TN-3000型快速煤质检测仪说明书

TN-3000采样机配合型快速煤质监测仪说明书陕西泰宁机电设备有限公司电话：[phone]地址：西安市翠华路9号简介我公司融合国内外先进的核测量技术、计算机控制技术，在TN型快速煤监测仪的基础上，于2008年初完成了TN-3000型在线快速煤质监测仪的研制并投入批量生产。该仪器可广泛应用于火力发电厂、选煤厂、煤矿、炼焦厂、水泥厂、化肥厂、钢铁厂等大量使用精煤、原煤的单位，并且能快速测量出煤炭的灰分值、发热量等重要指标。该仪器具有性能稳定、监测快速、操作简便、实时反映煤质情况及不必配备采制样机、无人为因素干扰等特点。此仪器对实时指导煤粉调配，优化锅炉燃烧，对降低企业的生产成本、加强企业管理效率、稳定生产、合理利用宝贵的煤炭资源具有显著的经济效益和社会效益。一、工作原理1.1TN-3000型快速煤质监测仪工作原理：TN-3000型快速煤质监测仪工作原理如下图：1345621、高压2、信号线3、光电倍增管4、皮带煤5、源6、铅屏蔽体图1.1原理图煤炭中碳氢硫等组成的有机物以及碳都是可燃烧性物质，在煤炭中这些物质的元素含量虽然不同，但是大体上原子序数都比较低，平均值为6左右。煤灰中硅铝钙铁的氧化物以及盐类物质是代表着不可燃烧的物质，即灰分，这些元素的原子序数都比较大，灰分的平均原子序数大于12。参看表１.1：表1.1不可燃物质原子序数表元素铝硅钙铁元素周期表中的原子序数13142026由以上所述，可燃物质与灰分之间平均原子序数相差大于6左右，可以利用这个差异值的物质特性来检测灰分值含量及热值。本仪器用双源射线穿透法来测试灰分值。其中低能Am源用来监测煤质灰分，中能Cs源来消除厚度密度带来的影响。得出公式Ash=kR+b。（R为被吸收后的Am源、Cs源特性参数之比）由于不同煤层所含元素有所差异，特别是硫元素、铁元素对测试的影响显著，故应分矿监测。1.2水分测量探测器原理：FDR(FrequencyDomainReflectometry)频域反射仪是根据煤炭、土壤介电特性测量含水量的仪器，从电磁角度看，含水由4种介电物质组成:空气、固体物质、束缚水和自由水。在无线电频率标准状态时(20℃，1大气压)，纯水的介电常数是80.4，煤炭、土壤固体约3～7，空气为1。由于水的介电常数远远大于煤炭、土壤基质中其它材料的介电常数和空气的介电常数，因此煤炭、土壤的介电常数主要依赖于煤炭、土壤的含水量。图1.2FDR水分测量装置示意图FDR根据电磁波在介质中传播频率来测量土壤的介电常数(ε)，从而得到土壤容积含水量(θ)。水分传感器由于采用先进的半导体电子技术和信息集成电路技术，结构简单。我们自己设计制作的含水率测量仪如图1.2所示FDR水分测量装置原理框图和各电路图分别如图1.10～1.1４所示。图1.10FDR水分测量装置原理框图各部分功能：单片机通过D/A（数/模）转换控制调频电源输出调频电压，控制真振荡器的输出频率。调频电源：单片机通过Ｄ／Ａ产生时序精度很高１Ｖ~4Ｖ的调频电压。压控振荡器信号源（电路图如图1.11所示），受１Ｖ~4Ｖ控制电压产生５０Ｍ~１００Ｍ等幅正弦信号，对照关系如下：１Ｖ→５０Ｍ…………４Ｖ→１００M射极跟随器（电路图如图2.12所示）：当负载直接连接于振荡电路，则振荡电路频率将随负载变动而改变，射极跟随器主要起隔离作用，使振荡器频率不随负载变化而变化。探头（电路图如图2.13所示）：主要是选频谐振电路当振荡器输出频率与谐振电路一致时，通过谐振电路后频率不变。当振荡器输出频率大于谐振频率时，这时谐振电路呈容性c1X2fc，对地阻抗变小，输出信号幅度变小；当振荡器输出频率小于谐振频率时，这时谐振电路呈感性X2lfl，对地阻抗变小，输出信号幅度变小；探头的插针起到电容（Ｃ）的作用。谐振频率012Lfc，Ｌ为一个确定值。由于介质中水分含量的不同，Ｃ值随介质中的水分变化而变化，谐振频率也相应变化。但谐振频率与水分含量有对应的函数关系。