有代表性的樣品，經(jīng)過(guò)稱量控制系統(tǒng)，當(dāng)煤粉斗重量達(dá)到一定時(shí)質(zhì)量m時(shí)，控制電路截?cái)辔仐U步進(jìn)馬達(dá)的脈沖信號(hào)，停止取樣；關(guān)閉取樣管道和通氣管。需注意是：在采樣前，反向驅(qū)動(dòng)馬達(dá)和打開(kāi)清洗壓縮空氣閥，將舊煤清除。3均勻混合：通過(guò)恒高壓氣體打散，使顆粒充分均勻混合，濃度稀釋，通過(guò)打散雙喉管(文丘里原理)實(shí)現(xiàn)高壓打散，采樣處采用二次加速煤速度，以達(dá)到和煤和干凈氣體充分均勻混合的目的。4新鮮煤粉的測(cè)試：煤粉第一次風(fēng)粉混合經(jīng)過(guò)喉管，邊打邊測(cè)試的方法，當(dāng)混合氣體進(jìn)入采樣池鏡片后即刻進(jìn)行多次采樣測(cè)試。5濃度控制：按氣態(tài)平衡方程式，在定量情況下來(lái)算總體濃度，然后通過(guò)文曲里管來(lái)達(dá)到加速的目的，進(jìn)一步加速風(fēng)粉的混合，表明某

4、兩個(gè)物理量的比例關(guān)系；煤體積流量氣體單位時(shí)間內(nèi)體積流量，在此條件下比較難定量計(jì)算。從另一個(gè)角度來(lái)說(shuō)，一定氣體壓力下文丘里管的對(duì)粉的抽吸量，即表明在某一瞬間取煤量是動(dòng)態(tài)的。即：煤抽取量n=v(煤)/v(氣)；v(煤)=m煤p(密)由pv=m(氣)rt得v氣=m(氣)rtp因此n=v(煤)pm(氣)rt由上式知，當(dāng)pl、v(煤)、r和t保持不變時(shí)，煤抽取量n和m(氣)成反比，即與放氣伐門的時(shí)間與孔徑大小成反比。而l煤濃度：m(kcs)p(kgm3)jv(m3s)(抽進(jìn)風(fēng)里的煤的單位時(shí)間內(nèi)的體積流量氣體單位時(shí)間內(nèi)體積流量)。注：在蓄氣罐足夠大的情況下，在一次放氣過(guò)程中的壓力的變化，可忽略不計(jì)。6循環(huán)

5、測(cè)試：(1)除舊煤：打開(kāi)馬達(dá)反向驅(qū)動(dòng)，延時(shí)100脈沖，停1000脈沖(以裝滿采樣頭容量而定)；(2)取新煤：打開(kāi)馬達(dá)正向驅(qū)動(dòng)把新煤落至煤斗；當(dāng)煤質(zhì)量達(dá)到一定量時(shí)，利用行程開(kāi)關(guān)切斷步進(jìn)馬達(dá)正向取煤的脈沖，同時(shí)打開(kāi)測(cè)試氣閥通過(guò)文丘里原理產(chǎn)生負(fù)壓，進(jìn)行邊采樣邊測(cè)試的過(guò)程；(3)清洗余煤：清洗完后，經(jīng)過(guò)一段延時(shí)后，接著下一周期的采樣和測(cè)試。二、采樣控制算法本采樣算法通過(guò)自行開(kāi)發(fā)io或采用西門子do模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)，具體如下：說(shuō)明：1逼過(guò)蝸桿采樣頭對(duì)新鮮煤進(jìn)行定量采樣，當(dāng)煤粉存儲(chǔ)量到達(dá)一定程度時(shí)，通過(guò)稱量機(jī)構(gòu)或壓力傳感裝置，給步進(jìn)馬達(dá)停止脈沖信號(hào)，終止采樣。2在進(jìn)行采樣前，利用p2打開(kāi)1的清洗電磁閥門，對(duì)采樣

6、池、管道和容器清掃。3測(cè)試采樣過(guò)程中，在測(cè)試管和容器內(nèi)加高速氣流，以稀疏和加速粒子流，通過(guò)電磁閥1的延時(shí)來(lái)控制測(cè)試的時(shí)間：通過(guò)光電池的感光量來(lái)測(cè)定濃度的范圍，當(dāng)濃度超過(guò)15或小于1時(shí)，測(cè)試系統(tǒng)不工作，下一周期的采樣重新啟動(dòng)：通過(guò)電磁閥的延時(shí)來(lái)控制氣量的大小，防止煤樣濃度過(guò)高。4當(dāng)采樣次數(shù)n大于n0次時(shí)，進(jìn)行延時(shí)，以達(dá)到間歇工作的目的，延長(zhǎng)系統(tǒng)的工作壽命。5測(cè)試完的煤粉的返回到粉倉(cāng)，以保持環(huán)境的干凈和減少煤的損耗。三、采樣點(diǎn)選擇按照火力電廠的制粉系統(tǒng)，一般可設(shè)的采樣點(diǎn)為落粉管的人工采用筒處的管道，對(duì)于中間儲(chǔ)倉(cāng)式制粉系統(tǒng)，但要考慮到旋風(fēng)分離器后氣流中的510的細(xì)粉直吹到爐膛，會(huì)影響采樣中煤粉大顆粒

