[發明專利]一種用于鍋爐管道風粉流動參數在線測量的分析儀

有效

• 申請號: 201710584988.4
• 申請日: 2017-07-18
• 公開（公告）號: CN107389972B
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發明（設計）人: 許萬甦;陳熙;陶巖;李鵬;吉云;祝敬偉;張鷹
• 申請（專利權）人: 北京華電天仁電力控制技術有限公司
• 主分類號: G01P5/18
• 分類號: G01P5/18;G01N15/06
• 代理公司: 北京智繪未來專利代理事務所(普通合伙) 11689
• 代理人: 張紅蓮

1.一種用于鍋爐管道風粉流動參數在線測量的分析儀，所述分析儀實時采集鍋爐管道中風粉的流動參數并進行分析計算，包含信號調理單元、AD采集單元、FPGA調度單元、CPU控制單元、通信單元、供電單元及工作狀態指示單元；其特征在于：

所述信號調理單元包括依次相連的電荷轉換電路、濾波電路、信號放大電路，接收安裝在鍋爐管道處的環型靜電傳感器所采集的10路靜電信號，通過運算放大器轉換成弱電壓信號再通過帶通濾波、信號放大處理后轉換成可供AD芯片采集的電壓信號送至AD采集單元；

所述AD采集單元包含2路AD采集芯片，每個AD采樣芯片接入5路調理后的電壓信號，對調理后的電壓信號進行采樣，每次采樣完成后通知FPGA調度單元讀取采樣結果；

所述FPGA調度單元從AD采集單元讀取數據后存入到FPGA的RAM中，并通知CPU控制單元來讀取所存入RAM中的數據；FPGA調度單元通過模擬雙口RAM的工作機制和CPU控制單元進行數據交互；

所述CPU控制單元運行LINUX操作系統，和FPGA調度單元進行數據交互，每次讀取10路靜電信號中各5000個點的連續數據，計算管道中風粉的流速值和相對濃度值；環型靜電傳感器所采集的10路靜電信號中每兩路信號來自傳感器環上相鄰的2個電極，根據互相關測速原理可以計算得出一個速度值，5組速度值來自于傳感器環的不同位置，5組速度值近似相等可視作冗余，計算出管道中風粉的流速值和煤粉濃度的相對值；

其中，所述10路靜電信號中，每2路來自相鄰的2個傳感器電極，這兩路信號之間互相關，相當于上下游信號X(t)和Y(t)，通過信號波形分析可以計算出2路信號之間的渡越時間即下游比上游滯后時間τ，已知兩個電極之間的距離，由此計算出該傳感器處的風粉流速值；

通過環形靜電傳感器上所測的靜電強度值，計算電極電壓信號的平均強度值，用標準差法計算質量流量，得到管道中煤粉的相對比值，再代入磨煤機總的煤粉輸入流量計算出每個管道中的煤粉濃度值；

所述CPU控制單元通過通信單元和上位機進行實時通訊；將計算得到的管道中風速的流速值和相對濃度值實時上傳至上位機；

所述CPU控制單元通過工作狀態指示單元顯示分析儀的工作狀態和故障狀態，包含工作電源狀態、CPU工作狀態、AD采集工作狀態，以及無風、信號相關性差、傳感器信號斷線故障信息；

其中，信號調理單元以電廠鍋爐管道中風速在5m/s時靜電信號為基準進行數據濾波，低于該基準的靜電信號強度的狀態風粉流速直接判為0值；

所述通信單元采用MODBUS TCP現場總線，通過高速以太網和上位機進行實時通訊；針對老舊電廠的技術改造需求，分析儀還有MODBUS 485現場總線的備用接口；

所述供電單元為分析儀提供工作電源。