频率为５０~１００ＭＨｚ扫频信号通过这个谐振电路，当信号频率小于f０(谐振频率)或大于f０(谐振频率)时，信号由于阻抗小所以幅度变小。当扫频信号等于f０时，信号没有衰减。由A/D变换后输入单片机。由于频率信号是由调频信号控制，而调频电压对应有精确的时序，则可将水分与时间建立起对应关系。检波器（电路图如图1.14所示）：检测扫频信号的电压并将信号整形放大。A/D：将检波器送入的信号幅度及时转变为数字信号送入计算机处理找出最大幅度的信号对应的时间。仪器工作时图1.11FDR水分测量装置控振荡器电路图图1.12FDR水分测量装置射极跟随器电路图图1.13FDR水分测量装置谐振电路图图1.14FDR水分测量装置检波电路图FDR水分测量装置的最终输出数据为电压值，输出值与含水率呈线性相关系。所以需要对输出值进行标定。图1.15FDR水分测量装置电压拟合曲线1.3入炉煤取样装置概述入炉煤取样装置是针对运煤皮带采样而设计的机械化采样设备，按布置位置不同，可分为皮带中部采样和皮带端部采样两种型式，主要包括：采样器系统、落料溜槽系统、破碎机、在线检测系统、余煤处理系统（螺旋机及斗式提升机）、控制系统等部分。1.3.1特点：1、采样时间间隔由在线程控控制；2、采样头动作速度快，能较好的取得全断面子样，更具代表性；3、系统密闭性好，减少了系统水分损失；4、采用专用破碎机，不易堵塞；5、系统布置灵活、标准设备多样配接。1.3.2配置介绍中部入炉煤取样装置主要由采样系统、落料溜槽系统、破碎机、在线检测装置、余煤处理系统、控制系统等部分组成。1、采样器系统：该采样器采用旋转式结构，用旋转电机作为原动力，通过传动机构将电机的连续旋转运动转变为取样臂的运动，以满足采取全断面的运动要求。2、落料溜槽系统：采样臂将全断面煤拨取出来进入接料斗，再落入下料管，能将样品均匀地输入破碎机，可避免短时间大流量煤堵塞破碎机。其结构采用密闭形式，可防止粉尘污染，减少水份损失。3、破碎机：采用环锤破碎机，该机充分考虑了制样过程的特点，破碎粒度适中，不易堵煤。4、余煤回送系统：采用专门为余煤处理系统设计的斗式提升机和螺旋输送机，把弃煤返送回皮带机。提升斗不粘结，不堵煤。节省空间，便于现场布置。5、控制系统：采用可编程控制器，可实现系统自动控制，兼备远程/就地控制，无论远控或近控都能实现无人值守。二、主要技术性能2.1使用环境条件环境温度：控制室10C—30C测试架：常温相对湿度：85%工作电源：测试架380V10%，50Hz，容量25KVA控制室220V10%，50Hz，容量1KVA2.2技术指标入料煤样粒度：≤25mm出料煤样粒度：≤13mm测量时间：30秒---240秒/次可选存储时间:每次测量均存储，存储记录仅受硬盘容量限制测量方式：根据采样机信号进行单次测量或者连续测量。精密度：·发热量,一般小于1MJ/kg１2.3环境辐射水平2.3．1国家“核仪器基本安全要求”标准的有关规定如下：①仪器外表面5cm的剂量率≦7.5μsv/h。②仪器外表面１m的剂量率≦2.5μsv/h。2.3．2陕西省卫生防疫站2003年8月监测结果如下：①监测仪器外表面5cm的剂量率1.20μsv/h。远小于规定值。②距仪器外表面１m的剂量0.26μsv/h。远小于规定值。2.3．3陕西省卫生防疫站2004年9月监测结果如下：①监测仪器外表面5cm的剂量率1.87μsv/h。远小于规定值。②距仪器外表面１m的剂量0.30μsv/h。(自然本底值为0.18μsv/h)。由云南省环境放射性监督管理所出具的《小龙潭发电厂TN-2000在线快速煤质监测仪工作环境辐射水平检测报告》的监测结果为：在正常工作情况下，即使有人在距源100cm处每天工作8小时，按每年300工作日的情况假设。那么其所受到的年附加剂量约为0.005—0.014mSv,是GB8703-88《辐射防护规定》中公众成员年有效剂量当量限值的0.5--1.4%。所以，该装置的的辐射环境是安全的。三．