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一、粉塵在線監(jiān)測(cè)儀應(yīng)用的重要性和必要性

TRT機(jī)組的工藝介質(zhì)是高爐煤氣，其工作的原理是利用高爐煤氣的壓力能和熱能通過煤氣透平驅(qū)動(dòng)機(jī)組進(jìn)行發(fā)電，而高爐煤氣含塵量很高，必須經(jīng)過除塵處理才能使用。通常高爐煤氣除塵有干法和濕法兩種方式。高爐煤氣粉塵含量的大小，對(duì)TRT機(jī)組葉片的安全運(yùn)行有著至關(guān)重要的影響，通常TRT機(jī)組要求煤氣的含塵量為<5mg／m ，含塵量過大將對(duì)TRT機(jī)組的葉片造成嚴(yán)重的磨損，嚴(yán)重影響機(jī)組的安全運(yùn)行。而高爐煤氣除塵器由于長時(shí)間的工作，將會(huì)出現(xiàn)布袋破損和除塵效果降低的現(xiàn)象，這樣進(jìn)入機(jī)組的高爐煤氣含塵量超標(biāo)，也就是說TRT機(jī)組由于布袋除塵器的長周期運(yùn)轉(zhuǎn)出現(xiàn)的不安全工況也將會(huì)隨時(shí)發(fā)生，為了保證TRT機(jī)組的安全，必須及時(shí)了解高爐煤氣的含塵量的大小，了解高爐煤氣除塵器的工作狀態(tài)，了解TRT機(jī)組的運(yùn)行環(huán)境，及時(shí)判斷TRT機(jī)組的工作狀態(tài)，故在TRT機(jī)組控制系統(tǒng)中設(shè)置高爐煤氣粉塵在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)非常必要。

二、目前粉塵在線監(jiān)測(cè)儀的幾種方法

粉塵質(zhì)量含量測(cè)量屬氣固兩相流范疇，由于多相流固有的復(fù)雜性，使得其成為困難的測(cè)量領(lǐng)域。通過世界各國科學(xué)家不斷地努力，傳統(tǒng)上主要產(chǎn)生出兩種測(cè)量技術(shù)：光學(xué)和摩擦電技術(shù)，但由于受技術(shù)的制約，測(cè)量結(jié)果受諸多因素影響，一直不能*滿足實(shí)際的測(cè)量需要。光學(xué)技術(shù)產(chǎn)品由于其光學(xué)鏡頭易受污染，因此需要頻繁的清潔維護(hù)，維護(hù)工作量大；測(cè)量結(jié)果也受粉塵顏色、溫度變化等因素影響，并且不能測(cè)量低含量粉塵。摩擦電傳感技術(shù)，利用粉塵和傳感器探頭等的摩擦產(chǎn)生出靜電，來進(jìn)行粉塵含量測(cè)量，是一種接觸式測(cè)量方式。由于諸多因素，如：① 粉塵在探頭表面的黏附、凝集、結(jié)露、水分、干燥。②腐蝕、高溫、金屬 E金屬性。③粉塵流速、尺寸、分布等變化。它們均影響摩擦效果，導(dǎo)致對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生致命的影響，因而無法定量測(cè)量。并且安裝調(diào)試、標(biāo)定、維護(hù)都很困難，零點(diǎn)漂移嚴(yán)重。因此目前上，通常只用來進(jìn)行定性粗略測(cè)量(而且必須工作在無以上因素影響的“理想”環(huán)境下)或簡(jiǎn)單地檢測(cè)是否有粉塵出現(xiàn)，更無穩(wěn)定、直接以mg／m 為單位的數(shù)據(jù)輸出。由于傳感原理所限，即使是美國、德國等發(fā)達(dá)國家的摩擦電產(chǎn)品，也無法*克服以上問題。也曾有公司(如澳大利亞高原公司)采用摩擦電技術(shù)進(jìn)行粉塵含量測(cè)量，由于必須增加探頭吹掃裝置和其他抗干擾措施，故測(cè)量系統(tǒng)顯得龐雜而昂貴， 目前仍然沒有*克服全部影響因素，測(cè)量結(jié)果不可靠。美國英普羅(費(fèi)爾升)公司EM070C粉塵在線監(jiān)測(cè)儀是目前技術(shù)產(chǎn)品，它采用專有的電荷感應(yīng)技術(shù)進(jìn)行粉塵質(zhì)量含量測(cè)量，*解決了以往采用“光學(xué)”或“摩擦電”技術(shù)產(chǎn)品無法克服的困難，正在世界各地市場(chǎng)迅速淘汰以上技術(shù)產(chǎn)品。美國英普羅(費(fèi)希爾)公司的EM070C粉塵在線監(jiān)測(cè)儀，采用非接觸式“電荷感應(yīng)”測(cè)量方式，如圖所示

電荷感應(yīng)：當(dāng)微粒流過插入到管道或煙道的探頭附近時(shí)，基于微粒內(nèi)部電子(即電荷)，小電信號(hào)在探頭中被感應(yīng)出來。數(shù)字信號(hào)處理器轉(zhuǎn)換此感應(yīng)信號(hào)，成為一個(gè)線性比例于微粒質(zhì)量含量的輸出值。

