第6期工礦自動(dòng)化No.62008年12月Industry and Mine AutomationDec. 2008文章編號(hào):1671- 251X(2008)06 -0082 -03煤粉濃度的測(cè)量邢麗娟(青島理工大學(xué)自動(dòng)化工程學(xué)院,山東青島266520)摘要:文章介紹了一種基于電容傳感器的煤粉濃度測(cè)量方法,分析了煤粉濃度的測(cè)量原理,給出了適合該電容傳感器的信號(hào)檢測(cè)電路。實(shí)踐表明,該方法具有較高的準(zhǔn)確性和可靠性。關(guān)鍵詞:煤粉濃度;電容傳感器;測(cè)量;檢測(cè)電路中圈分類號(hào):TP212.9文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B若煤粉的密度為p,則煤粉所占的體積比D與0引言煤粉質(zhì)量濃度m的關(guān)系為煤粉氣體輸送廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)m= Dp(3)域,送粉管道內(nèi)的煤粉濃度則是一項(xiàng)非常重要的參因此,煤粉容積份額D可視為煤粉的體積濃度數(shù),煤粉濃度的高低直接影響著各送粉管道的煤粉即煤粉濃度。由式(2)可知煤粉容積份額D可由煤均勻性。對(duì)送粉管內(nèi)的煤粉濃度進(jìn)行準(zhǔn)確的在線測(cè)粉和空氣的混合氣流的等效介電常數(shù)e來(lái)表示:量與調(diào)控可以有效提高燃燒經(jīng)濟(jì)性和安全性。因D=二(4)此,筆者通過(guò)研究煤粉濃度檢測(cè)的相關(guān)技術(shù),采用電容法測(cè)量煤粉濃度實(shí)現(xiàn)送粉管內(nèi)煤粉濃度的實(shí)時(shí)測(cè)而等效介電常數(shù)e又可用電容傳感器的電容量量功能,并通過(guò)相應(yīng)的檢測(cè)電路得到電容器的輸出C表示(具體的表示形式和所用傳感器的結(jié)構(gòu)有電壓信號(hào)與煤粉濃度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。關(guān)),對(duì)于具體的電容傳感器來(lái)說(shuō)，可得到用電容傳感器電容量C表示的煤粉所占?xì)?固兩相流體積.1測(cè)量原理比D的表達(dá)式?？梢?jiàn),只要測(cè)得電容傳感器的電容電容法測(cè)量煤粉濃度,即用電容傳感器探頭測(cè)量C的變化,那么就可描述出送粉管道內(nèi)煤粉容積量顆粒濃度。電容傳感器探頭板間有1個(gè)小間隙，份額D,再由式(3)可得煤粉濃度m的變化。間隙中固體濃度的改變會(huì)改變其絕緣系數(shù),從而改2傳感器結(jié)構(gòu).變系統(tǒng)的電容,根據(jù)間隙的絕緣系數(shù)就可獲得固相的濃度。由電容器特點(diǎn)可知,當(dāng)電容器的2個(gè)極板之間送粉管內(nèi)煤粉所占的體積比設(shè)為D,則有:加入介電質(zhì)時(shí),電容器的電容量就會(huì)變大.而當(dāng)介_(kāi)V電質(zhì)充滿整個(gè)極板間的空間時(shí),電容器的電容量將D= v.+v.(1)變成原來(lái)沒(méi)有介電質(zhì)時(shí)的e倍(ε即為介電質(zhì)的介電式中:V,為煤粉的體積;V;為空氣的體積。常數(shù))。由此,根據(jù)送粉管道結(jié)構(gòu)特性和實(shí)際運(yùn)行特送粉管內(nèi)氣-固(空氣和煤粉)兩相流體的等效點(diǎn)以及管道中煤粉氣流流動(dòng)特性制作的電容傳感介電常數(shù)ε表示為器,具有防止煤粉氣流對(duì)傳感器的磨損抗干擾、動(dòng)態(tài)ε= Dε.+(1- D)εg(2)響應(yīng)快便于實(shí)現(xiàn)非接觸式實(shí)時(shí)連續(xù)測(cè)量等特點(diǎn)。式中:e,為煤粉的介電常數(shù);eg為空氣的介電常電容傳感器包括一段非金屬管道和緊固在管道外壁數(shù)。