结构和特点3.1结构(示意图)图3.1快速煤质分析仪的系统结构其中：测试架里装有双能γ源及光电倍增管并通过前置放大输出；电气箱里装有高低压电源，滤波电源，电机驱动模块，恒温装置及手动按钮站；电气柜里包含有滤波电源、低压电源、放大板、道分析器、端子板及工控机等。3.2同传统的化验方法比，本仪器属非接触测量，快速高效，是指导电厂、煤矿、水泥厂、炼焦厂、选煤厂等用户用煤、配煤、优化锅炉燃烧的最佳选择。3.3本仪器可以同时存放多条曲线。3.4本仪器测量是连续扫描监测，实时性强，误差小。3.5本仪器在设定时间内给出测试结果。3.6选用高可靠性的微型计算机，专用硬件接口，用工控专用C语言开发的软件，界面良好，使用、维护及修改方便。3.7有与上位机接口，可联网使用。3.8通过D/A转换，实时测试的数据以4～20mA电流量送至DCS系统（公共端为+12V）。3.9可采用一拖二方式使用，即可监测两条皮带，根据现场给出的皮带开停信号，实时切换主界面。四.软件使用说明4.1软件简要说明软件运行在d:\TN3000目录下，其目录内有以下文件：1、TN3000Server.exe为煤质分析的服务器软件，负责整个系统的通信、运算、数据后期处理、控制等功能，是系统的核心软件。2、TN3000DataAnalyse.exe为曲线分析软件，用于曲线标定、曲线修改等功能。3、System.pas为整个系统的配置文件。4、Device1.cfg为设备1的配置文件，本系统可以由一台服务器连接多个测试设备，每个测试设备均有一个设备配置文件，用于保存该设备的相关信息和配置。5、Curve1.cfg为设备1的曲线配置文件，保存了设备1测试时需要的所以曲线信息。6、LED1.cfg为设备1的LED显示屏的配置文件，记录了LED显示屏的显示内容、显示间隔时间等信息。7、MeasuredData1.his为设备1的测试历史数据，记录了每次测试的测试时间、测试结果等信息。8、TN3000.mdb为本地数据库。4.1总体测试过程本系统主要配合采样机进行快速煤质测量，测试过程如下：图4.1煤质分析的总体过程4.2煤样测试主运行界面分为两部分，左侧为测试信息区，右侧为操作面板，如下图所示：图4.2系统的主运行界面当采样机将煤样准备好后，会给煤质分析系统发送一个继电器触点信号，煤质分析系统收到该信号后会在主运行界面进行提示，如图4.3所示：测试之前必须输入矿源，可以直接输入也可以从列表中选择出显示提示时说明煤样已经准备好，可以进行测试了图4.3采样完成后的系统提示这时用户输入车号信息和矿源信息，矿源信息可以点击“矿源”右侧的按钮可以弹出矿源列表，该列表内的矿源都有对应的曲线信息，双击相应的矿源名称即可选择该矿源，如图4.4所示：图4.4矿源（曲线）列表当矿源不在列表中时，可以直接在文本框中输入新的矿源名称，然后点击“开始测试”按钮进行测试，这时系统会提示“系统没有XXX的曲线，使用默认曲线进行测量并增加该曲线吗？”，选择“是”的话系统会根据原有的曲线数据自动为该矿源生成一条新的曲线，如果测量有偏差可以在此曲线的基础上进行修改。这种方式可以大大简化用户对系统曲线的管理。系统增加新曲线的提示如图4.5所示。双击此处可以选择该矿源点击此处会出现已有矿源（曲线）列表图4.5系统自动增加新曲线的提示图4.6测试过程测试过程如图4.6所示，系统会实时显示测试进度，总测试时间可以通过修改配置文更改。测试过程中也可以随时点击“停止测试”按钮，系统会终止当前的测试过程，并根据已有的测试数据计数灰分、热值和水分，测试时间越长测试数据越准确。4.3测试结果的显示测试结果可以有多种显示输出方式，下面分别介绍。当输入新的矿源是系统会如此提示，选择“是”系统会自动增加新的测试曲线，减少用户使用的麻烦测试过程会实时显示测试进度测试完毕会在此处显示测试结果一、可以直接在主运行界面中显示，它始终显示上次的测量结果，如图4.6所示。每次测量结束后会自动更新显示内容。二、可以通