引風(fēng)機入口煙道煙塵濁度儀的選型及其應(yīng)用

摘要：引風(fēng)機入口煙道煙塵濁度儀，是測量除塵后引風(fēng)機入口煙道內(nèi)煙塵含量的在線測量儀表。由于測量煙塵含量的在線儀表在電廠使用中還存在較多問題，使用效果不是很好，有的需要改造。該文對煙塵儀改造過程中的選型及其現(xiàn)場應(yīng)用進行了探討。

關(guān)鍵詞：引風(fēng)機入口煙道 煙塵濁度儀 選型 應(yīng)用

引風(fēng)機入口煙道煙塵濁度儀，是測量除塵后引風(fēng)機入口煙道內(nèi)煙塵含量的在線測量儀表。但不少煙塵儀使用效果不佳。以金竹山火電分公司為例，該公司1、2號爐安裝的引風(fēng)機入口四臺煙塵測量儀，原型號為德國Sick公司的FW56-10T。由于測點處煙塵濃度大，壓力為微正壓，含腐蝕性氣體，上述惡劣的使用環(huán)境導(dǎo)致煙塵濁度儀鏡頭經(jīng)常出現(xiàn)臟污，使用壽命短。加之原安裝的引風(fēng)機入口煙道煙塵濁度儀很不適宜檢修、調(diào)校，檢修位置很不安全，尤其是安裝在煙道頂部的鼓風(fēng)機和煙道背面的反射裝置，根本無法上去進行檢修維護。自機組投運以來，引風(fēng)機入口煙道煙塵濁度儀就一直沒能正常投運。為了改變這種狀況，決定改造1、2號爐引風(fēng)機入口煙道煙塵濁度儀。

1 改造方案：選型，更換測量儀，改變安裝位置

1.1 選型 經(jīng)過反復(fù)調(diào)研，選用英國Land公司的4200型測量儀。該濁度儀為英國Land公司原裝進口產(chǎn)品。4200型煙塵測量儀具有較高的可用性、穩(wěn)定性、可靠性和維護性，基本滿足系統(tǒng)要求的功能。

工作原理：當(dāng)一柱光穿過含有煙氣和灰塵顆粒的介質(zhì)時，一部分光傳輸過去而另一部分光因為散射而損失掉。傳輸過去的那部分我們稱為透明性，損失的那部分稱之為不透明性。Land4200型使用一個高強度發(fā)光二極管（LED）射出一柱光穿過煙囪，在穿過煙囪的過程中損失的光是不透明度，不透明度與當(dāng)前灰塵和煙量的關(guān)系符合比爾（Beer-Lambert）原理：τ=I/I0=e-acl

其中，τ=透光度 I0=進入物質(zhì)的光強度 I=穿過物質(zhì)的光強度

a=衰減系數(shù) C=灰塵濃度 l=光穿過介質(zhì)的距離

因為不透明度（op）=1-τ，上面的方程式可以轉(zhuǎn)換成：

（1-op）=e-acl或者op=1-e-acl。C是測量光路中的灰塵濃度，于是消光度為：op=-log10τ=-acl/2.303或者c=k×op，其中k=-2.303/al。通過比較同時測量的光密度和灰塵重量，可以得到K值。

Land4200型已經(jīng)開發(fā)成最精確和經(jīng)濟適用的不透明度煙塵儀之一。它由發(fā)收器（發(fā)射頭）和反射器（反射頭），兩個主要部分組成。使用高亮度的LED光源，非常低的電子干擾和高級的恢復(fù)系統(tǒng)使標定偏差減到最少。LED燈杯調(diào)成3KHz頻率以減少干擾和消除由于背景光而引起的誤差。電子調(diào)制消除了必需的機械消波器，以使儀表沒有運動部件。

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從LED1發(fā)出的光穿過擴散器，到達50/50分光器上，射出部分的光到一個透鏡上，通過透鏡射出明確的、平行校準光穿過測量路徑到達遠端的反射器上。光從反射器返回并由透鏡聚焦到測量檢測器Dm上。最初由分光器反射的一部分光射到一個凹鏡上，并被聚焦到參考檢測器Dr上。不透明度可由這兩個檢測器的信號比率計算出。

1.2 改變安裝位置 儀表安裝在煙道的地點，應(yīng)能典型地檢測穿過煙道的煙塵濃度。安裝地點要盡可能選在負壓的地方，安裝區(qū)域要有足夠大的平臺，以便于檢修維護。如果安裝在強烈振動或煙道改變形狀而使延期溫度改變的地方，會引起測量誤差。儀表使用在-20～+55℃之間。經(jīng)現(xiàn)場反復(fù)察看，安裝位置選擇在引風(fēng)機入口豎直煙道上約20來米高處。這兒煙道振動比較小，正常情況下是負壓運行，位置比原來的安裝位置下移了6、7米，這里發(fā)射裝置和反射裝置處都有一個較好的平臺，鼓風(fēng)機也有地方安放，比以前的位置大大利于檢修人員檢修維護。

