產(chǎn)品維護(hù)使用說明書DF500
產(chǎn)品名稱：煙塵監(jiān)測儀
北京東分科技發(fā)展有限公司
1、概述
本手冊描述了本煙塵濃度監(jiān)測儀的安裝、操作、檢驗及維護(hù)。
儀器基于煙塵粒子的背向散射原理，用于對固定污染源顆粒污染物進(jìn)行在線連續(xù)測量。
注意：
本煙塵濃度監(jiān)測儀使用了一個10mW，650nm的半導(dǎo)體激光器，激光束及反射光光直射入眼睛會造成嚴(yán)重的損害。
不得直視激光束及其反射光
在沒有得到相應(yīng)培訓(xùn)時，不得進(jìn)行超出本手冊范圍的操作。
2、適用范圍
本煙塵濃度監(jiān)測儀可用于各種污染排放源的顆粒污染物濃度實時連續(xù)測量,可配套煙氣監(jiān)測系統(tǒng),可單*臺或幾臺連接成一套煙塵監(jiān)測網(wǎng)絡(luò),共用一個前臺。儀器可適用于電廠,鋼廠,水泥廠等煙塵監(jiān)測,也可用于除塵設(shè)備及其它粉體工程的過程控制。
3、技術(shù)特點(diǎn)
l 采用激光背散射原理。不怕煙道的機(jī)械振動及煙氣溫度不均造成的折射率不均引起的光束擺動；
l 單端安裝，無需光路對中。儀器設(shè)計過程限度地降低現(xiàn)場安裝的復(fù)雜度，儀器及防雨系統(tǒng)的安裝僅電器連接需要一支螺絲刀，20分鐘內(nèi)即可完成安裝，安裝維護(hù)極其簡單，限度地減少由于現(xiàn)場安裝調(diào)試帶來的諸多問題；
l 采用標(biāo)準(zhǔn)4-20mA工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)電流輸出,連接方便；
l 儀器整體功耗非常小,大約5W左右；
l 校準(zhǔn)器就地放置，避免混淆及丟失；
l 分辨率高，可適用于低濃度排放的監(jiān)測要求，也可適用與高濃度排放的監(jiān)測；
l 非點(diǎn)測量，具有較大的取樣區(qū)，可適用各種直徑煙囪的使用。
4、技術(shù)指標(biāo)
測量范圍 | MIN 0-200mg/m3 MAX 0-10g/m3 | 環(huán)境要求 | 溫度：-40℃~65℃ 濕度：0-100% R. H. |
測量誤差 | ±2%F.S./周 | 尺寸/重量 | 160×160×250mm/ 4kg |
零點(diǎn)漂移 | ±2%F.S./周 | 介質(zhì)條件 | zui高300℃（高溫需定制） |
量程漂移 | ±2%F.S./周 | 信號輸出 | （4~20）mA |
線性誤差 | ±2%F.S./周 | 輸出負(fù)載 | 500Ω |
分辨率 | 1mg/m3 | 功耗 | MAX5 W |
適用煙道直徑 | 1~20m | 供電 | DC24V |
5 系統(tǒng)原理及構(gòu)成
主機(jī)結(jié)構(gòu)示意如圖1所示.
圖1 系統(tǒng)原理圖
主機(jī)包括激光光源及功率控制單元、光電傳感與小信號預(yù)處理單元、散射光接收單元、顯示與輸入單元、輸出驅(qū)動單元、主控單元。激光器發(fā)出的650nm束以一個微小的角度射入排放源,激光束與煙塵粒子作用產(chǎn)生散射光,背向散射光通過接受系統(tǒng)進(jìn)入傳感器轉(zhuǎn)變成電信號進(jìn)行處理.電路部分實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換、激光束的調(diào)制、信號放大、解調(diào)、光源的功率控制、V/I轉(zhuǎn)換功能。
6 系統(tǒng)安裝及連接
6．1安裝準(zhǔn)備
（一）現(xiàn)場考察
現(xiàn)場考察是煙塵監(jiān)測儀可靠使用的前提，經(jīng)過現(xiàn)場考察要搞清以下幾個問題：安裝點(diǎn)位置、安裝點(diǎn)煙道/煙囪的內(nèi)凈尺寸、安裝點(diǎn)的壁厚、煙氣溫度、煙氣壓力、大概濃度范圍、防護(hù)等級及防爆要求、煙氣的濕度及是否結(jié)露。
1． 安裝點(diǎn)
