LAND-4200型烟尘仪操作使用手册.doc
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1、使用手册 Model 4200烟尘浓度/不透明度监测仪 出版号770.026燃烧和环境监测公司代理商:上海旭能电子科技有限公司 地址:上海市长阳路2588号电力研究中心501室 Add:RM501 Electronic Research Centre No.2588 Changyang RD.Shanghai 电话(Tel):021-35303989/35303992/35303996/35303998 传真(Fax):021-35303991 邮编(ZIP):200090 E-mail: 目 录1.0 操作原理1.1 原理1.2比尔(Beer-Lambert)定律1.3 测量路径校正系数(P
2、LCF)1.4 不同的测量路径校正系数例子(PLCFS)2.0 系统说明2.1系统2.2 键盘功能2.3 显示面板发光二极管3.0 安装3.1 预备安装系统事项3.2 安装指导要点3.3 支撑管安装3.4 对准工具4.0 电气安装4.1 电缆考虑事项4.2 插座和插头4.3 电气和信号接线5.0 调整5.1 初步调整5.2最后调整6.0 组态6.1 显示模式6.2 基本显示流动图表6.3 显示说明7.0 标定7.1 标定检查7.2 线性过滤7.3 方法1 实际标定(不透明性)7.4 方法2 交替再标定(不透明性)7.5 等动力取样灰尘测量8.0 维护8.1 例行维护周期8.2 清洁光学表面8.
3、3 推荐备件8.4 可用的选项9.0 故障消缺9.1 故障代码9.2 小数点闪烁9.3 优先维修10.0 规格说明10.1 4200型灰尘和不透明度监测1.0 操作原理 1.1 原理当一柱光穿过含有烟气和灰尘颗粒的介质时,一部分光传输过去而另一部分光因为散射而损失掉。传输过去的部分我们称之为透明性,损失的部分我们称之为不透明性。历史上烟囱口烟的不透明度测量是用林格曼(Ringelman)方式,这种方法是用训练有素的观察员给出一个烟气外形的估算值。现代的不透明度测量还使用烟囱气体的黑度(不透明度),来测量当前烟气的量。Land 4200型使用一个高强度的发光二极管(LED)射出一柱光穿进烟囱,在
4、穿过烟囱的过程中损失的光是不透明度,不透明度与当前灰尘和烟量的关系见1.2节所描述的内容。1.2 比尔( Beer-Lambert)原理一束光穿过介质,其与已知的介质所含污染物的量的数量关系,根据比尔(Beer-Lambert)原理,如下: =I/I0=e-acl其中: =透光度(传导度)(见下图1) I0=进入介质的光强度(见下图2) I=穿过介质的光强度 a=衰减系数 c=灰尘浓度 l=光穿过介质的距离(见下图3)因为不透明度(Op)=1-,上面的方程式可以转换成:(1- Op)= e-acl or Op =1- e-aclc是测量光路中的灰尘浓度,于是消光度为: OD=-log10 =-
5、acl/2.303 或者c=KOD , 其中K=-2.303/al通过比较同时测量的光密度和灰尘重量,可以得到K的值。1.3 测量长度校正系数不透明度监视仪表不总是安装在烟囱出口。因为林格曼(Ringelman)观察员总是观察烟囱出口处的不透明度,所以提供一个换算系数以便把测量距离换算成烟囱出口处的直径。同时要指出的是:Land 4200型烟尘仪是双路径仪表。这表示测量光柱穿过介质两次。因此有两倍路径的损失光量。如下图举例,这个也要在系统中被修正。测量长度校正系数只是与不透明度测量有关(PLCF),它是烟囱出口处的直径和仪表安装点的直径的比率。对于直筒式的烟囱,PLCF是1.0,对于出口处比底
6、部小的烟囱,PLCF小于1.0。光学长度比率(OPLR)是烟囱出口处的直径和测量光穿过烟气的长度的比率。对于双路经仪表,如Model 4200,OPLR等于PLCF的一半。 OPLR=PLCF/24200型使用的是OPLR参数,一个默认的值为0.5,对应圆筒式烟囱,早期的仪表参数选用PLCF。这个参数不能由用户修改。我们可以用前面提供的等式计算烟囱出口处的不透明度,如果我们使用测量长度修正因素(PLCF): PLCF=Ie/Im 其中:Ie=出口处直径 Im=测量处直径 OPLR=PLCF/2 OPe=1-10-ODPLCF双路径系统1 光源2 检测器3 光柱穿过介质的路径(l)4 反射器5