的1對(duì)銅質(zhì)電極板,裝置在圓筒形屏蔽保護(hù)罩內(nèi),如中國(guó)煤化工:屬耐磨管道通過(guò)，收稿日期:2008 -06- 16.MHCNMH日弧形板保持絕緣，作者簡(jiǎn)介:邪麗娟(1973-),女,碩士,講師，2004年畢業(yè)于內(nèi)蒙古科技大學(xué),現(xiàn)主要從事智能儀器及計(jì)算機(jī)過(guò)程控制的研究與應(yīng)用這 2個(gè)金屬板就是電容的2個(gè)極板,在2個(gè)極板之方面的工作。Tel;13969708850,E mail:yszxji@ 126. com間形成了1個(gè)電容。每塊極板上各有一段引線通過(guò)2008年第6期邢麗娟:煤粉濃度的測(cè)量●83屏蔽保護(hù)更8個(gè)二極管橋路組成,用于對(duì)交流信號(hào)進(jìn)行整流。電極板.二極管橋路和量程溫度補(bǔ)償熱敏電阻放在傳感器組管道~ .件內(nèi),熱敏電阻的補(bǔ)償作用由安裝在電氣盒中的.2個(gè)電阻控制。A.是一個(gè)差動(dòng)放大器,它輸出一-個(gè)可變的電壓供給振蕩器,A.的輸出電壓必須可調(diào)，非金屬管道以保證傳感器中的電容極板得到適當(dāng)?shù)募?lì)電壓。圖1電容傳感器結(jié)構(gòu)示意圈 .振蕩器的振蕩頻率取決于傳感器的測(cè)量電容和振蕩引線管連接到測(cè)量放大電路中,當(dāng)非金屬管道中有變壓器的繞組電感量。電流控制器用于控制電路的煤粉氣流通過(guò)時(shí),介電常數(shù)發(fā)生了改變,于是電容器輸出電流。電流檢測(cè)器用于檢測(cè)電路中某電阻的反2個(gè)極板之間的電容發(fā)生了改變,而外面的屏蔽保饋信號(hào)與零位靜態(tài)電流和傳感器可變差動(dòng)電流之和護(hù)罩形成了一個(gè)保護(hù)層,能夠防止外界因素對(duì)內(nèi)層是否平衡。電流限制器用于當(dāng)變送器過(guò)壓輸人時(shí)，電容器的電容產(chǎn)生影響。使輸出電流不超過(guò)30 mA.基準(zhǔn)電壓穩(wěn)壓器為電當(dāng)非金屬管道采用介電常數(shù)較小的絕緣材料，路提供一個(gè)基準(zhǔn)電壓和工作電源。圖2中,測(cè)量放且厚度又小時(shí),可近似認(rèn)為電極間只有1種介質(zhì),傳大電路輸出端接了1個(gè)固定電阻R,電容傳感器的感器電容量的表達(dá)式叫可表示為電容量經(jīng)過(guò)變送器中測(cè)量電路的處理、轉(zhuǎn)換后,最后c=些n (cran號(hào))(5)輸出為電阻R兩端的電壓信號(hào)。電壓信號(hào)U可由式中;L為傳感器電極板長(zhǎng)度;δ為極板間夾縫式(7)表示: .U=HEC(7)的圓心角;e為管道內(nèi)介質(zhì)的介電常數(shù)。由式(5)可知傳感器電容量與介質(zhì)的介電常數(shù)式中:U為輸出電壓信號(hào);H為常數(shù);C為電容成正比。將式(5)代入式(3) .(4)整理后可得煤粉濃傳感器的電容量;Cr為參比電容的電容量。度與傳感器電容量的關(guān)系式:從式(7)可看出,隨著電容傳感器的電容量CKC-s(6)的增大,輸出電壓信號(hào)U也是隨之增大的。而為了m= pe,-ε能夠?qū)崟r(shí)、在線監(jiān)測(cè)電壓信號(hào)U的變化,在電阻R式中:K為常系數(shù),與傳感器電極板的結(jié)構(gòu)有兩端又接了1個(gè)數(shù)據(jù)采集器。數(shù)據(jù)采集器用于采集關(guān);p為煤粉的密度。固定電阻R兩端的輸出電壓信號(hào)U的變化?？蓪⒂捎陲L(fēng)管內(nèi)充滿空氣和煤粉混合的氣一固兩相數(shù)據(jù)采集器和CPU連接起來(lái)組成可靠的測(cè)量系.流體,可近似為單一介質(zhì),所以由式(6)可知,測(cè)得傳統(tǒng),對(duì)輸出電壓信號(hào)U進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和分析。