安裝點(diǎn)的選擇原則首先是要盡量滿足環(huán)保規(guī)范的要求，環(huán)保規(guī)范詳細(xì)規(guī)定了安裝點(diǎn)的選擇條件，在此條件下參比結(jié)果較為穩(wěn)定可靠。一般來說實際情況下大多數(shù)安裝點(diǎn)不能滿足環(huán)保規(guī)范的要求，選擇氣流穩(wěn)定、無變徑直管段較長的地方做安裝點(diǎn)是 的選擇。在選點(diǎn)時應(yīng)將重點(diǎn)放在能保證等動的參比方法的準(zhǔn)確性上。
2． 壁厚及直徑
安裝點(diǎn)的壁厚及直徑是一個較為具體的考察項目。嚴(yán)格來講對直徑及壁厚而言對不同的監(jiān)測方法要求不同：對散射法而言壁厚及煙囪直徑同樣重要。散射法要準(zhǔn)確定義取樣測量區(qū)一般這個測量區(qū)要在煙囪內(nèi)壁內(nèi)300~1/2煙囪直徑內(nèi)，如果取樣測量區(qū)在煙囪壁厚內(nèi)，測量結(jié)果將無意義；如果取樣測量區(qū)過大，煙道壁的反射會干擾正常的測量。
3． 煙氣條件
對煙氣的含塵量有一個預(yù)估，可以使儀器選型更加具體。在煙塵常態(tài)排放濃度在40mg/m3以下時，應(yīng)優(yōu)先選用光散射法，這時選用對穿法煙塵監(jiān)測儀必須進(jìn)行細(xì)致的評估及斟酌?，F(xiàn)場含塵量的預(yù)估一般通過設(shè)計指標(biāo)、歷史數(shù)據(jù)判斷，經(jīng)驗因素較大。一般較為有經(jīng)驗的現(xiàn)場人員通過目測可大概估計煙塵排放的濃度：在北方晴天天氣，風(fēng)速在2級以下，中午背向陽光目測煙囪，幾乎看不到煙氣排放，一般濃度在50mg/m3以下；感覺有淡淡的灰色煙氣（白色煙氣無法估測），一般濃度應(yīng)該在100mg/m3以下；如果感覺排放煙氣較濃，一般濃度應(yīng)該在150mg/m3以上，濃煙滾滾一般濃度應(yīng)該在300mg/m3以上了。煙氣溫度可能影響到煙塵儀的選型及安裝形式，是一個要了解的參數(shù)。煙氣壓力關(guān)系到吹掃系統(tǒng)的選型，也是一個較為重要的參數(shù)?，F(xiàn)場條件下煙囪安裝點(diǎn)的壓力大多在微負(fù)壓，對吹掃非常有利。但在少數(shù)煙道上的測點(diǎn)，如果剛好在增壓風(fēng)機(jī)之后，有可能壓力達(dá)到幾個千帕，對吹掃系統(tǒng)提出了更高的要求，也會大大惡化儀器的使用條件，應(yīng)該盡量避免。另外煙氣成份也要大概了解，有些過程中的監(jiān)測煙氣中含有可燃?xì)怏w或這時吹掃氣就需要采用氮?dú)饣蚱渌N類的安全氣體，同時也要求儀器滿足本安防爆的要求，考慮在儀器和測點(diǎn)之間安裝氣體密封及關(guān)斷裝置，以便在儀器維護(hù)時能夠關(guān)斷可燃或有毒氣體的泄露。
4． 環(huán)境條件
安裝點(diǎn)的環(huán)境條件也要考慮到，一年zui高和zui低的環(huán)境溫度、是否有劇烈的震動等環(huán)境因素。一方面儀器的使用環(huán)境條件要達(dá)到選型要求，令一方面現(xiàn)場安裝及及時維護(hù)也需要一個合適的環(huán)境條件。
（二）參數(shù)的選定
本煙塵監(jiān)測儀的測量范圍及測量區(qū)在現(xiàn)場條件下是可調(diào)的，但調(diào)整過程比較復(fù)雜，建議用戶在訂購時選定準(zhǔn)確的參數(shù)由制造商調(diào)整好，簡化安裝過程。一般在用戶不指明參數(shù)的情況下，制造商出廠的測量范圍一般調(diào)整到0-800mg/m3，測量區(qū)參數(shù)DGT調(diào)整到2500mm。一般的測量儀器工作時的工作狀態(tài)在其滿量程的2/3左右，對于煙塵儀則不太相同，煙塵儀的工作點(diǎn)在其滿量程的1/3甚至更低。這是因為現(xiàn)場煙塵排放即使在除塵設(shè)備正常工作的時候動態(tài)范圍都很大，三電場的靜電除塵器經(jīng)常工作在三電場、二電場甚至單電場的狀態(tài)，布袋除塵器也經(jīng)常工作在一個或數(shù)個布袋有輕微泄露的情況下。因此煙塵儀要兼顧測量的準(zhǔn)確及大的動態(tài)范圍兩個方面。常態(tài)實際排放濃度在100mg/m3以上的情況下，就可以選擇0-800mg/m3的量程；常態(tài)實際排放濃度在40mg/m3以上的情況下，就可以選擇0-400mg/m3的量程等等。在更低的常態(tài)排放濃度下，就可以選擇0-200mg/m3的量程。
