Автоматические и полуавтоматические пылемеры
Автоматические и полуавтоматические пылемеры. Сигнализатор запыленности воздуха (рис. 1.39) в газоходах аспирационных систем предназначен для контроля за работой фильтров и выявления аварийных ситуаций. При остановке или нарушении режима работы пылеуловителей включаются системы аварийной сигнализации и блокировки, подключенные через релейный выход.
Сигнализатор нечувствителен к запылению оптических деталей (смотровых стекол). Работает он следующим образом. В схему введен блок 2 для автоматического поддержания освещенности фотоприемника 3 на одном уровне. Он представляет собой интегрирующий усилитель с большой постоянной времени, на входе которого включен фотоприемник, а на выходе источник света 1. При уменьшении выходного сигнала фотоприемника из-за запыления стекол увеличивается выходной сигнал интегрирующего усилителя. Это обусловливает увеличение напряжения питания источника света до тех пор, пока выходной сигнал фотоприемника не станет равным прежнему значению, соответствующему его оптимальной освещенности.Таким образом, обеспечивается нечувствительность к медленному изменению освещенности в результате запыления смотровых стекол.
Автоматические и полуавтоматические пылемеры скачкообразно изменяетют освещенность фотоприемника. Выходной сигнал его через согласующий каскад 4 подается на дифференциальный усилитель 5, который обеспечивает надежный запуск выходного релейного блока 7, включающего систему аварийной сигнализации и блокировки. Питание прибора осуществляется от общего блока питания 6. Однако возможны и ложные срабатывания сигнализатора при случайном кратковременном затемнении фотоприемника. Это является недостатком прибора.
Сигнализатор внедрен на Шебекинском химкомбинате и может быть применен в различных областях промышленности.
Таблица 1.4. Определение числа отбора пылевых проб.
В приборе используется однолучевая оптическая схема. Автоматические и полуавтоматические пылемеры обдуваются очищенным сжатым воздухом. Для исключения влияния изменения температуры окружающей среды на результаты измерения фотоприемник термостабилизирован: на источник света подается стабилизированное напряжение влияние старения источника света фотоприемника устраняется корректирующим устройством.
Рис. 1.39. Блок-схема сигнализатора концентрации пыли.
Рис. 1.40. Блок-схема пылемера для контроля выбросов сажи.
Автоматические и полуавтоматические пылемеры градуируют в единицах оптической плотности по контрольным аттестованным стеклам марки НС, Градуировку в единицах концентрации пыли осуществляют непосредственно в месте установки прибора. Пределы измерения катализаторной пыли составляют 0 - 4 г/м3. Основная приведенная погрешность измерения прибора ± 8%. Прибор внедрен на Новобакинском нефтеперерабатывающем заводе на установке каталитического крекинга.
В приборе контроля выбросов сажи газомазутными котлоагрегатами электростанций (рис. 1.40) используется метод, основанный на измерении величины пульсации оптической плотности дымовых газов. Пульсация возникает в результате турбулентных флуктуаций при движении газоходе пылегазовых потоков. В ходе экспериментальных исследований установлено, что с увеличением среднего уровня оптической плотности пульсация возрастает. Использование этого метода позволяет исключить влияние старения источника света и фотоприемника, изменения температуры и влажности окружающей и контролируемой сред, запыления оптических деталей и др.
Прибор контроля выбросов сажи (см. рис. 1 40) состоит из источника света 2 и фотоприемника 3, которые укреплены в газоходе 1 таким образом, чтобы соблюдалось условие соосности.
Рис. 1.41. Схема пылемера типа ИВА - 1.
Выходной сигнал фотоприемника подается на измерительный блок 4, а затем на измеритель 14. Кроме того, выход измерительного блока связан через размыкающиеся контакты реле 9 со стабилизатором нуля 6 и функциональным блоком 10. Стабилизатор нуля состоит из усилителя 8 и электропривода 7, который воздействует на корректор нуля 5 измерительного блока 4. Функциональный блок управляет работой реле 9 и состоит из полосового фильтра 13, усилителя 12 и детектора.
Прибор работает следующим образом. Медленные изменения выходного сигнала измерительного блока, вызванные, например, старением источника света или фотоприемника, запыленностью оптических деталей и др., непрерывно автоматически компенсируются стабилизатором нуля 6, который воздействует на корректор нуля 5 таким образом, чтобы выходной сигнал измерители 14 был равен нулю. Если же выходной сигнал измерительного блока содержит переменную составляющую, обусловленную турбулентными флуктуациями оптической плотности пылегазового потока в газоходе, а амплитуда переменной составляющей превышает определенную величину, то срабатывает реле 9. Последнее отключает стабилизатор нуля 6. При этом показания измерителя 14 соответствуют оптической плотности измеряемого пылегазового потока.