7、分光器1.4 不同的测量路径校正系数举例例子一 直桶式烟囱测量路径和烟囱出口路径相等PLCF=1.00,OPLR=0.5例子二 直桶式烟囱监视仪安装在狭窄的烟道上测量路径小于烟囱出口路径PLCF1.00,OPLR0.5例子三 烟囱出口处狭窄测量路径大于烟囱出口路径PLCF1.00,OPLR0.52. 系统说明2.1 系统Land 4200型烟尘和不透明度检测仪由两个主要部分组成:发收器(发射头)和安装在烟囱或烟道对面的反射器(反射头)。这两个部分组成已知的双路经混浊度仪。混浊度仪信号的模拟量输出到用户的数据采集系统。可选净化空气单元可提供清洁空气,保护光学表面免受烟尘的污染。没有净化空气单元,
8、烟尘会很快粘附在光学表面,引起超高不透明度读数,并且最后导致仪表完全损坏。可选件,自动关断装置。正确安装时,在净化空气供应失败时,可以保护光学表面,不受烟气的腐蚀。重点自动关断装置是提供临时性的保护,如果净化空气长时间不好,需要另外的保护措施。可选件防雨罩可以为浊度仪提供额外的保护浊度仪。见可选件说明。2.1.1 混浊度仪LAND 4200型已经开发成最精确和经济实用的不透明度/烟尘仪之一。它使用高亮度的LED光源,非常低的电子干扰和高级的恢复系统使标定偏差减到最小。LED灯被调成3KHZ频率以减少干扰和消除由于背景光而引起的误差。电子调制消除了必需的机械消波器,以使仪表用没有运动部件。4位数
9、字,7段LED显示,带保护面板,由4个单元键组成,可直接使用界面进行调整和设置。图1.1为仪表带有可选件故障保护器的示意图。从LED1发出的光穿过扩散器,到达50/50分光器上。射出部分的光到一个透镜上,通过透镜射出明确的、平行校准光穿过测量路径到达远端的反射器上。光从反射器返回并由透镜聚焦到测量检测器Dm上。最初由分光器反射的一部分光射到一个凹镜上,并被聚焦到参考检测器Dr上。不透明度可由这两个检测器的信号比率计算出。只有当检测器和它们相关的电子元件保持稳定时,检测才正确。实际上,温度的变化和元件的老化,使得这样的情况不可能实现。4200型用一个有专利的技术,用第二个LED灯(LED2)的灯
10、光泛照两个检测器Dm和Dr来补偿这种变化。因为它使用不聚焦的光学系统,没有失调的可能。因此,检测器Dm和Dr之间任何光敏度相对的改变,都导致从LED2检测到的信号按比率改变。通过大约每秒一次交替对LED1和LED2进行检测和校正模式操作,校正就有效持续下去。仪表由完善的微处理器电子系统控制,执行计算和必要的校正。 1.测量单元 8.满度标定滤光器2.反射头 9.零点反射器3.安全关断装置 10.反射器4.分光器 11.LED1灯5.检测器(测量) 12.LED2灯6.检测器(参考) 13.镜子7.平行校准镜头图 1.1 2.1.2 反射头反射头是一个小型无源盒子。IP65/NEMA4保护等级,
11、可拆卸反射镜(特别容易清洁),反射镜由一组嵌入式三面直角棱镜组成,它把光直接按传输过来的路径反射回去。制造厂根据客户需要的测量路径选择光圈,使仪表在使用场所不需要进一步校正。一对调整观察部件也在设备中。2.1.3 检测仪防雨罩(可选)玻璃纤维防雨罩也有提供,可以给仪表在使用环境中提供额外的保护。防雨罩 安全关断装置2.1.4 自动安全关断装置(可选)发射头和反射头都可以选用自动关断装置,从而在清洁空气失效时得到更深一级的保护。关断器在任何清洁空气供应,如风机、鼓风机失效时动作,自动遮蔽仪表精密的光学部件和进口处烟、灰尘的接触。自动关断装置(动作时)不能长期起保护作用,只能起临时保护作用直到问题
12、得到解决。仪表安装在烟道上时送风机要一直运行,否则可能损坏仪表。参考送风机安装说明。2.1.5 标定滤光器(可选) 两个标定滤光器(可选)可供,用于手动标定检查或线性度标定检查。2.2 键盘功能键盘在发射头的显示面扳上,有四个键。见图4.3。 操作键 操作和显示说明 Mode(模式键) 连续按,可以进入下列功能: 标准的不透明度/烟尘显示标定检查烟尘设置报警设置输出范围。电流输出回路,输出不透明度可调整在10100%(5%一次可调),烟尘范围在101000mg/m3(一次可调10 mg/m3)。阻尼时间设置在0999之间设置电流回路低电流值(0,2或4mA)设置调节模式注意:把键按下10秒,也