煙塵監(jiān)測儀的測量區(qū)指的在煙塵監(jiān)測儀前面，如果有顆粒物的話，煙塵監(jiān)測儀的激光束與顆粒物作用產(chǎn)生的后向散射光能夠被接受系統(tǒng)感受的區(qū)域長度。對于DGT2500的煙塵監(jiān)測儀，在煙塵監(jiān)測儀前面2500mm距離的區(qū)域內(nèi)的顆粒物與激光束作用產(chǎn)生的后向散射光可以被接受系統(tǒng)感受到，超過2500mm距離的顆粒物即使有散射光也不能被接收系統(tǒng)接收到。煙塵監(jiān)測儀的測量區(qū)在儀器銘牌上都有標(biāo)識，其使用兩個要點(diǎn)：一個是該參數(shù)必須大于等于從煙塵監(jiān)測儀的法蘭端面到對面煙囪或煙道內(nèi)壁的距離，保證煙道壁的反射光不會混入煙塵儀的散射光；另外該參數(shù)必須大于煙道壁厚再加上約300~500的距離，保證測量區(qū)在煙道內(nèi)部。
6．2 安裝
圖2為系統(tǒng)的整個連接圖，圖2A為煙道為負(fù)壓的情況，圖2B為煙道為正壓的情況。
圖2A 測點(diǎn)壓力為負(fù)壓的情況
圖2B 測點(diǎn)壓力為正壓的情況
一般安裝過程由以下幾個步驟組成：
l 法蘭預(yù)埋及焊接
圖3 法蘭的預(yù)埋
圖4 法蘭的加工尺寸
法蘭必須焊接在一個內(nèi)直徑65~75的鋼管上，鋼管必須埋置或焊接在煙囪/道上。法蘭的預(yù)埋及焊接強(qiáng)度應(yīng)能承受約15kg的煙塵監(jiān)測儀的本體重量。在焊接施工時注意法蘭的方位（見圖3）。須盡量縮短法蘭和煙囪/道之間距，一般預(yù)留此尺寸為50~70作為扳手空間。儀器取樣敏感區(qū)在其前面煙囪/道內(nèi)1.5米左右。對于較小的煙囪如果煙囪內(nèi)直徑小于2.5米則需要在選用時定制.，法蘭的加工尺寸見圖4。
l 連接發(fā)蘭
煙塵監(jiān)測儀本體與固定法蘭通過四個直徑8的螺栓連接,螺栓和緊固螺母（蝶形螺母）已經(jīng)包含在標(biāo)準(zhǔn)配置中,不用再另外準(zhǔn)備。包含防雨罩的配置注意在焊接固定的法蘭和煙塵儀法蘭之間放置煙塵儀防雨罩固定薄法蘭片.
l 保護(hù)氣連接
當(dāng)法蘭焊接在煙囪上后，如果煙囪內(nèi)壓力為負(fù)壓<-100帕，可以直接將風(fēng)室及主機(jī)通
過螺栓進(jìn)行連接，如果煙囪內(nèi)壓力>-100帕，則需要提供保護(hù)氣源。在負(fù)壓的情況，可以在氣室入氣口端直接連接一個空氣過濾器。在正壓的情況，則需要一個風(fēng)機(jī)或壓縮氣源，需要保證氣體是干凈的空氣，含塵量應(yīng)小于200微克/立方米。風(fēng)機(jī)的壓力應(yīng)大于測點(diǎn)壓力200Pa以上。當(dāng)測點(diǎn)為負(fù)壓時可以直接將空氣過濾器安裝在煙塵儀本體上，如果測點(diǎn)為正壓，則需在煙塵儀本體與過濾器之間串接一個高壓風(fēng)機(jī)。
對于使用儀表氣的情況，究竟需要多少儀表氣，則要復(fù)雜一些。一般而言使用高壓風(fēng)機(jī)，風(fēng)量都是足夠的，但在有些情況下壓力不夠，標(biāo)配的HB-129風(fēng)機(jī)一般要求煙道內(nèi)壓力小于1Kpa, 如果壓力更大則需選用更大壓力的風(fēng)機(jī)，一般只有在測點(diǎn)選擇在工藝過程的增壓風(fēng)機(jī)出口處時煙道內(nèi)壓力才能超過1Kpa, 如果采用非標(biāo)配的風(fēng)機(jī)，由于風(fēng)機(jī)的接口可能與HB-129不同，需要作個案考慮。