其基于量子物理原理，即任何物質(zhì)(如：粉塵)內(nèi)部(微觀上)均帶有電荷(非常少，通常為皮安級(jí))當(dāng)粉塵通過傳感器探頭附近時(shí)，EM070C粉塵在線監(jiān)測(cè)儀的“電荷感應(yīng)”傳感器探頭，能根據(jù)通過其附近的(并不依賴粉塵和探頭的接觸)粉塵內(nèi)部電荷大小和粉塵的分布情況，在傳感器探頭巾感應(yīng)出電信號(hào)，此電信號(hào)和粉塵質(zhì)量含量存在直接的數(shù)學(xué)關(guān)系：iac 質(zhì)量含量。通過對(duì)此電信號(hào)進(jìn)一一步放大、運(yùn)算處理，從而測(cè)量出粉塵含量(Illg／Ill )。因此電荷感應(yīng)技術(shù)測(cè)量結(jié)果不受探頭表面黏附、凝集、結(jié)露、水分、干燥、粉塵流速、尺寸、分布等變化影響，并且無需維護(hù)。

三、電荷感應(yīng)和摩擦電技術(shù)的比較

電荷感應(yīng)技術(shù)與傳統(tǒng)的摩擦靜電檢測(cè)技術(shù)相比，其zui根本的不同點(diǎn)是：電荷感應(yīng)技術(shù)是通過探頭附近微粒內(nèi)部電子(電荷)，在探頭中感應(yīng)出相關(guān)電信號(hào)，是一種非接觸式測(cè)量方式，且信號(hào)和微粒質(zhì)量含量存在著直接對(duì)應(yīng)關(guān)系；摩擦靜電技術(shù)是通過微粒和探頭等的碰撞摩擦，在探頭內(nèi)產(chǎn)生相關(guān)電信號(hào)，是接觸式測(cè)量方式，且信號(hào)和微粒質(zhì)量含量無直接的對(duì)應(yīng)關(guān)系。由于摩擦靜電技術(shù)依賴接觸測(cè)量方式，無法在探頭表面增加保護(hù)層以使微粒／氣體和探頭傳感器芯之間隔離，導(dǎo)致測(cè)量值受微粒堆積、凝聚、結(jié)露、水分、干燥、微粒特性、微粒速度等眾多因素影響，無法完成準(zhǔn)確、可靠的測(cè)量，并且安裝調(diào)試、標(biāo)定、維護(hù)工作量大，故目前正逐漸被淘汰。而電荷感應(yīng)技術(shù)由于是非接觸式測(cè)量，*避免了以上因素和其他因素影響，具有極大的*性，并直接輸出以DA(mg／m )為單位的測(cè)量值。電荷感應(yīng)技術(shù)具有更高的分辨率和精度、可測(cè)更低的含量，可使用在潮濕或干燥的環(huán)境下，不受微粒特性、速度影響，不受探頭上微粒堆積影響，不需現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定和維護(hù)。與摩擦電技術(shù)主要特點(diǎn)和下表所示。

表 電荷感應(yīng)和摩擦電技術(shù)主要特點(diǎn)對(duì)照

[table=631,maroon,,1][tr][td=3,1,631]

電荷感應(yīng)和探頭保護(hù)技術(shù)與摩擦靜電傳導(dǎo)技術(shù)主要特點(diǎn)對(duì)照

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內(nèi)容

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電荷感應(yīng)和探頭保護(hù)

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摩擦靜電傳導(dǎo)

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探頭

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隔離保護(hù)

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未隔離保護(hù)

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測(cè)量方式

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非接觸（探頭金屬導(dǎo)電層不必和微粒直接接觸）

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接觸（探頭金屬導(dǎo)電層必須和微粒直接接觸）

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探頭電信號(hào)的產(chǎn)生

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通過非接觸感應(yīng)方式。根據(jù)微粒電荷和微粒的分布情況直接在探頭內(nèi)感應(yīng)出電信號(hào)。

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通過微粒和探頭金屬層的接觸撞擊，將電荷傳導(dǎo)到探頭內(nèi)產(chǎn)生電信號(hào)。

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導(dǎo)電性微粒

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可以測(cè)量

[/td][td=1,1,274]

不可以測(cè)量

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潮濕氣體粉塵

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可以測(cè)量

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不可以測(cè)量

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測(cè)量結(jié)果單位

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連續(xù)測(cè)量質(zhì)量含量，測(cè)量結(jié)果以pA（mg/m³）為單位、 4—20 mA連續(xù)輸出信號(hào)。

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通常只能定性粗略測(cè)量，不能測(cè)量出質(zhì)量含量，無以mg/m³為單位的輸出信號(hào)，只輸出無測(cè)量單位的電壓/電流/百分比信號(hào)（除非在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行等速取樣法標(biāo)定）。

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線性

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測(cè)量信號(hào)與質(zhì)量含量直接線性關(guān)系

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測(cè)量信號(hào)與質(zhì)量含量非直接線性關(guān)系

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分辨率

[/td][td=1,1,230]

高

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低

[/td][/tr][tr][td=1,1,127]

低含量測(cè)量

[/td][td=1,1,230]

可以，可測(cè)低至0.1 mg/m³的含量。

[/td][td=1,1,274]

不可以

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對(duì)脈沖噴吹布袋除塵系統(tǒng)

[/td][td=1,1,230]

可同時(shí)測(cè)量和解析出粉塵含量基數(shù)值（波谷值）、尖峰值（波峰值）。

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無法同時(shí)測(cè)量和解析出粉塵含量基數(shù)值（波谷值）、尖峰值（波峰值）。

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低含量測(cè)量

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可以，可測(cè)低至0.1 mg/m³的含量。

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不可以

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