[發明專利]一種電容式露點監測裝置及方法

在審

• 申請號: 202011248339.5
• 申請日: 2020-11-10
• 公開（公告）號: CN112666217A
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發明（設計）人: 湯曉君;韓國璇;李正興;潘攀;陳嘉琪;徐仲達;呂錫林
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01N25/66
• 分類號: G01N25/66;G01N27/22
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 安彥彥

1.一種電容式露點監測裝置，其特征在于，包括：

煙氣過濾模塊，用于過濾被測煙氣中的雜質，獲得過濾后的被測煙氣；

露點測量模塊，用于測量過濾后的被測煙氣的露點；其中，所述露點測量模塊包括電容傳感器(1)；

冷凝處理模塊，用于降低露點測量模塊中電容傳感器(1)的電容極板的溫度，使過濾后的被測煙氣在電容極板上形成露珠。

2.根據權利要求1所述的一種電容式露點監測裝置，其特征在于，所述露點測量模塊具體包括：電容傳感器(1)、溫度傳感器(2)、氣壓傳感器(3)、調理電路、微處理器、LCD顯示電路和電源模塊；其中，所述溫度傳感器(2)貼在電容極板中間，用于測量極板溫度；所述氣壓傳感器(3)設置在電容極板中間，用于測量被測煙氣的氣壓；電容、溫度、氣壓信號都經調理電路處理后送至微處理器中；在被測煙氣中的酸性氣體冷凝結露時，微處理器用于通過電容傳感器(1)檢測到電容變化量超過預設定閾值，控制溫度傳感器(2)和氣壓傳感器(3)將采集到的溫度和壓強信號經處理后傳至微處理器，并完成數據處理送至LCD顯示電路中記錄此凝露過程中煙氣的溫度、壓強變化曲線。

3.根據權利要求1所述的一種電容式露點監測裝置，其特征在于，電容傳感器(1)接觸煙氣一側極板鍍金處理。

4.根據權利要求1所述的一種電容式露點監測裝置，其特征在于，所述冷凝處理模塊包括：

冷空氣輸入管道，用于向露點測量模塊輸入冷空氣以降低電容極板的溫度，使得電容極板附近煙氣中的水汽在電容極板上凝結成露珠；

熱空氣輸出管道，用于導出露點測量模塊中的熱空氣。

5.根據權利要求2所述的一種電容式露點監測裝置，其特征在于，所述煙氣過濾模塊包括：煙氣過濾材料、氣泵和三通；

所述氣泵受微處理器控制；其中，過濾煙氣時，微處理器控制氣泵正轉，用于將煙氣經過濾材料吸至電容極板間隙，然后通過三通返回煙道；除塵時，微處理器控制氣泵反轉，用于將大氣中的空氣從三通吹向煙氣過濾材料進行除塵，防止堵塞。

6.根據權利要求5所述的一種電容式露點監測裝置，其特征在于，所述煙氣過濾材料選擇陶瓷纖維。

7.根據權利要求2所述的一種電容式露點監測裝置，其特征在于，所述露點測量模塊中微處理器計算時，

電容傳感器電容值的理論計算公式：

式中，C為電容的容值，ε為介電系數，ε_r為介質相對介電系數，ε₀為真空介電系數，A為電極面積，d為電極距離；

當電容傳感器極板間結露時，此時介質相對介電系數為ε_r1，此時的電容容值通過繪制電容C₁隨時間t變化曲線，找到躍變點的電容值C_{1_step}及此時溫度傳感器所測得的露點溫度。

8.根據權利要求7所述的一種電容式露點監測裝置，其特征在于，所述露點測量模塊中微處理器計算時還包括氣壓補償，所述氣壓補償方法基于HaaseBorgmann煙氣酸露點估算式；

HasseBorgmann估算式為：

式中，t_adp為煙氣酸露點估算值；為煙氣中SO₂，SO₃氣體分壓，atm；為煙氣中水蒸氣分壓，atm；

補償公式為：

T_d＝k₁T_mea+k₂T_com

T_com＝27.6lgΔP

式中，T_d為補償后的露點值，T_mea為直接測量的露點值，T_com為根據HasseBorgmann計算式得出的露點理論補償量；其中，△P為此時測得的管道內煙氣壓值與設定狀態下煙氣壓值的差值；k₁，k₂為補償系數。

9.一種電容式露點監測方法，其特征在于，基于權利要求1所述的電容式露點監測裝置，包括以下步驟：

將露點測量模塊置于被測煙氣管道中；

通過煙氣過濾模塊過濾被測煙氣中的雜質，獲得過濾后的被測煙氣；

將過濾后的被測煙氣導入電容傳感器(1)的電容極板間；

通過冷凝處理模塊降低露點測量模塊中電容傳感器(1)的電容極板的溫度，使過濾后的被測煙氣在電容極板上形成露珠，通過測量電容躍變時的電容極板溫度得到露點。