10．1量程、動態(tài)范圍的討論及調(diào)整

在PUE-6000出廠前已據(jù)用戶的反饋信息對動態(tài)范圍進行了調(diào)整，但由于煙塵散射與煙塵的光學(xué)特性相關(guān)，雖然對一個具體的排放源而言相同的煙塵濃度對應(yīng)相同的信號輸出，但不同的排放源既使排放濃度相同由于煙塵顆粒物的光散射特性不同輸出信號卻可能有差異。儀器出廠前給出的量程是不準(zhǔn)確的，準(zhǔn)確的量程必須經(jīng)過參比確定，這就有可能導(dǎo)致出廠前的動態(tài)范圍的設(shè)置不太適合用戶的現(xiàn)場條件，導(dǎo)致儀器安裝后信號輸出太低損失儀器的靈敏度或太高超出PUE-6000的動態(tài)范圍。如果PUE-6000安裝在排放源后，讀數(shù)一直低于測量量程的5%那么在進行參比試驗前應(yīng)增大信號的增益值。利用光學(xué)頭電路板上的可調(diào)電阻把讀數(shù)調(diào)整到滿量程的10%以上，調(diào)整后使用校驗工具將新的滿度和跨度值記錄下來，作為以后維護時的固定參考點。如果PUE-6000安裝在排放源后讀數(shù)超出滿量程，首先要確認(rèn)是否確實超量程。要排除掉兩個因素：a）是否在測量區(qū)有障礙物致使光束照射到障礙物的反射光被當(dāng)作散射信號進入接受鏡頭b）是否測量區(qū)與煙道（煙囪）的直徑相匹配（如不匹配光束到對面煙道壁的反射光被當(dāng)作有效信號）（關(guān)于測量區(qū)參照儀器的測量區(qū)章節(jié)）。排除掉以上兩個因素之外，如果儀器經(jīng)校準(zhǔn)器校準(zhǔn)是正常的，當(dāng)安裝到現(xiàn)場時輸出經(jīng)常超出20mA就代表超量程了。超量程的情況一般采用以下方法處理： 在電路板上，設(shè)有兩個類似跳線的增益調(diào)整線（圖示），剪斷任意一個增益電阻的一只腳可以提高2-3倍量程，同時剪斷兩個增益電阻的腳可以提高約4-9倍的量程；

10． 2校準(zhǔn)器跨度輸出的調(diào)整

校準(zhǔn)器本身并不能改變儀器的量程（或跨度點），只是提供一個儀器的重復(fù)一致的校準(zhǔn)點，，當(dāng)儀器的量程或光路調(diào)整后，校準(zhǔn)的跨度點會發(fā)生改變。比照一般儀器的滿量程輸出為20mA的慣例，煙塵儀在出廠時也設(shè)定為20mA。也就是儀器對特定量的散射光產(chǎn)生特定的20mA輸出。一般來講由于量程、光路造成跨度點變動后，可以不調(diào)整跨度輸出，只是要記錄該跨度值，以便以后進行跨度漂移的修正。

為了使的安上校準(zhǔn)器作跨度調(diào)整輸出為20mA，可以采用以下方法：

a） 小范圍調(diào)整

所謂小范圍一般指調(diào)整量程20%以下，這時可以通過調(diào)整滿量程電位器實現(xiàn)，這樣做實際上改變了一些儀器的實際增益或量程

b） 大范圍調(diào)整

所謂大范圍一般指調(diào)整量程20%以上。對大范圍的調(diào)整參見測量區(qū)及調(diào)整部分。

10．3測量區(qū)的調(diào)整

測量區(qū)的大小與煙塵儀接受透鏡的口徑、傳感器大小、激光束的入射傾角、光束的衍射等相關(guān)。實際上當(dāng)結(jié)構(gòu)及光路確定后能夠調(diào)整測量區(qū)的量是激光束的入射傾角。

下圖為一個實際的測量區(qū)圖示。

傳感器能接受光的立體區(qū)域接近一個大約立體角1度的圓柱區(qū)域，在此區(qū)域中如果顆粒物發(fā)出確定調(diào)制頻率的光就會被傳感器接受到作為煙塵濃度信號。激光束穿過受光區(qū)域時，在受光區(qū)域內(nèi)光束與顆粒物作用產(chǎn)生散射信號作為評價煙塵濃度的基本信號源。在受光區(qū)域外顆粒的散射光不能被傳感器接收到。

煙塵儀在使用安裝前標(biāo)準(zhǔn)的測量區(qū)設(shè)置為：L+L1+L2=2500；在煙道中的光路關(guān)系應(yīng)為圖示的布局。