使用儀表氣作為吹掃氣源則壓力足夠，氣量不足成了關(guān)鍵的問題。由于現(xiàn)場條件復(fù)雜，所以要靠流體的運(yùn)動的理論和經(jīng)驗掌握。一般如果法蘭管較長會需要較小的氣量，煙道內(nèi)氣流較平穩(wěn)、速度較低會需要較少的氣量，一般的準(zhǔn)則為，吹掃氣流能夠在鏡頭前形成固定均勻一定速度的保護(hù)層。所以氣體流動方面的經(jīng)驗很重要，通過安裝后一周內(nèi)的維護(hù)也可以發(fā)現(xiàn)空氣吹掃保護(hù)是否能夠達(dá)到要求。在采用儀表氣的情況，氣路的連接需要作個案處理：煙塵儀預(yù)留了一個1’的內(nèi)管螺紋接口，可以購買一個與1’內(nèi)管螺紋連接的接頭和一個卡套式接頭分別與煙塵儀主機(jī)和儀表氣管連接，這種接頭可以方便的從通用市售接頭中選配（圖5）。
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l 電氣連接
安裝好系統(tǒng)后可以進(jìn)行電纜連接，將電纜通過主機(jī)防雨箱的防水接頭固定后，與所提供的一個帶四個接線端子的防水接頭用于連接，圖示為接頭的正面及反面接線端子。接線共有四個端子，其定義為（圖6）：
0---機(jī)殼接地（安全地）
1---24VDAC電源正極
2---4-20mA電流輸出正極
3---公共端（24VDAC電源負(fù)極和4-20mA電流輸出負(fù)極）
圖6 接線端子
7 系統(tǒng)校準(zhǔn)
圖7 校準(zhǔn)器結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)配置一個校準(zhǔn)器，用于進(jìn)行零點(diǎn)及跨度的校準(zhǔn)。校準(zhǔn)器的構(gòu)成見圖7。校準(zhǔn)器通過外罩的螺紋與煙塵儀主體連接（見圖9）。校準(zhǔn)器與主機(jī)的定位狀態(tài)有三種，把校準(zhǔn)器插入主機(jī)激光束通過光窗進(jìn)入校準(zhǔn)器時將外罩旋緊時為跨度校準(zhǔn)狀態(tài)； 于跨度校準(zhǔn)狀態(tài)，把校準(zhǔn)器旋轉(zhuǎn)180度插入主機(jī)激，這時激光光束不能進(jìn)入校準(zhǔn)器，將外罩旋緊時為零點(diǎn)校準(zhǔn)狀態(tài)；將校準(zhǔn)器倒置放入主機(jī)，校準(zhǔn)器主體放入外罩，旋緊外罩為測量狀態(tài)或存放態(tài)。
將校準(zhǔn)器安裝在零點(diǎn)校準(zhǔn)狀態(tài)，可以通過主機(jī)內(nèi)部后蓋上標(biāo)有‘Z..’的電位器調(diào)整零點(diǎn)值（標(biāo)有‘X.’的電位器為工藝零點(diǎn)調(diào)整在現(xiàn)場只有當(dāng)‘Z..’的電位器無法調(diào)整后才作調(diào)零使用）；將校準(zhǔn)器安裝在跨度校準(zhǔn)狀態(tài)，可以通過主機(jī)內(nèi)部后蓋上標(biāo)有‘S..’的電位器調(diào)整跨度值（見圖8）。
圖8 零點(diǎn)及跨度點(diǎn)調(diào)整
無論對穿還是散射，煙塵顆粒的物性及大小及濃度都會對光信號產(chǎn)生影響，設(shè)定一個統(tǒng)一的量程不能*適應(yīng)不同的測量目標(biāo)。
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圖9 儀器的校準(zhǔn)
注意：
（1）當(dāng)進(jìn)行了測量區(qū)調(diào)整后不能直接進(jìn)行跨度的校準(zhǔn)，必須首先調(diào)整校準(zhǔn)器的標(biāo)準(zhǔn)輸出值。具體做法是：將校準(zhǔn)器按照跨度校準(zhǔn)的方式插入主機(jī)，同時旋下反螺紋端蓋，調(diào)整跨度調(diào)整螺釘，使得輸出達(dá)到20mA，旋上反螺紋端蓋上緊校準(zhǔn)器外罩，測量輸出，如果偏離20mA可多次按照上述方法試錯，zui后完成測量區(qū)調(diào)整后的校準(zhǔn)器調(diào)整。