Промышленные испытания прибора показали, что в течение 7000 ч дрейф нуля не превышает 5 %, в то время как приборы, основанные на измерении постоянной составляющей оптической плотности, имеют дрейф нуля на порядок выше.
Автоматические и полуавтоматические пылемеры светорассеяния. Прибор ИВА-1 предназначен для непрерывного автоматического контроля пылевых выбросов предприятий химической промышленности и прежде всего для предприятий, изготовляющих порошковые синтетические моющие вещества. Прибор обеспечивает непрерывное измерение концентрации пыли в отходящих газах выбрасываемых в атмосферу, в диапазоне от 10 до 300 мг/м3 при скорости пылегазового потока до 12 м/с, температуре отходящих газов до 70 °С. Прибор рассчитан для установки непосредственно в газоходах диам. до 1500 мм, в которых возможен изменяющийся световой фон. Прибор состоит из осветителя, фотоприемника, измерительного блока, питания и регистратора. Первичный измерительный преобразователь, включающий блоки осветителя 1 и фотоприемника 2, крепится в газоходе (рис. 1.41, а). Остальные блоки устанавливаются на общем пульте управления на расстоянии до 20 м от первичного измерительного преобразователя.
В приборе используется однолучевая оптическая схема (рис. 1.41,б) с модуляцией светового потока. Использование этой схемы позволяет исключить влияние светового фона. Свет от источника 3 фокусируется линзой 4 в плоскость расположения модулятора 5, приводимого во вращение электродвигателем 6.
Рис. 1.42. Зависимость показаний пылемера от концентрации пыли.
Рис. 1.43. Параметрические соотношения пылемера типа ИВА-2.
а - градуировочная характеристика для цементной пыли; б - гистограмма частиц цементной пыли, используемой для градуировки; 1 и 2 - режимы работы печи.
Модулированный частотой 483 Гц свет линзой 7 формируется в параллельный световой поток, равномерно освещающий измеряемый пылегазовый поток. Часть света, рассеянного частицами пыли, с помощью линзы 10 собирается на светочувствительной поверхности фотоприемника 11. Угол рассеяния выбирается, исходя из индикатора рассеяния измеряемой пыли. Для пылевых выбросов предприятий химической промышленности максимальная чувствительность может быть получена при 0 = 50°, когда измеряется рассеянный вперед свет. Однако угол 0 = 50° рекомендуется использовать при измерении концентрации пыли в газоходах диаметром не более 400 мм. В газоходах больших диаметров целесообразнее использовать угол 0 =135°.
На смотровые стекла 8, 9 нанесены гидрофобные покрытия, которые предохраняют от конденсации капель воды или от сплошного увлажнения поверхности. Гидрофобизация заключается в обработке стекол кремнийорганическими защитными покрытиями, которые отличаются значительной эксплуатационной стойкостью (свойства покрытий сохраняются в течение 5-10 лет). Для защиты стекол 8, 9 от запыления используются пылезащитные насадки с конусными пылеулавливающими перегородками.
В приборе ИВА - 1 применены лампа накаливания КИМ - 6,6 - 6,5 (световой поток 1079 лм) и фоторезистор ФПФ-7В, температурный коэффициент которого равен 0,6 %°С.
Прибор ИВА 1 прошел промышленные испытания на двух предприятиях: Днепропетровском заводе химических изделий (ДЗХИ) и Гомельском химическом заводе (ГХЗ). Испытания на ДЗХИ проводились при установке первичного измерительного преобразователя ИВА - 1 на вертикальном участке газохода цеха порошковых СМС. Угол между оптическими осями осветителя и фоторезистора составлял 45°. Зона измерения находилась на оси газохода. Одновременно с измерением концентрации пыли прибором ИВА - 1 проводились измерения концентрации весовым методом.
Испытания на ГХЗ проводились в цехе фтористого алюминия в отделении расфасовки готовой продукции. Первичный измерительный преобразователь был установлен на вертикальном участке газохода после рукавного фильтра ФВ - ЗОМ перед вентилятором.