利用感器的電容就可以知道管內(nèi)煤粉的濃度變化。不同的風(fēng)速和給料機(jī)給料速度等確定不同的煤粉濃3測(cè)量電路度,同時(shí)對(duì)應(yīng)每-一個(gè)煤粉濃度均可找到由電容傳感器輸出經(jīng)過(guò)測(cè)量電路轉(zhuǎn)換的電壓信號(hào)值，便可實(shí)現(xiàn)由于給粉機(jī)中煤粉水分、煤粉細(xì)粒度以及現(xiàn)場(chǎng)對(duì)煤粉濃度的測(cè)量。應(yīng)該注意的是,煤粉中水分含周圍環(huán)境等因素,都可能對(duì)電容傳感器電容信號(hào)的量對(duì)檢測(cè)結(jié)果會(huì)有較大的影響，煤粉中水分含量越.測(cè)量產(chǎn)生影響,因而,一個(gè)快速準(zhǔn)確的在線測(cè)量系高對(duì)采集得到的電壓信號(hào)的影響越大，可以通過(guò)加統(tǒng)顯得必不可少?；陔娙莘ǖ拿悍蹪舛葴y(cè)量系統(tǒng)一個(gè)水分的校正系數(shù)來(lái)解決該問(wèn)題。煤粉顆粒度也電路框圖如圖2所示。會(huì)對(duì)測(cè)量產(chǎn)生影響.煤粉顆粒度越小,同-煤粉濃度電容傳感暨所對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)越大，可以通過(guò)加一個(gè)煤粉細(xì)粒解調(diào)器電流檢測(cè)司參比電數(shù)據(jù)采集器度的校正系數(shù)來(lái)解決該問(wèn)題。4結(jié)語(yǔ)中國(guó)煤化工鳳非接觸式測(cè)量傳團(tuán)2基于電容法的煤 粉濃度測(cè)量系統(tǒng)電路框圖JYH.CNMHGi該系統(tǒng)由解調(diào)器、振蕩控制放大器A:、振蕩器、感器o比口佩咖兒i v，能- -次性測(cè)量管內(nèi)電流控制放大器A:、電流控制器、電流檢測(cè)器、電流煤粉平均濃度,具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、對(duì)濃度變化限制器和基準(zhǔn)電壓穩(wěn)壓器等組成。其中解調(diào)器由響應(yīng)快、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)。實(shí)際測(cè)試中,將電容傳感工礦自動(dòng)化No. 62008年12月Industry and Mine AutomationDec, 2008文章編號(hào):1671 -251X(2008)06 - 0084-03基于6RA70整流裝置的12脈動(dòng)串聯(lián)整流技術(shù)及其應(yīng)用王公華，陳穎'， 丁瑞'， 王光義'(1.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院,江蘇徐州221008; 2.兗礦集團(tuán),山東鄒城273515)摘要:文章介紹了采用西門(mén)子SIMOREG DC- MASTER 6RA70整流裝置實(shí)現(xiàn)12脈動(dòng)串聯(lián)整流技術(shù)、進(jìn)而實(shí)現(xiàn)提升機(jī)直流調(diào)迷控制的方法,并給出了12脈動(dòng)串聯(lián)整流驅(qū)動(dòng)參數(shù)的設(shè)置。該12脈動(dòng)串聯(lián)整流技術(shù)巳應(yīng)用于南屯煤礦的提升機(jī)直流調(diào)速控制系統(tǒng)中。應(yīng)用結(jié)果表明:該技術(shù)克服了12脈動(dòng)并聯(lián)驅(qū)動(dòng)為滿足故障狀態(tài)下安全提升而增大容量的弊端,實(shí)現(xiàn)了提升機(jī)不同工況下的安全可靠運(yùn)行;基本消除了6脈動(dòng)整流產(chǎn)生的5次、7次諧波,降低了對(duì)電網(wǎng)的干擾,減少了對(duì)通信和控制回路的干擾,以及對(duì)PLG等精密電子器件的誤動(dòng)作和損壞。