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系统由飞灰取样器、灰位检测光电传感器、微波传感器、信号放大及处理电路、微处理器、控制单元、数码显示器、薄膜键盘、模拟量输出接口、电源及排灰控制电路、排灰执行机构构成。
二、工作原理安装在锅炉尾部烟道的飞灰取样器将采集的灰样送入测控机柜，微波传感器利用飞灰介质和碳粒不同的物理介电特性检测出灰中含碳量，并就地显示和输出模拟信号。经检测的灰样通过排灰机构排出机柜，从而实现连续在线检测。
三、装置组件装置组件见图6-10。
1.多点无动力自抽式飞灰取样器：
多点飞灰取样器由吸气嘴、取样管、引射管、排气管、旋流集尘器、静压管等部件组成。飞灰取样器采用了特殊的结构设计，能够自动跟踪锅炉烟道流速的变化而保持等速取样状态，因而，取出的灰样具有较好的代表性，从而保证了系统的整体测量可信度。
2.微波测试单元：
由微波源、隔离器、微波测量室、微波检测器、振动器、灰位探测器、气动组件、加热器、前置处理电路等组成。在微波测量室中对飞灰灰样进行微波测量分析，测量完的飞灰根据程序设置或手动操作命令返回烟道或装入收灰容器，而测量数据则由前置处理电路处理后发送给主机单元。
3.电控单元（安装于主机柜内）：
由控制操作器、电源变换箱、专用接线端子及机箱等组成，完成系统手动操作功能，现场处理单元的电源分配，以及信号的转接工作。
4.主机单元：
工业微处理器，M内存、G硬盘、A/D采集模块、D/A模块、DI/O模块显示接口卡等工业测控卡件、液晶显示器、通讯接口、专用工业级电源、键盘等。
5.气源：
现场仪用气源管道通过金属硬管传输到每个测试箱附近，同装置配备的金属软管相连接，要求气源压力≥0.5Mpa，供气量约为0.03m3/分钟，此气源用于装置的振打、反吹系统。气源金属管用无缝钢管，长度依现场情况而定。
6.电缆：
测试箱和主机柜之间：
两根18芯信号电缆VVP18*23/0.米
两根3芯电源电缆ZRVV3*77/0.米
一根3芯电源电缆3*77/0.米
7.标准配置：
飞灰取样器：水平或垂直1.3米长2套重约5kg
微波测试箱：××mm（长×宽×深）2台重约80kg
主机柜：××（具体尺寸颜色由用户而定）1台重约kg
性能指标：
1.测量范围：0～25％（常规测量范围）
2.测量误差：±0.4％（典型值，含碳量在0～6％时）
±0.6％（典型值，含碳量在6～25％时）
3.检测周期：1～3分钟（视灰流量而定）
4.历史数据：保留时间大于36个月
5.电源功耗：VAC，平均0.5kW，最大2.2kW
6.工作气源：仪用空气≥0.5Mpa，耗气量约为0.03m3/分钟
7.信号输出：模拟量：2路隔离的4～20mA含碳量信号，分别代表A、B侧实时含碳量，信号最大负载Ω
开关量：3路报警继电器结点信号，分别代表系统报警和A、B侧高碳报警，继电器结点容量：2A/VAC
8.环境温度：主机单元：0℃～50℃
电控单元：－25℃～65℃
测试单元：－25℃～65℃
装置功能：
1.实时数据及曲线显示
2.历史数据及曲线查询
3.平均数据及曲线查询
4.同步灰样保留
5.在线标定
6.远程诊断
7.数据通讯
8.投油保护
9.数据外存
10.报警及状态指示
四、主机箱面板使用说明主机箱面板使用说明见图6-11。
面板中部有一排数码显示管，其下面是薄膜按键。六个功能键分别是：(1)含碳量显示：连续显示含碳量测量结果。(2)原始值：连续显示传感器输出信号值。(3)系数：用于设定、修改含碳量值和原始值之间的函数关系，飞灰含碳量Ｉ有如下关系Ｉ=a+b×原始值式中a、b——标定系数。(4)增加/减少：修改系数值用。
(5)确认：确定是否设定与修改系数。
五、仪器的安装与布线（一）测碳仪和取样器的安装位置测碳仪位于锅炉尾部空气预热器前/后的水平烟道直管段下方，放置在工作台架上，取样器安装在测碳仪落灰管正上方。在水平烟道直管段底部烟道壁中间位置开圆孔(直径mm)在开孔处安装底座，插入取样器(用螺栓螺母把取样器安装到底座上)。测碳仪和取样器通过软管连接。工作台高度根据现场确定。工作台面距烟道底部2～3m，周围应加装爬梯和护栏。工作台面尺寸为1mm×0mm；测碳仪机柜尺寸为mm×mm×mm。如果烟道底部距地面仅2m左右，则工作台可简化为比机柜长宽尺寸稍大的防水底座。
