|
1 開(kāi)發(fā)背景與需求 我國的較為大型的火力發(fā)電廠(chǎng)在電力比較匱乏的華東地區、華北地區大約有30個(gè)左右，每天排放大量的煙氣，火電廠(chǎng)一般采用水過(guò)濾的方法進(jìn)行排污，由于沒(méi)有針對性，排污效果極不顯著(zhù)，為了有的放矢的進(jìn)行比較有針對性的排污物處理方法，必須要檢測其排污物的成份，以前往往采用離線(xiàn)檢測的檢測方法，即取樣、封裝、試驗室檢測等，檢測的結果誤差較大，為克服離線(xiàn)檢測的弊端，我們?yōu)槿A能集團某大型火電廠(chǎng)采用ADLink公司的基于PC的DAQ卡DAQ-2010、PCI-7230、PCI－8554，并利用DAQBench強大的測試、圖形顯示功能，為其研制了一套移動(dòng)式定量分析、監測污染物的成分的連續監測儀器，該系統可靠性高、分析功能較為完善、開(kāi)發(fā)周期短，具有較大的推廣應用價(jià)值。 2 系統結構與解決方案 圖1：系統架構圖 實(shí)際上，煙氣檢測主要是對被排放的煙氣中有害氣體濃度和煙氣濁度的檢測，有害氣體主要包括SO2、CO、NO、NO2。煙氣檢測系統主要由下列部件構成：1）從煙道中提取煙氣的采樣泵，2）冷卻煙氣的制冷器，3）紅外吸收法測SO2、CO、NO、NO2，4）控制各氣流通斷的電磁閥，5）清洗采樣槍用的反吹泵，6）完成數據采集、處理、分析以及控制功能的主控計算機，7）各種繼電器以及接觸器。 系統架構圖件圖1所示，其工作原理為：當需要檢測煙氣時(shí)，控制計算機發(fā)出指令打開(kāi)從采樣槍到分析儀的電磁閥，啟動(dòng)采樣泵，讓煙氣從采樣槍經(jīng)濾網(wǎng)過(guò)濾以后使氣體冷卻。如果此時(shí)煙氣溫度過(guò)高則啟動(dòng)制冷器使煙氣冷卻，冷卻后的煙氣到氣水分離器，在此除去其中的水分和少量的塵，經(jīng)采樣泵流入采樣探頭管道回到煙道，經(jīng)過(guò)2～3分鐘的穩定后，測試探頭輸出的信號作為有效信號，經(jīng)A/D轉換將數據傳輸給控制計算機，控制計算機通過(guò)對數據進(jìn)行處理生成某一被檢測煙氣的濃度。煙氣可以依次流經(jīng)不同測試探頭管道，因此，可同時(shí)測出不同氣體的對應的濃度。 系統的實(shí)際工作過(guò)程為：PCI－7230啟動(dòng)抽樣氣閥，讓部分真實(shí)煙氣流經(jīng)取樣管，并經(jīng)PCI－8554采集其流量脈沖數以便計算其流量，經(jīng)必要的降溫且恒溫處理后，采用近紅外線(xiàn)后方散射光方式對其濁度進(jìn)行檢測。待樣氣進(jìn)入檢測系統后，進(jìn)行快速冷凝以減少待測成份的損失。首先由氣液分離器使液態(tài)的氣融膠體、水分等從樣氣中分離出去，然后氣體進(jìn)入冷凝器中，進(jìn)一步降溫至10 ℃，使樣氣和水分徹底分離，再經(jīng)過(guò)一級細過(guò)濾徹底清除微塵的影響，得到比較純的樣氣，進(jìn)入測試管，由抽樣泵將恒溫、恒壓的煙氣抽入煙氣采樣探頭管便于對其煙氣中的SO2、CO、NO、NO2進(jìn)行采樣、分析，同時(shí)工業(yè)控制計算機通過(guò)DAQ－2010采集卡將其采用的樣本值經(jīng)過(guò)一定的處理后并加以存儲，通過(guò)標準DAQBench功能面板調用以及強大的圖形界面的分析功能對其進(jìn)行圖形化的結果顯示，并將分析結果通過(guò)Ethernet傳送到火電廠(chǎng)的MIS管理系統中去，現地也有數據庫，備記載必要的測試結果。 當然，在檢測煙氣前，要對各分析傳感器進(jìn)行標定，其過(guò)程與煙氣檢測大致相同，只是用某種標準的樣氣代替煙氣，控制計算機將標準樣氣的測量值與實(shí)際值做一比較計算出修正系數，在以后的檢測過(guò)程中控制計算機對每一種氣體的測量值自動(dòng)給予修正。保證測量獲得的數據最接近實(shí)際情況。 3 系統功能模塊 3.1 數據采集模塊 采用了比較高檔的多功能數據采集卡DAQ－2010，主要用其采集兩路煙氣以及兩路濁度量，其特性為： * 4通道同步模擬量輸入； * 14位A/D分辨率，采樣頻率最高可達2MHz； * 雙極性/單極性模擬量輸入； * 8K A/D采樣FIFO； * 完全自動(dòng)校準； 3.2 數字輸入輸出模塊 采用PCI－7230，主要用其實(shí)時(shí)控制電磁閥、電氣斷路器、電機驅動(dòng)器以及啟動(dòng)器，增加相同的自動(dòng)化水平、增強系統的可靠性和實(shí)時(shí)性。