7、和小顆粒的比例，進(jìn)而影響測(cè)量的準(zhǔn)確度，需對(duì)標(biāo)定的值加一修正系數(shù)。四、采樣環(huán)境要求因系統(tǒng)實(shí)際工作環(huán)境較為惡劣，不同的制粉系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)不同，同時(shí)電廠(制粉企業(yè))對(duì)安全的要求特別嚴(yán)格，所以其具體要求如下：1因煤粉燃燒和爆炸特性，要求采樣過(guò)程確保安全，可靠穩(wěn)定。因此在采樣過(guò)程不能有明火，大量摩擦靜電的產(chǎn)生，(對(duì)于金屬和金屬接觸部分可通過(guò)膠與金屬的接觸替代)，同時(shí)對(duì)于金屬部分要可靠接地，采樣點(diǎn)可通過(guò)其管道中的正壓，通過(guò)正壓把采樣頭的煤粉經(jīng)過(guò)主采樣管后，旁路分流，再通過(guò)空壓機(jī)的打散氣流，經(jīng)一定體積混合均勻后，送到采樣池。同時(shí)在采樣點(diǎn)、回粉管等關(guān)鍵點(diǎn)設(shè)防暴裝置，加強(qiáng)密封；用防爆型馬達(dá)；2測(cè)試過(guò)程中要保持恒溫恒

8、壓和氣載體的勻速運(yùn)動(dòng)(等速測(cè)試)。盡量保持粒子在載體中的均勻性(需外加一定的負(fù)壓，因此在要用內(nèi)部光滑硬管(依照實(shí)際條件，采用金屬管。在接地良好的情況下能減少因顆粒靜電而產(chǎn)生聚集，但要用石棉瓦進(jìn)行保溫。軟膠管有老化，高溫變形和靜電無(wú)法釋放等原因，因此盡量不采用)；在自給均勻正壓的條件下，為保證采樣的煤粉的量，依照測(cè)試濃度的要求，通過(guò)控制其質(zhì)量(按照壓力傳感器來(lái)給馬達(dá)取樣信號(hào))，保證同時(shí)控制打散氣流的量(電磁閥開(kāi)啟的時(shí)間)來(lái)保持一定稀釋度；采樣點(diǎn)盡可能避免露天和易引雷的地方及環(huán)境因素變化大的地方(如濕度、溫度、震動(dòng)等)；為保持采樣的真實(shí)性，防止失真，防止壓降過(guò)大，盡可能使制樣裝置和測(cè)試的采樣池部分

9、的距離較短。五、結(jié)構(gòu)部分1采樣頭部分。安裝方式：在管路中開(kāi)有采樣安裝孔的前提下，插入該采樣頭，在粉管外部進(jìn)行固定。預(yù)留采樣接口和旁路接口。采用不銹鋼管和汽缸活塞材料，內(nèi)壁光滑處理，外部硬度強(qiáng)化處理。尺寸：直徑約20cm之間，具體尺寸見(jiàn)圖紙。2連接管道。采樣管用外直徑為10mm；測(cè)試管道用內(nèi)直徑為6mm，在測(cè)試管道中采用加壓縮空氣打散加速煤粉氣流，以稀疏測(cè)試管道中的煤粉顆粒濃度。3閥門：采用直通式截氣閥。4風(fēng)速(流量)計(jì)：用于測(cè)試粉流的流速大小，給測(cè)試流定義可度量的數(shù)量值。5回粉總管：保證回流測(cè)試煤粉流的流速和回粉氣壓，管道直徑要比其它管徑大。6采樣池：保證其內(nèi)部的濃度和穿透力及鏡片保潔，需用清潔氣流沖擊內(nèi)部鏡面。7整體外殼：見(jiàn)圖紙。六、采樣系統(tǒng)配套機(jī)構(gòu)風(fēng)速計(jì)、do或dsp控制電路、光學(xué)鏡片、膠圈、機(jī)械采樣裝置、正壓縮空氣環(huán)境、文丘里采樣池、煤斗、連接管和接頭、電磁閥、調(diào)節(jié)閥、安裝支架等。七、結(jié)論通過(guò)結(jié)合機(jī)械采樣頭(采樣)、采樣池(測(cè)試)、dsp(控制)三者系統(tǒng)的結(jié)合，特別是文丘里雙管結(jié)構(gòu)在采樣池中的應(yīng)用，體現(xiàn)了新型采樣系統(tǒng)的科學(xué)性，大大減少了系統(tǒng)人工維護(hù)時(shí)間，同時(shí)該系統(tǒng)結(jié)合火電廠的實(shí)際，可以替代人工采樣的方式，為工程技術(shù)操作人員的科學(xué)決策和實(shí)時(shí)控制提供了大量有效的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，因此對(duì)粉行業(yè)的采樣是一次變革，為耗能