理論上講，激光束與受光區(qū)域的交點應(yīng)在距離煙囪對面內(nèi)壁（A側(cè)煙道壁）煙囪中心側(cè)100以上的煙囪內(nèi)部，且在B側(cè)煙道壁煙囪內(nèi)部煙囪中心側(cè)100以上。如果激光束傾角過小則激光束在受光區(qū)域內(nèi)與A側(cè)煙道內(nèi)壁相交，形成的滿漫反射光進入傳感器形成“偽”煙塵濃度信號，而且漫反射與煙塵顆粒物的散射比較要強幾個數(shù)量級，所以這時往往儀器會滿量程輸出；反之如果激光束傾角太大，激光束與受光區(qū)域的交點在B側(cè)煙道壁內(nèi)部，取樣區(qū)不能代表實際的區(qū)域，表現(xiàn)結(jié)果是煙塵濃度過底且波動很小，因此對散射式煙塵儀法蘭筒而言不要太長，對于小直徑煙囪煙道壁厚加上法蘭筒的長度一定要仔細(xì)考慮不要太大。

一個值得注意的問題是如果在法蘭內(nèi)筒有積灰或其它障礙物或在煙囪內(nèi)有障礙物擋住了激光束也會產(chǎn)生類似激光束傾角過小的輸出滿量程的現(xiàn)象。

在實際使用過程中在煙塵儀選型時煙囪的大小壁厚等由于種種原因與選型時不一致，這時煙塵儀的使用就產(chǎn)生了問題。就必須對測量區(qū)進行現(xiàn)場的調(diào)整。對于現(xiàn)場的測量區(qū)設(shè)置不當(dāng)主要有以下幾種情況：

1．測量區(qū)設(shè)置過大，致使激光束在受光區(qū)內(nèi)與煙囪壁相交

2．激光束與受光區(qū)域的交點在B側(cè)煙道壁內(nèi)部，取樣區(qū)不能代表實際的測量區(qū)域

以上兩種情況都需要調(diào)整激光器的傾角，調(diào)整過程如下：

1）將主機與校準(zhǔn)器連接，調(diào)整零點在3.90-4.0mA；

2）在環(huán)境光較暗的地方將主機固定，激光器光束在較大范圍內(nèi)無障礙。

3）調(diào)整緊固螺釘和調(diào)節(jié)螺釘使得激光器光束的傾角改變；

4）調(diào)整緊固螺釘和調(diào)節(jié)螺釘使得激光器光束的傾角改變的同時，使用一個灰色的材料如紙板水泥塊或報紙等作為靶子（模擬煙囪內(nèi)壁的灰度值），沿著激光束方向由近及遠移動靶子，同時測量儀器的輸出；一般儀器的輸出由小變大到22mA以上，然后又慢慢變小，直到信號小到零點值加0.15左右的值時,記錄該點到煙塵儀端面的距離,該距離為圖示L+L1+L2,煙囪的內(nèi)徑D加壁厚L2加扳手空間L1應(yīng)大于該距離.經(jīng)過多次反復(fù)調(diào)整可以將儀器調(diào)整到所需的煙囪直徑.

5）測量區(qū)調(diào)整后一般零點不會變但跨度點會改變.如果將校準(zhǔn)器與主機對接后跨度點變化較大,可以通過調(diào)整校準(zhǔn)器改變跨度點.校準(zhǔn)器的結(jié)構(gòu)如下圖所示.調(diào)整時首先旋下端蓋,當(dāng)跨度點超過20mA時,需旋緊調(diào)整螺釘(兩個調(diào)整螺釘均器作用),直到輸出值為20mA;當(dāng)跨度點小于20mA時需要旋松調(diào)整螺釘,直到輸出為20mA. 校準(zhǔn)器的反射端面采用鋁合金表面加工制作.調(diào)整調(diào)整螺釘時有一定的彈性區(qū)間,如果旋松調(diào)整螺釘時反射端面超出了彈性區(qū)間則需要將反射端面拆下,將反射端面用外力彎曲后再裝入殼體,再通過調(diào)整螺釘調(diào)整儀器的輸出.這種調(diào)整儀器輸出的方法只適用于在初次安裝煙塵儀時使用,當(dāng)儀器進行了參比后就不在使用此方法了,對于輸出偏差在2mA以下的情況可以采用調(diào)整跨度電位器的方法.