其特性為： * 16個(gè)隔離數字量輸入與16個(gè)隔離數字量輸出通道 * 2500 Vrms隔離電壓 * 500mA峰值電流（隔離輸出通道） * 隔離輸入通道允許最高24V輸入電壓 3.3 定時(shí)/計數DAS 采用PCI－8554，他是基于ISA的ACL－8454的升級板卡，主要用其實(shí)時(shí)測量流量傳感器輸出的脈沖，以便實(shí)時(shí)測量取樣管內的流量。 * 板上帶有四個(gè)82C54定時(shí)器/計數器芯片 * 10個(gè)獨立16位遞減計數器 * 基于8 MHz系統時(shí)鐘的級聯(lián)計數器 * 每個(gè)計數器都能夠編程選擇四種時(shí)鐘源 3.4 DAQBench DAQBench 2.3是數據分析與顯示控件的集合，它可以在任何支持ActiveX控件技術(shù)的開(kāi)發(fā)工具中被使用，例如：VB， VC++，等等。使用DAQBench，在系統中可以方便地開(kāi)發(fā)出復雜的用戶(hù)界面來(lái)顯示、分析數據。由于DAQBench 2.3具有實(shí)時(shí)曲線(xiàn)控件、歷史曲線(xiàn)控件、報警控件、報警報表控件等控件，因此可通過(guò)DAQBench，可以很方便地察看數據變化趨勢，察看記錄報警，察看歷史數據等等。同時(shí)DAQBench支持OPC，可以方便地開(kāi)發(fā)出分布式計算機監控應用。DAQBench節省了我們的大量軟件開(kāi)發(fā)時(shí)間，同時(shí)其豐富的控件資源，是軟件設計變得輕松。 4 系統軟件結構 系統的現地監測單元選用Windows2000 Professional，數據庫選用Microsoft SQL Server Ver7.0，開(kāi)發(fā)平臺采用Visual C＋＋ V6.0＋SP5，內嵌DAQBench開(kāi)發(fā)工具包。由于DAQBench為Visual C++提供基于MFC的C++類(lèi)庫，為ANSI C開(kāi)發(fā)環(huán)境提供ActiveX控件以及功能面板庫，并且提供面向儀器的分析功能，協(xié)助開(kāi)發(fā)人員將采集來(lái)的原始數據轉變?yōu)橛杏眯畔�。我們可以利用其大量信號采集、處理和數據分析工具，如曲線(xiàn)擬和、光譜分析、統計、結果可視化等為自己的測量和自動(dòng)化應用程序建立一個(gè)專(zhuān)業(yè)級顯示界面。DAQBench帶有測量特定功能用戶(hù)界面組件，能夠幫助開(kāi)發(fā)人員輕松快捷地建立一個(gè)可與獨立測量?jì)x器相媲美的專(zhuān)業(yè)級界面，如示波器和溫度記錄儀等大大降低了我們的軟件開(kāi)發(fā)時(shí)間和系統集成時(shí)間。 開(kāi)發(fā)的系統軟件有如下功能： * 動(dòng)態(tài)數據顯示：以數字、棒圖、曲線(xiàn)的方式顯示實(shí)時(shí)采集處理的各項參數； * 可進(jìn)行污染物濃度和總量的計算，生成日報、月報、年報等；數據存儲：可存儲多年的歷史記錄； * 數據修復維護：具有參數設置和數據丟失修復功能。 * 與火電廠(chǎng)的MIS系統實(shí)時(shí)交換數據。 圖2：煙氣分析、測試結果 4.1 系統特點(diǎn)與功能 系統采取了模塊化的結構，可分解組合，以適應不同的環(huán)境現場(chǎng)測試。除了在污染源濃度和總量連續監測方面應用以外，還可以作為脫硫效率監測和控制的在線(xiàn)儀器，集自動(dòng)數據采集、通信、統計報表、動(dòng)態(tài)趨勢圖顯示于一體，軟件人機界面友好、維護和安裝方便、測試準確性高，符合國家監測標準，與同類(lèi)產(chǎn)品相比性?xún)r(jià)比高。系統功能如下 * 在線(xiàn)監測煙道氣的煙塵排放濃度，為企業(yè)提供燃料 燃燒情況和除塵器的除塵效果報告。 * 電力、環(huán)保部門(mén)可以隨時(shí)查看火電廠(chǎng)煙道的排塵濃度和有害氣體的含量等， 產(chǎn)生日報表、月報表、季報表、年報表及趨勢圖等。 * 在管理級計算機上可實(shí)現圖表顯示、數據記錄、事故和排放濃度超標報警記錄； * 采樣周期、超標報警值、動(dòng)感交換信號平均值可方便設置。 5 應用體會(huì ) 利用DAQBench開(kāi)發(fā)的基于A(yíng)DLink公司的DAQ測試板卡在線(xiàn)移動(dòng)式煙氣測試分析已在華能某大型火電廠(chǎng)投入使用，為火電廠(chǎng)有的放矢的實(shí)施清污計劃提供了一套強有力的測試系統。ADLink公司的DAQ板卡以其性能穩定、測試精確為工控界所認可，其DAQBench控件為客戶(hù)提供了面向儀器的分析功能，使我們開(kāi)發(fā)效率大為提高，享受了ADLink產(chǎn)品給我們帶來(lái)的開(kāi)發(fā)樂(lè )趣。 |