13、可以进入标定模式。F1 保存键,主要功能把修改的参数保存到存储器中。F2 改变由模式键选择的参数,相当于向上键改变参数。在不透明度/灰尘选项时,可轮回翻转。F3 改变由模式键选择的参数,相当于向下键改变参数。在不透明度/灰尘选项时,可轮回翻转。图 4.32.3 显示面板发光二极管指示灯(LEDs) +5V -发光表示5V电压提供给了电路板。 Alarm -发光表示高不透明度/烟尘浓度报警条件发生。 Systom ok -发光表示没有故障,仪表运行正常(不在标定或调整模式)。2.3.1 继电器两对继电器接点接线端子在发射头的信号插座上,它提供了报警和系统好提示。见第6章更多的详细内容。2.3.2
14、 信号电流输出回路信号电流回路1. 电流回路输出,可以组态低电流0、2或4mA三种选择,高电流限制是20mA。2. 当选择不透明度时,电流输出量程可在10100%之间,每5%一步调整。3. 当选择烟尘浓度时,电流输出量程在101000 mg/m3之间,每10 mg/m3一步调整。注意: 由于显示限制,1000 mg/m3显示成999 mg/m3RS232接口只是Land在服务使时用的。3.0安装 3.1 预备考虑事项仪表安装在烟囱或烟道的地点,其直径应能典型检测穿过烟道的烟尘浓度。对于新的设备系统,仪表安装位置在设计阶段需要考虑。对于老厂,最佳地点要求比较严。如果显示器受规章限制,安装地点要被
15、专门机构确认。安装地点尽可能在负压的地方,例如,烟囱的上升气体段。安装区域要有足够大的安全平台(见图3.1)。如果仪表安装在强烈振动或烟囱/烟道改变形状而使烟气温度改变的地方,会引起测量误差。如果这个问题不可避免,可安装一个振动消除装置。仪表国际部按用户需要推荐振动消除装置。仪表使用环境温度在-20+55(-4和131)之间,如果必要时使用加热、通风或隔离措施,使仪表的使用环境温度不超限。 侧视图 顶视图图 3.1 测量区域平台Model 4200 仪表安装尺寸要求仪表安装尺寸1 发射头2 安全关断装置3 反射头4 发兰与发兰之间路径3.2 安装指导要点1. 从安装发兰算起,带有自动安全关断装
16、置的发射头(1)需大约400mm(16)的最小安装距离,不带自动安全关断装置的发射头需大约250mm的最小安装距离(另外,要为操作要留有适当的空间)。2. 从安装法兰算起,带有自动安全装置的反射头(3)需大约300mm(12)的最小安装距离,不带自动安全关断装置的反射需大约165mm(7)的最小安装距离。3. 另外,需要大约1m(39)距离用于安装和更换仪表工作。4. 在仪表的下面,清洁空气和电缆接线需要最小200mm(8)的距离。5. 风机和仪表之间最长的空气管7m(23英尺)。安装风机时不要超过这个距离。6. 测量长度由制造厂设置,用户不能更改。7. 参考运风机或鼓风机安装说明。图 3.2
17、 支撑管发兰尺寸图 3.3 支撑管发兰1. 3个螺栓100(2.54)PCD 4. 橡胶密封圈2. 球形垫圈 5. M10 螺帽3. 碟形弹簧垫片3.3 支撑管安装LAND4200型提供两个带有短管的法兰,把仪表安装到烟囱或烟道上。短管长128mm5.24(见图3.2/3.3)。如果需要,在安装时可以缩短或接长短管以便获得合适的测量路径。安装地点不稳固,如很薄的金属壁,需要加装加强筋(图3.4)。重点:法兰必须安装,以使发射头穿过烟道中心直接对着反射头。因为大多数应用在垂直的烟囱,所以两个法兰的轴线必须水平或垂直对准烟气流向。两法兰必须对准,在安装时偏差不能超过1。在烟道上精确地给每个法兰中心
18、作好标记,用冲头划好短管在烟道上位置线。沿着线割一个孔,孔的直径要足够大以使焊接法兰短管直接穿过去。发射头侧按划线位置割好了孔。这时在烟道的反射头一边,根据定位标记割一个6mm到12mm0.25to 0.50引导孔。确保安装法兰位置标记在12点的位置,并把法兰点焊。安装法兰面要与烟道壁平行,要仔细地确保调节到位。图 3.4 带有加强筋的安装发兰1 安装位子标记 2 加强筋(用户提供)沿反射头的引导孔割一个孔,孔要足够大,使焊接法兰直接穿进烟道。安装法兰面要与烟道壁平行。重点:Land 4200型不透明度仪由制造厂设定法兰与法兰之间的测量长度,长度由客户在订购时确认。在焊接和调整时,确信法兰与法
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