一种用于锅炉管道风粉流动参数在线测量的分析仪制造技术

一种用于锅炉管道风粉流动参数在线测量的分析仪，包含信号调理单元、AD采集单元、FPGA调度单元、CPU控制单元、通信单元、供电单元及工作状态指示单元。所述信号调理单元将10路传感器微弱电荷信号转换成电压信号并传输给AD采集单元；所述FPGA调度单元控制AD采集单元的采集和数据缓存，并和CPU之间进行数据实时交互；所述CPU控制单元负责整个分析仪的任务调度、数据计算、数据交互；所述通信单元将测量数据和结果实时传输给上位机。本发明专利技术成本低且能够长期稳定的运行,计算结果精度高，符合工业现场的应用要求。

An instrument for on-line measurement of air flow parameters in boiler pipes

An analyzer for on-line measurement of air flow parameters in boiler pipes includes a signal conditioning unit, a AD acquisition unit, a FPGA scheduling unit, a CPU control unit, a communication unit, a power supply unit, and a work status indicator unit. The signal conditioning unit 10 sensor of electric signal is converted into voltage signal and transmitted to the AD acquisition and data acquisition unit; the FPGA cache scheduling unit AD control and data acquisition unit, real-time interaction between CPU and CPU; the control unit is responsible for the task scheduling, data calculation and data interaction analyzer the communication unit; the measurement data and the results of real-time transmission to the host computer. The invention has low cost and can run stably for a long time, and the calculation result has high accuracy, and meets the application requirements of the industrial field.

【技术实现步骤摘要】
一种用于锅炉管道风粉流动参数在线测量的分析仪
本专利技术属于火力发电
，主要应用于保护火力发电厂锅炉管道一次风粉流动参数的在线测量，也可应用到其它气固二相流流动参数的在线测量中。风粉流动参数包含风粉流速和煤粉浓度等参数，在电厂锅炉的燃烧优化和控制中属于关键参数。
技术介绍
目前国内外采用的锅炉风粉监测系统是由温差法或冲量法测量技术开发的产品，浓度测量采用热平衡的方法，即利用热风、煤粉及混合物之间的能量关系求得，未定因素太多，只能实现相对测量，精度低。一次风粉流速大多通过测速管或其他传统的差压法测得，存在着热偶时滞长，热偶、测速探头容易磨损，测速管极易堵塞等问题。在已经投运的机组上，煤粉浓度、流量、风速等参数的测量始终达不到稳定和较高精度的要求，作为工业应用还不尽如人意。还有些电厂安装了采用微波技术的风粉在线测量系统，采用信号衰减法测煤粉浓度，采用多普勒移频原理测煤粉流速。由于微波是电磁波对物质的介电常数敏感，因此易受煤质成分、湿度、紊流、电磁干扰、管道和煤粉对微波的散射等影响，同样不能获得稳定的风粉流速和煤粉浓度等参数。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术提供一种新的测量设备，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于锅炉管道风粉流动参数在线测量的分析仪，包含信号调理单元、AD采集单元、FPGA调度单元、CPU控制单元、通信单元；其特征在于：所述信号调理单元将10路传感器微弱电荷信号转换成电压信号并传输给AD采集单元；所述FPGA调度单元控制AD采集单元的采集和数据缓存，并和CPU之间进行数据实时交互；所述CPU控制单元负责整个分析仪的任务调度、数据计算、数据交互；所述通信单元将测量数据和结果实时传输给上位机。

【技术特征摘要】
1.一种用于锅炉管道风粉流动参数在线测量的分析仪，包含信号调理单元、AD采集单元、FPGA调度单元、CPU控制单元、通信单元；其特征在于：所述信号调理单元将10路传感器微弱电荷信号转换成电压信号并传输给AD采集单元；所述FPGA调度单元控制AD采集单元的采集和数据缓存，并和CPU之间进行数据实时交互；所述CPU控制单元负责整个分析仪的任务调度、数据计算、数据交互；所述通信单元将测量数据和结果实时传输给上位机。2.一种用于锅炉管道风粉流动参数在线测量的分析仪，所述分析仪实时采集锅炉管道中风粉的流动参数并进行分析计算，包含信号调理单元、AD采集单元、FPGA调度单元、CPU控制单元、通信单元、供电单元及工作状态指示单元；其特征在于：所述信号调理单元接收安装在锅炉管道处的环型静电传感器所采集的10路静电信号，通过运算放大器转换成弱电压信号再通过带通滤波、信号放大处理后转换成可供AD芯片采集的电压信号送至AD采集单元；所述AD采集单元包含2路AD采集芯片，每个AD芯片接入5路调理后的电压信号，对调理后的电压信号进行采样，每次采样完成后通知FPGA调度单元读取采样结果；所述FPGA调度单元从AD采集单元读取数据后存入到FPGA的RAM中，并通知CPU控制单元来读取所存入RAM中的数据；FPGA调度单元通过模拟双口RAM的工作机制和CPU控制单元进行数据交互；所述CPU控制单元运行LINUX操作系统，和FPGA调度单元进行数据交互，每次读取10路静电信号中各5000个点的连续数据，计算管道中风速的流速值和相对浓度值；所述CPU控制单元通过通信单元和上位机进行实时通讯；将计算得到的管道中风速的流速值和相对浓度值实时上传至上位机；所述CPU控制单元通过工作状态指示单元显示分析仪的工作状态和故障状态，包含工作电源状态、CPU工作状态、AD采集工作状态，以及无风、信号相关性差、传感器信号断线故障信息；所述通信单元采用MODBUSTCP现场总线，通过高速以太网和上位机进行实时通讯；针对老旧电厂的技术改造需求，分析仪还有MODBUS485现场总线的备用接口；所述供电单元为分析仪提供工作电源。3.根据权利要求2所述用于锅炉管道风粉流动参数在线测量的分析仪，其特征在于：环型静电传感器所采集的10路静电信号中每两路信号来自传感器环上相邻的2个电极，根据互相关测速原理可以计算得出一个速度值，5组速度值来自于传感器环的不同位置，5组速度值近似相等可视作冗余，计算出管道中风粉的流速值和煤粉浓度的相对值。4.根据权利要求3所述用于锅炉管道风粉流动参数在线测量的分析仪，其特征在于：分析仪所采集的10路静电信号，每2路来自相邻的2个传感器电极，这两路信号之间互相关，相当于上下游信号X(t)和Y(t)，通过信号波形分析可以计算出2路信号之间的渡越时间即下游比上游滞后时间τ，已知两个电极之间的距离，由此可以计算出该传感器处的风粉流速。5.根据权利要求3所述用于锅炉管道风粉流动参数在线测量的分析仪，其特征在于：管道中风粉的流速值的测量过程如下：(1)以20kHz的采样频率对10路电压信号采集5000次，采样结果通过FPGA缓存读取到CPU中；(2)上游电极的电压信号为x，下游电极的电压信号为y；其中，x，y均为长度为5000的数组；进行如下运算：x为x1至x5000，y为y1至y5000.根据上式，进行卷积计算；其中，xn表示上游流动噪声信号x数组的第n个值；yn-j+N表示下游流动噪声信号y数组的第n-j+N个值；N＝5000；j取值从1到9999(2N-1),得出Rxy数组；(3)将Rxy数组归一化，得到归一化的互相关函数ρxy：(4)取数组ρxy中的最大值ρxy[jm]max，以及最大值ρxy[jm]max所对应的jm，jm取值从1到...

【专利技术属性】
技术研发人员：许万甦，陈熙，陶岩，李鹏，吉云，祝敬伟，张鹰，
申请(专利权)人：北京华电天仁电力控制技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11