關(guān)鍵詞:礦井提升機(jī);電控調(diào)速;整流技術(shù);串聯(lián)整流; 6RA70中圖分類號(hào):TD534文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B12- pulse Serial Rectification Technology Based on6RA70 Rectifying Device and Its ApplicationWANG Gong-hua', CHEN Ying'，DING Rui'，W ANG Guangyit(1. College of Information and Electrical Engineering of CUMT. , Xuzhou 221008, China.2. Yanzhou Mining (Group) Co. , Ltd. , Zoucheng 273515, China)Abstract: The paper introduced a method that using SIMOREG DC-MASTER 6RA70 rectifying deviceto realize 12-pulse serial rectification technology and then realize DC speed-regulation control of hoist. Itdescribed setting of driving parameters of 12-pulse serial rectification. The 12-pulse serial rectificationtechnology has been used in DC speed-regulation control system of Nantun coal mine. The applicationresult showed that the technology got over the abuses of increasing capability of 12-impulse parallel drivingin order to meet safety hoisting under fault state, and realized safe and reliable running of hoist underdifferent states, the technology eliminated basically fifth and seventh harmonic generated by 6-pulse收稿日期:2008-06-17作者簡(jiǎn)介:王公華(1970-),男.山東單縣人,高級(jí)工程師1993年畢業(yè)于哈爾濱工業(yè)大學(xué)電氣工程系,現(xiàn)在兗礦集團(tuán)主要從事機(jī)電設(shè)備技術(shù)管理工作。Tel: 13963756158, E mail, yankuang. wgh@ vip.163. com器安裝在與其直徑相同的圓管試驗(yàn)段上,加以穩(wěn)定的送粉管一次風(fēng)中的煤粉濃度的實(shí)時(shí)測(cè)量,在其它的風(fēng)速控制，使管道中煤粉濃度不斷增加,就可以得領(lǐng)域與此相關(guān)的顆粒濃度的工業(yè)測(cè)量中也具有較高到傳感器輸出電壓與煤粉濃度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。通中國(guó)煤化工過(guò)測(cè)量,得出電容傳感器輸出電壓隨煤粉濃度呈單調(diào)上升趨勢(shì)的結(jié)論。同時(shí),根據(jù)給粉量計(jì)算出管道MHCNMHG中的煤粉濃度。測(cè)量結(jié)果表明，該測(cè)量系統(tǒng)具有較[1] 浦興國(guó),潘曉輝,周 潔,等.直吹式制粉系統(tǒng)煤粉相好的線性和較高的靈敏度,可以應(yīng)用于對(duì)煤粉鍋爐對(duì)依度測(cè)量的研究[J].鍋爐技術(shù),2004(1) :52~54.