Результаты проведенных испытаний (рис. 1.42) показывают, что чувствительности ИВА - 1 для обоих видов пыли одинаковы. Хорошая сопоставимость результатов объясняется тем, что, во-первых, оба вида пыли относятся к грубодисперсным системам, во-вторых, частицы имеют выпуклую форму и, в-третьих, они характеризуются одинаковыми рассеивающими свойствами, так как являются «белыми» частицами с диффузным рассеянием света.
Автоматические и полуавтоматические пылемеры характеризуются простотой, повышенной надежностью и удобством при промышленной эксплуатации. Он предназначен для измерения концентрации пыли в выхлопных газоходах, в которых световой фон либо отсутствует, либо сохраняется постоянным. Это газоходы, в которые дневной свет непосредственно не проникает. На практике концентрация пыли в них измеряется гораздо чаще, чем в газоходах, в которые проникает дневной свет. Отсутствие дневного света в места измерения позволяет упростить оптическую схему пылемера, что делает его более простым в наладке и эксплуатации, уменьшает влияние вибрации газохода, которая всегда имеет место, а также облегчает настройку прибора после замены в нем деталей, вышедших из строя во время его эксплуатации. В комплект ИВА - 2 входят: первичный измерительный преобразователь, измерительный блок, блок питания и регистрирующее устройство, которое непрерывно регистрируют на диаграммной ленте значения мгновенной концентрации пыли.
Прибор отградуирован (рис. 1.43, а) на цементную и угольную пыли, гистограмма частиц которой приведена на рис. 1.43,6. Из сопоставления градуировочных кривых для цементной и угольной пылей следует, что концентрационная чувствительность прибора ИВА - 2 для цементной пыли в три раза больше концентрационной чувствительности для угольной пыли.
Прибор ИВА - 2 испытан на цементной, древесной и кварцсодержащей пыли на Киевском комбинате "Стройиндустрия", где и внедрен в промышленную эксплуатацию. Испытания проводились в цехах центрофигурированных труб (ЦФТ), мягкой кровли (ЦМК) и. ремонтно - строительном (РСЦ). В ЦФТ первичный измерительный преобразователь прибора устанавливался в надбункерном отделении бетоносмесительного узла после рукавного фильтра ФВК - 30 в газоходе диам. 450 мм. Измерялись концентрации цементной пыли в отходящих газах, температура которых 15 - 20 °С.
Технические характеристики пылемеров разработанных в СССР.
В ЦМК концентрация кварцевой пыли измерялась в отделе гранул после циклона-промывателя, установленного в газоходе диам. 300 мм, при температуре отходящих газов 15 - 20 °С. В РСЦ концентрация древесной пыли измерялась на выходе циклона «Гипродрев», очищающего воздух в помещении, где работают деревообрабатывающие станки.
При эксплуатации пылемера необходимо периодически проверять показания прибора. В пылемере ИВА - 2 это можно сделать с помощью специального поверочного блока, который совместно с первичным измерительным преобразователем позволяет получить контрольные сигналы для остальной части прибора. Для измерения относительно небольших концентраций пыли разработано несколько типов пылемеров.
В автоматических и полуавтоматических пылемерах для осаждения пыли используется метод фильтрования. На этом методе основан отечественный прибор АЭР - 4, разработанный для горнорудной промышленности. Прибор переносной в искробезопасном исполнении.
Радиоизотопные пылемеры типа ИКП - 5343 работают по следующей схеме. Запыленный воздух за счет разрежения, создаваемого эжектором, просасывается через ленточный фильтр из фильтровальной ткани ФПП-15. В качестве источника радиоактивного излучения используется изотоп 204Ti. Фильтр с пылевым осадком подвергается воздействию (3-излучения, а затем число заряженных частиц регистрируется сшитилляционным счетчиком.
Переносной пылемер марки ПРИЗ предназначен для экспресс- анализа концентрации пыли во взрывоопасной атмосфере с целью оперативного контроля эффективности работы пылеуловителей.
Зарядно-индукционный метод оказался перспективным для пылемеров, в которых частицы пыли заряжаются под действием импульсного коронного разряда. На базе этого метода разработана серия пылемеров типа ЗИП. К числу зарядно-индукционных приборов относится пылемер ИКП-1, обеспечивающий непрерывный контроль и регистрацию концентрации пыли.
Принцип действия прибора основан на электризации частиц пыли в поле импульсного отрицательного коронного разряда при напряжении 4-5 кВ и последующем измерении их суммарного заряда.
В табл. 1.5 приведены технические характеристики некоторых типов пылемеров, выпускаемых предприятиями-разработчиками.