8 維護(hù)
l 安裝維護(hù)
建議用戶在系統(tǒng)安裝后3天*次檢查儀器,而后30天再次檢查,如無問題,則可以3個月為間隔檢查，此檢查主要的檢查光學(xué)窗口是否被污染，清潔風(fēng)系統(tǒng)系統(tǒng)是否有效。
l 正常維護(hù)
正常情況下，建議每季度檢查一次儀器，如經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)儀器環(huán)境惡劣，不能滿足要求，用戶需經(jīng)常更換空氣過濾器，則需要改變常規(guī)的維護(hù)時間，根據(jù)實際情況而定。
在正常維護(hù)時，僅僅光學(xué)窗口需要清潔，清潔液為50%的酒精和蒸溜水的溶液，酒精要用化字純級的，注意不要用含有油的酒精。
l 空氣過濾器
清潔系統(tǒng)有一個空氣過濾器，保證灰塵不進(jìn)入光學(xué)頭。空氣過濾器要定期清潔或更換，可把空氣過濾器卸下，用風(fēng)吹掉上面的灰塵,也可以用請水沖洗，如果過濾器過濾面無損傷,過濾器風(fēng)阻不大，還可以繼續(xù)使用，經(jīng)常檢查過濾器的工作狀態(tài)，保證足夠的清潔氣。另外，要注意清潔過濾器的擺放位置，保證不讓雨水等通過過濾器時入風(fēng)機(jī)由及儀器內(nèi)。
9現(xiàn)場故障的診斷及對策
1、*類故障
故障實質(zhì)：儀器可能已經(jīng)損壞
處理方式：返回原廠修復(fù)
故障診斷要點(diǎn)：
（1）激光無輸出；（2）使用校準(zhǔn)器做零點(diǎn)及跨度校準(zhǔn)時輸出無變化，并且讓激光束投射在儀器前500左右距離的一張白紙上，儀器輸出與拿掉白紙比較沒有變化
2、第二類故障
故障實質(zhì)：儀器設(shè)置不當(dāng)
處理方式：咨詢原廠、現(xiàn)場處理
故障診斷要點(diǎn)：
（1）零點(diǎn)及跨度點(diǎn)不準(zhǔn)；（2）超量程；（3）儀器輸出信號很小；（4）煙道無煙氣但儀器輸出顯示有較高的煙塵濃度，但用校準(zhǔn)器校準(zhǔn)時零點(diǎn)又是準(zhǔn)確的
故障處理要點(diǎn)：
（1）使用校準(zhǔn)器調(diào)整零點(diǎn)與跨度點(diǎn)并進(jìn)行零點(diǎn)與跨度的校準(zhǔn)。（2）首先要確認(rèn)是否確實超量程。要排除掉兩個因素：a）是否在測量區(qū)有障礙物致使光束照射到障礙物的反射光被當(dāng)作散射信號進(jìn)入接受鏡頭 b）是否測量區(qū)與煙道（煙囪）的直徑相匹配（如不匹配光束到對面煙道壁的反射光被當(dāng)作有效信號）（測量區(qū)的調(diào)整參照章節(jié)10.2進(jìn)行或由廠家調(diào)整）。排除掉以上兩個因素之外，如果儀器經(jīng)校準(zhǔn)器校準(zhǔn)是正常的，當(dāng)安裝到現(xiàn)場時輸出經(jīng)常超出20mA就代表超量程了。如果超量程了，則通過按鍵增大一個量程檔次，如果量程檔都滿量程則需要由廠家進(jìn)行量程調(diào)整。需要引起注意的是，如果煙氣溫度較低，濕度較大，引起煙氣結(jié)露，則容易出現(xiàn)超量程的現(xiàn)象，這種情況應(yīng)該咨詢生產(chǎn)廠家進(jìn)行處理。
3、 第三類故障
故障實質(zhì)：接線及安裝錯誤
處理方式：咨詢原廠
故障診斷要點(diǎn)：
（1）接線錯誤儀器不能正常工作
（2）儀器鏡片很容易積灰
故障處理要點(diǎn)：
（1）參照說明書正確接線。
（2）如果負(fù)壓沒有裝風(fēng)機(jī)確認(rèn)是否有時會出現(xiàn)正壓；是否安裝了空氣過濾器。如果安裝了風(fēng)機(jī)壓力是否足以克服煙道正壓，如果風(fēng)機(jī)壓力不夠需要高選壓力更高的型號。如果現(xiàn)場使用的是儀表氣或壓縮機(jī)產(chǎn)生的壓縮空氣，則要考察氣量是否足夠，是否經(jīng)常斷氣，如果是這樣則zui后不要使用壓縮空氣作吹掃氣源。