10．3 高濃度問題

光學(xué)方法無論對穿法還是散射法在較高濃度時都存在非線性問題，也就是說濃度和儀器輸出之間呈現(xiàn)的不是比例關(guān)系。光閃爍法及靜電感應(yīng)法都存在類似的情況。好在在一般的排放監(jiān)測要求的濃度范圍內(nèi)這種非線形造成的偏差可以忽略不計。一般而言沒有經(jīng)過的計算憑現(xiàn)場經(jīng)驗估測，光學(xué)法和靜電感應(yīng)法煙塵濃度在500mg/m3以下不用考慮非線形因素造成的偏差（這里所說的非線性僅指由于顆粒間的干擾造成光或荷電變化引起的非線性因素）。當(dāng)然對穿法和光閃爍法還要考慮光程的大小、散射法要考慮取樣測量區(qū)的大小及位置。在有些情況下需要測量很高濃度的煙塵排放，如在有些脫硫除塵前的測點，煙塵濃度可能超過1000mg/m3，有些測點的煙塵濃度可以達到20g/m3，這時就必須考慮非線性因素了。其實在每套儀器安裝到現(xiàn)場后如果是用于環(huán)保監(jiān)測，都需要進行參比，以準(zhǔn)確地定量儀器輸出與煙塵濃度的關(guān)系。從廣義上講兩組數(shù)據(jù)之間相關(guān)性及線形關(guān)系是兩個不同的概念。兩組數(shù)據(jù)之間相關(guān)系數(shù)為1（或者說*相關(guān)），但之間的關(guān)系可以不是線形關(guān)系。因此兩組數(shù)據(jù)之間還存在一個關(guān)系匹配模式的問題。參比試驗的兩組數(shù)據(jù)（參比數(shù)據(jù)及儀器記錄數(shù)據(jù)）之間的關(guān)系匹配模式一般采用多次回歸的方式達到。一般采用二次回歸即可達到環(huán)保排放要求的標(biāo)準(zhǔn)。所以對于高濃度下的測量需要一個二次以上的回歸匹配模式。

對于回歸可采用EXCEL直接進行：將回歸數(shù)據(jù)做成兩行

1．點擊圖表向?qū)?/p>

2．選擇散點圖，點擊‘下一步’

3．選中要回歸的兩行數(shù)據(jù) ，點擊‘下一步’

4．點擊‘完成’

5．光標(biāo)移到圖中的數(shù)據(jù)點上，單擊選中數(shù)據(jù)系列后點擊右鍵

6．在談出的菜單上選擇‘添加趨勢線‘

7．選擇‘多項式回歸‘，階數(shù)選擇2

8．在‘選項’一頁中點勾‘顯示公式‘及’顯示相關(guān)系數(shù)‘

9．確定完成

方法：

一般煙塵儀4-20mA的輸出通過采集或軟件已經(jīng)作了變換。電流變成了電壓V，電壓通過C=KV轉(zhuǎn)換成了濃度值 ，如果將系數(shù)K設(shè)為1，則軟件記錄的值為原始的信號電壓。將電壓及等動取樣的結(jié)果做回歸即可得到響應(yīng)的系數(shù) 二次回歸的結(jié)果一般為 C=K0+KV-K1*V*V

如此回歸后可能存在很小的常數(shù)項，一般情況下可以忽略。

10．5 煙氣中水份的干擾

一般用戶在儀器選型時除了對各個參數(shù)指標(biāo)考察的較為詳細(xì)外，總要問一個問題：煙氣的含水量會否器的測量結(jié)果。實際上，煙氣含水并不一定影響測量結(jié)果，要看水的積聚狀態(tài)。換言之，對于氣態(tài)的水，對于顆粒物的測量的干擾可以忽略不計。但以霧滴形式存在的水則對顆粒物的測量形成極大的困擾。儀器無法剝離細(xì)小水滴造成的散射及消光，因此也就無法準(zhǔn)確地消除水霧的干擾。在現(xiàn)場常遇到以下幾種情景：1）煙氣溫度在100攝氏度以上，這時煙氣的水分以氣態(tài)形式存在，不會對測量結(jié)果造成干擾，這里指的100攝氏度以上是指在采樣點或測量區(qū)的溫度，盡管有時特別是在北方的冬天煙囪出口處排放的是白色煙霧（意味著環(huán)境溫度在煙氣的露點以下，煙氣中的水結(jié)成了微小的水滴），只要在測量區(qū)煙氣的溫度在露點以上即可（一般為100攝氏度以上），絕大多數(shù)電廠的排煙溫度在100攝氏度到200攝氏度之間，因此絕大多數(shù)電廠的排煙情況即是如此；2）煙氣溫度在100攝氏度以下，這時測量區(qū)的煙氣溫度一般低于露點，煙氣水分以霧滴狀的形式存在。在石化行業(yè)中可以遇到這種情景，采用水幕除塵的煙氣也大都是這種情況。這種情況下，如果煙氣的含水量變化不大，煙道采取了較好的保溫措施，煙氣中霧滴狀的水份變化不大，通過參比試驗可以消掉煙氣中的水滴的干擾。如果煙氣的含水量變化較大、煙氣中的水霧滴變化較大，則測量結(jié)果就會受到大的干擾，能否使用取決于參比試驗的相關(guān)性。