2 安裝

煙塵濁度儀的安裝在實際中有一定的困難。主要是安裝時煙道兩邊開孔要對準。由于該濁度儀是光學(xué)分析儀器，發(fā)射裝置和反射裝置必須要安裝在煙道兩邊同一水平位置和同一垂直位置，否則發(fā)射裝置發(fā)射的一束光源無法射到反射裝置，也無法接收。這就好像是打靶，必須一對一對準，不能有誤差。而5米多寬的煙道距離，開孔位置定位準確成為一大難題。在20多米高的煙道上，用一根10米來長的透明軟水管，裝滿水在煙道兩邊的中間位置反復(fù)檢測水平，精確確定水平位置，再在垂直位置上用卷尺從煙道側(cè)邊向中間精確測量，確定垂直位置。然后先開一12mm左右的小孔，再在另一邊開一小孔，兩邊對光檢測是否對準，再擴大孔徑。然后在發(fā)射裝置和反射裝置兩邊開孔處焊接帶有短管的法蘭。焊接時短管法蘭面要最大限度地保持與煙道壁平面平行，這是確保調(diào)節(jié)到位的基礎(chǔ)。然后焊接，安裝，放電纜，對線、接線。接著安裝輔助設(shè)備鼓風(fēng)機。鼓風(fēng)機是用來為煙塵濁度儀進行吹掃的，目的在于防止灰塵進入光學(xué)分析系統(tǒng)。訂貨時要考慮鼓風(fēng)機的安裝位置和到發(fā)射器、反射器的距離，廠家好按要求供應(yīng)空氣管。風(fēng)機與發(fā)射器、反射器的距離最長不要超過7m。

3 調(diào)校

安裝任務(wù)完成后，就是精心地調(diào)校。調(diào)校要在機組停運后，且煙道內(nèi)無煙塵時才能進行。

3.1 對光 對光是調(diào)校的第一步，也是最費時間的一步。把發(fā)射頭的法蘭安裝到焊接在煙道上的短管法蘭上，兩個法蘭之間的螺桿上放相等的幾個球型墊片，兩個法蘭之間的間距約12mm左右，然后裝上螺母，不要過分擰緊。然后送上電源。這時打開發(fā)射頭前蓋板，從觀察孔看過去，看到一個小白點，這個小白點只有直徑約2mm大，這就是沒裝反射頭時反射端那邊光孔的白光。這個小白點如果正好在觀察孔中間的小圓圈正中間，那就是極佳的運氣，但一般情況下很難實現(xiàn)，有時甚至小白點都看不到。這時可以反復(fù)調(diào)整發(fā)射頭法蘭和短管法蘭之間的間距，使這個小白點正好在觀察孔中間的小圓圈正中間。此時再看兩法蘭之間的間距，看每個螺桿之間的球墊片的間隙，哪個螺桿之間有間隙就在該處加球形墊片，能夠加一個墊片就加一個，不能加一個就把球形墊片反過來裝上。因為加球形墊片又要松開螺帽把發(fā)射頭取出來，加了之后可能又變了位置，又要反復(fù)調(diào)整。可能又要在另一螺桿上加墊片或者反裝墊片。這個過程很繁瑣，需要細心和時間。基本上調(diào)好后，再調(diào)整調(diào)節(jié)X和Y方向的螺母。X螺母調(diào)整水平方向，Y螺母調(diào)整垂直方向，第三個螺母用來調(diào)整緊度。一直到裝好螺帽后小白點正好在觀察孔中間的小圓圈正中間，然后安裝反射頭。

把反射頭的法蘭安裝到焊接在煙道上的短管法蘭上，兩個法蘭之間的螺桿上放相等的幾個球型墊片，兩個法蘭之間的間距約12mm左右，然后裝上螺母，不要過分擰緊。把反射頭頂部的兩個保護面板螺絲拆下，從反射頭向上提起面板，從面板上面取下兩個調(diào)整觀察管。打開反射頭端蓋中間的觀察孔，從觀察孔看過去，調(diào)節(jié)X和Y方向的螺母，直到發(fā)射頭發(fā)射過來的閃光中心對準。X螺母調(diào)整水平方向，Y螺母調(diào)整垂直方向，第三個螺母用來調(diào)整緊度。然后用短調(diào)整觀察管從觀察孔中觀看，重新檢查調(diào)整精度。再用長觀察調(diào)整管從觀察孔觀看，進一步調(diào)整精度。裝回調(diào)整管和蓋板。一般來說，發(fā)射頭調(diào)了以后，反射頭這邊容易調(diào)整一些。

反射頭調(diào)整好后，再從發(fā)射頭檢查。打開前蓋板，通過電路板上的孔，可以看到一個紅色的圓點。清晰地位于儀表電路板后面的鑄件上。按左手邊MODE鍵一直到顯示器左邊顯示“I XXX”，調(diào)節(jié)X和Y螺母直到紅色圓光點在目標的中心。在調(diào)節(jié)模式光是連續(xù)的（不閃爍），在顯示器右邊的讀數(shù)顯示一個大約500任意數(shù)，現(xiàn)在儀表調(diào)整好了。

3.2 標定 標定按說明書上的方法進行。要注意根據(jù)煙道的寬度正確使用哪種標定方法。

自此。改造工作完成。經(jīng)過一年多的試運行，1、2號機組煙塵濁度儀維護量很少，運行情況基本正常。

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