10 例外情況的討論
10．1 量程、動態(tài)范圍的討論及調(diào)整
在儀器出廠前已據(jù)用戶的反饋信息對動態(tài)范圍進(jìn)行了調(diào)整，但由于煙塵散射與煙塵的光學(xué)特性相關(guān)，雖然對一個具體的排放源而言相同的煙塵濃度對應(yīng)相同的信號輸出，但不同的排放源既使排放濃度相同由于煙塵顆粒物的光散射特性不同輸出信號卻可能有差異。儀器出廠前給出的量程是不準(zhǔn)確的，準(zhǔn)確的量程必須經(jīng)過參比確定，這就有可能導(dǎo)致出廠前的動態(tài)范圍的設(shè)置不太適合用戶的現(xiàn)場條件，導(dǎo)致儀器安裝后信號輸出太低損失儀器的靈敏度或太高超出本煙塵濃度監(jiān)測儀的動態(tài)范圍。如果本煙塵濃度監(jiān)測儀安裝在排放源后讀數(shù)超出滿量程，首先要確認(rèn)是否確實超量程。要排除掉兩個因素：a）是否在測量區(qū)有障礙物致使光束照射到障礙物的反射光被當(dāng)作散射信號進(jìn)入接受鏡頭 b）是否測量區(qū)與煙道（煙囪）的直徑相匹配（如不匹配光束到對面煙道壁的反射光被當(dāng)作有效信號）（關(guān)于測量區(qū)參照儀器的測量區(qū)章節(jié)10.2）。排除掉以上兩個因素之外，如果儀器經(jīng)校準(zhǔn)器校準(zhǔn)是正常的，當(dāng)安裝到現(xiàn)場時輸出經(jīng)常超出20mA就代表超量程了。超量程的情況一般采用以下方法處理： 在電路板上，設(shè)有兩個類似跳線的增益調(diào)整線（圖示），剪斷任意一個增益電阻的一只腳可以提高2-3倍量程，同時剪斷兩個增益電阻的腳可以提高約4-9倍的量程；
圖10 增益跳線
10.2測量區(qū)與校準(zhǔn)器跨度輸出的調(diào)整
測量區(qū)的大小與煙塵儀接受透鏡的口徑、傳感器大小、激光束的入射傾角、光束的衍射等相關(guān)。實際上當(dāng)結(jié)構(gòu)及光路確定后 能夠調(diào)整測量區(qū)的量是激光束的入射傾角。
圖11為一個實際的測量區(qū)圖示。
A側(cè)煙道壁點(diǎn) |
B側(cè)煙道壁點(diǎn) |
激光束 與受光 區(qū)的交 點(diǎn) |
煙囪壁厚 L2 |
固定法蘭扳手空間 L1 |
理論測量區(qū) L |
煙囪 壁光 斑反 射點(diǎn) |
激光 束傾 角 |
煙囪內(nèi)直徑D |
煙囪外直徑D1 |
受光 區(qū)域 夾角 |
傳感器 |
緊固螺釘 |
激光器 |
調(diào)整螺釘 |
激光束 |
受光區(qū)域 |
圖11 測量區(qū)定義
傳感器能接受光的立體區(qū)域接近一個大約立體角1度的圓柱區(qū)域，在此區(qū)域中如果顆粒物發(fā)出確定調(diào)制頻率的光就會被傳感器接受到作為有效的煙塵濃度信號。激光束穿過受光區(qū)域時，在受光區(qū)域內(nèi)光束與顆粒物作用產(chǎn)生散射信號作為評價煙塵濃度的基本信號源。在受光區(qū)域外顆粒的散射光不能被傳感器接收到。
煙塵儀在使用安裝前標(biāo)準(zhǔn)的測量區(qū)設(shè)置為：L+L1+L2=2500；在煙道中的光路關(guān)系應(yīng)為圖示的布局。
理論上講，激光束與受光區(qū)域的交點(diǎn)應(yīng)在距離煙囪對面內(nèi)壁（A側(cè)煙道壁）煙囪中心側(cè)100以上的煙囪內(nèi)部，且在B側(cè)煙道壁煙囪內(nèi)部煙囪中心側(cè)100以上。如果激光束傾角過小則激光束在受光區(qū)域內(nèi)與A側(cè)煙道內(nèi)壁相交，形成的滿漫反射光進(jìn)入傳感器形成“偽”煙塵濃度信號，而且漫反射與煙塵顆粒物的散射比較要強(qiáng)幾個數(shù)量級，所以這時往往儀器會滿量程輸出；反之如果激光束傾角太大，激光束與受光區(qū)域的交點(diǎn)在B側(cè)煙道壁內(nèi)部，取樣區(qū)不能代表實際的區(qū)域，表現(xiàn)結(jié)果是煙塵濃度過底且波動很小，因此對散射式煙塵儀法蘭筒而言不要太長，對于小直徑煙囪煙道壁厚加上法蘭筒的長度一定要仔細(xì)考慮不要太大。
一個值得注意的問題是如果在法蘭內(nèi)筒有積灰或其它障礙物或在煙囪內(nèi)有障礙物擋住了激光束也會產(chǎn)生類似激光束傾角過小的輸出滿量程的現(xiàn)象。
在實際使用過程中在煙塵儀選型時煙囪的大小壁厚等由于種種原因與選型時不一致，這時煙塵儀的使用就產(chǎn)生了問題。就必須對測量區(qū)進(jìn)行現(xiàn)場的調(diào)整。對于現(xiàn)場的測量區(qū)設(shè)置不當(dāng)主要有以下幾種情況：
1． 測量區(qū)設(shè)置過大，致使激光束在受光區(qū)內(nèi)與煙囪壁相交
2． 激光束與受光區(qū)域的交點(diǎn)在B側(cè)煙道壁內(nèi)部，取樣區(qū)不能代表實際的測量區(qū)域
以上兩種情況都需要調(diào)整激光器的傾角，調(diào)整過程如下：
1） 將主機(jī)與校準(zhǔn)器連接，調(diào)整零點(diǎn)在3.90-4.0mA；
2） 在環(huán)境光較暗的地方將主機(jī)固定，激光器光束在較大范圍內(nèi)無障礙。
3） 調(diào)整緊固螺釘和調(diào)節(jié)螺釘使得激光器光束的傾角改變；
4） 調(diào)整緊固螺釘和調(diào)節(jié)螺釘使得激光器光束的傾角改變的同時，使用一個灰色的材料如紙板水泥塊或報紙等作為靶子（模擬煙囪內(nèi)壁的灰度值），沿著激光束方向由近及遠(yuǎn)移動靶子，同時測量儀器的輸出；一般儀器的輸出由小變大到22mA以上，然后又慢慢變小，直到信號小到零點(diǎn)值加0.15左右的值時,記錄該點(diǎn)到煙塵儀端面的距離,該距離為圖示L+L1+L2,煙囪的內(nèi)徑D加壁厚L2加扳手空間L1應(yīng)大于該距離.經(jīng)過多次反復(fù)調(diào)整可以將儀器調(diào)整到所需的煙囪直徑.
5） 測量區(qū)調(diào)整后一般零點(diǎn)不會變但跨度點(diǎn)會改變.如果將校準(zhǔn)器與主機(jī)對接后跨度點(diǎn)改變,可以通過調(diào)整校準(zhǔn)器改變跨度點(diǎn)。將校準(zhǔn)器反螺紋端蓋旋下，將校準(zhǔn)器按照跨度校準(zhǔn)的狀態(tài)插入主機(jī)（不必旋上外罩），旋轉(zhuǎn)跨度調(diào)節(jié)螺釘可改變跨度輸出，將端蓋上緊，旋上外罩后，輸出值會稍有變化，通過多次試錯可以使得輸出達(dá)到20mA。
10．3 高濃度問題
光學(xué)方法無論對穿法還是散射法在較高濃度時都存在非線性問題，也就是說濃度和儀器輸出之間呈現(xiàn)的不是比例關(guān)系。光閃爍法及靜電感應(yīng)法都存在類似的情況。好在在一般的排放監(jiān)測要求的濃度范圍內(nèi)這種非線形造成的偏差可以忽略不計。一般而言沒有經(jīng)過的計算憑現(xiàn)場經(jīng)驗估測，光學(xué)法和靜電感應(yīng)法煙塵濃度在500mg/m3以下不用考慮非線形因素造成的偏差（這里所說的非線性僅指由于顆粒間的干擾造成光或荷電變化引起的非線性因素）。當(dāng)然對穿法和光閃爍法還要考慮光程的大小、散射法要考慮取樣測量區(qū)的大小及位置。在有些情況下需要測量很高濃度的煙塵排放，如在有些脫硫除塵前的測點(diǎn)，煙塵濃度可能超過1000mg/m3，有些測點(diǎn)的煙塵濃度可以達(dá)到20g/m3，這時就必須考慮非線性因素了。其實在每套儀器安裝到現(xiàn)場后如果是用于環(huán)保監(jiān)測，都需要進(jìn)行參比，以準(zhǔn)確地定量儀器輸出與煙塵濃度的關(guān)系。從廣義上講兩組數(shù)據(jù)之間相關(guān)性及線形關(guān)系是兩個不同的概念。兩組數(shù)據(jù)之間相關(guān)系數(shù)為1（或者說*相關(guān)），但之間的關(guān)系可以不是線形關(guān)系。因此兩組數(shù)據(jù)之間還存在一個關(guān)系匹配模式的問題。參比試驗的兩組數(shù)據(jù)（參比數(shù)據(jù)及儀器記錄數(shù)據(jù)）之間的關(guān)系匹配模式一般采用多次回歸的方式達(dá)到。一般采用二次回歸即可達(dá)到環(huán)保排放要求的標(biāo)準(zhǔn)。所以對于高濃度下的測量需要一個二次以上的回歸匹配模式。對于數(shù)據(jù)的回歸可首先將回歸數(shù)據(jù)做成兩行然后按照以下操作步驟采用EXCEL直接進(jìn)行：
1． 點(diǎn)擊圖表向?qū)?/p>
2． 選擇散點(diǎn)圖，點(diǎn)擊‘下一步’
3． 選中要回歸的兩行數(shù)據(jù) ，點(diǎn)擊‘下一步’
4． 點(diǎn)擊‘完成’
5． 光標(biāo)移到圖中的數(shù)據(jù)點(diǎn)上，單擊選中數(shù)據(jù)系列后點(diǎn)擊右鍵
6． 在談出的菜單上選擇‘添加趨勢線‘
7． 選擇‘多項式回歸‘，階數(shù)選擇2
8． 在‘選項’一頁中點(diǎn)勾‘顯示公式‘及’顯示相關(guān)系數(shù)‘
9． 確定完成
一般煙塵儀4-20mA的輸出通過采集或軟件已經(jīng)作了變換。電流變成了電壓V，電壓通過C=KV轉(zhuǎn)換成了濃度值 ，如果將系數(shù)K設(shè)為1，則軟件記錄的值為原始的信號電壓。將電壓及等動取樣的結(jié)果做回歸即可得到響應(yīng)的系數(shù) 二次回歸的結(jié)果一般為 C=K0+KV-K1*V*V
如此回歸后可能存在很小的常數(shù)項，一般情況下可以忽略。圖12給出了同一組數(shù)據(jù)采用線性回歸和二次回歸后的相關(guān)關(guān)系。
系統(tǒng)顯示濃度 | 50.75 | 415.45 | 619.5 | 700 | 500.5 | 924 | 798 | 1172.5 | 647.588 |
的電壓/電流 | 0.3625 | 2.9675 | 4.425 | 5 | 3.575 | 6.6 | 5.7 | 8.375 | 4.62563 |
等動取樣的結(jié)果 | 67.2 | 548 | 636 | 824 | 528 | 928 | 755.6 | 992 | 659.85 |
圖12 參比試驗的數(shù)據(jù)處理
10．4 煙氣中水份的干擾
一般用戶在儀器選型時除了對各個參數(shù)指標(biāo)考察的較為詳細(xì)外，總要問一個問題：煙氣的含水量會否干擾儀器的測量結(jié)果。實際上，煙氣含水并不一定影響測量結(jié)果，要看水的積聚狀態(tài)。換言之，對于氣態(tài)的水，對于顆粒物的測量的干擾可以忽略不計。但以霧滴形式存在的水則對顆粒物的測量形成極大的困擾。儀器無法剝離細(xì)小水滴造成的散射及消光，因此也就無法準(zhǔn)確地消除水霧的干擾。在現(xiàn)場常遇到以下幾種情景：1）煙氣溫度在100攝氏度以上，這時煙氣的水分以氣態(tài)形式存在，不會對測量結(jié)果造成干擾，這里指的100攝氏度以上是指在采樣點(diǎn)或測量區(qū)的溫度，盡管有時特別是在北方的冬天煙囪出口處排放的是白色煙霧（意味著環(huán)境溫度在煙氣的露點(diǎn)以下，煙氣中的水結(jié)成了微小的水滴），只要在測量區(qū)煙氣的溫度在露點(diǎn)以上即可（一般為100攝氏度以上），絕大多數(shù)電廠的排煙溫度在100攝氏度到200攝氏度之間，因此絕大多數(shù)電廠的排煙情況即是如此；2）煙氣溫度在100攝氏度以下，這時測量區(qū)的煙氣溫度一般低于露點(diǎn)，煙氣水分以霧滴狀的形式存在。在石化行業(yè)中可以遇到這種情景，采用水幕除塵的煙氣也大都是這種情況。這種情況下，如果煙氣的含水量變化不大，煙道采取了較好的保溫措施，煙氣中霧滴狀的水份變化不大，通過參比試驗可以消掉煙氣中的水滴的干擾。如果煙氣的含水量變化較大、煙氣中的水霧滴變化較大，則測量結(jié)果就會受到大的干擾，能否使用取決于參比試驗的相關(guān)性。
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