（二）现场布线要求现场布线要求如下：从电源盘到测碳仪拉阻燃电缆，仪器使用两相四线制V交流电源；从测碳仪到集控室显示表铺设信号电缆，用于传输4～20mA的信号。必须按步骤安装、调试和运行仪器。(1)安装工作台、取样器，吊装测碳仪。选定取样器在烟道准备安装的位置，在其正下方摆放工作台，然后在烟道上开孔和安装取样器，把测碳仪吊装到工作台上，机柜上方的开孔应和上面的取样器管口垂直相对。
(2)现场电源线端子接线。把电源线和信号线经接线孔拉到机柜内。先把电源线正确接入到机柜内侧端子(电源和信号线可先铺设到位)，采用两相四线制接法(XA、XB、N、G)检查无误后，然后把电源线另一端接到现场的电源箱，再给电源电缆供电。把信号线接入机柜内，但暂不接到主机箱的信号输出端子，等仪器测试后再接。(3)仪器开机测试。打开测碳仪测控箱的稳压电源，再打开主机箱电源开关，如果仪器正常开机(指示：0.0.0.0.0.0，按下键盘后，数码管显示有变化)，关闭仪器开关和稳压电源。如有故障，检查电源或仪器。(4)进行管路的连接工作。先把随仪器附带的三通管件的堵头取下，再把三通管件从机柜顶部插入，与主机箱密封连接。用取样器和机柜之间1寸橡胶管连接取样器和测碳仪，软管两端注意用卡子密封。如果距离过大，则应在取样器下用适当长度的1寸钢管过渡，因为过长的软管会产生弯曲，不利于灰样的下落。(5)信号线连接。按上述说明开机，用表测量4～20mA的输出信号是否存在。如果信号正确，关掉主机箱电源，把信号线接到输出端子，把信号线在集控室的一端接到显示仪表。(6)运行。打开稳压电源，打开主机箱电源。再用生料带把堵头拧到机柜上部的三通件上，仪器便开始取样和测量。(7)集控室显示表的调节。测碳仪出厂时，模拟输出和含碳量的对应关系式已给定，按参数设置显示表头，使之正确显示含碳量，如“2.36”的单位是“%”。(8)关机。如果要关机时，必须先卸下机柜上外部的三通密封堵头，关闭主机箱电源，再关掉稳压电源。
六、仪器的修正与标定方法仪器出厂时已对传感器信号和含碳量的函数关系经非线性变换和线性化标定，在现场运行时，为使仪器的测量显示值具有真实代表性，还需进行在线修正或标定(如果长期运行后，仪器测量值与取样化验值偏差过大，则需进行在线标定)。
(一)键盘说明(1)[含碳量显示]：显示含碳量百分数值。如“3.5”表示3.5%。(2)[原始值]：显示传感器的检测信号相关量(已经过放大、调整、A/D转换、数字滤波等中间变换处理)。(3)[系数]：设定或修改系数。(4)[增加]：用于修改系数值。(5)[减少]：用于修改系数值。(6)[确认]：当按“系数”要修改系数时，紧跟着按一次此键。
(二)设定和修改系数含碳量Ｉ=a+b×原始值，缺省系数a=-9.0，b=4.0。设定系数的操作流程如下：(系数)-(确认)-(增)/(减)-(系数)-(增)/(减)-(系数)按[系数]键，显示“sure”，表示是否要修改，要修改按[确认]键(不修改按其他键)，显示a=-9.0，可用[增][减]修改，再按[系数]键，显示b=4.0，可用[增][减]修改，再按[系数]键，显示“OK”表示修改完成。注意：按[系数]键后，如按了[确认]键，则必须重新把a、b显示值调整到所需值，否则a、b值又变回到-9和4。若仪器长时间断电停机，开机时应重新设定一次系数，原因是电路的数据存储区可充电电池可能耗尽电能。仪器运行几个小时后即可完成对电池的充电过程。
(三)系数修正方法机组在典型工况稳定运行时，用飞灰取样器在锅炉适当位置(代表性的反应机组的燃烧状况)人工取样并化验(先取样试验后再化验)，同时记录仪器的测量值，获取3～4组数据，求得修正系数乙(乙=化验平均值/测量平均值)。用s乘以仪器原来的系数a、b，把新系数设置到仪器。
(四)系数标定方法机组在不同工况(至少4个)下稳定运行时，用飞灰取样器在锅炉适当的位置人工取样，所获得样品能代表性的反应机组的燃烧状况，同时记录测碳仪的原始值显示。每个工况获取一对样品和数据，试验完后，把样品送到化验室分析其含碳量，然后按公式(6-1)进行线性拟合，获得系数(a、b)，再把系数设定到仪器。
七、故障的识别与处理方法首先说明一个非故障现象：仪器原始值显示正常，但按键切换到含碳量显示时，其显示结果与根据标定系数计算结果不符。原因：因长时间关机后，具有掉断保护功能的数据存储器已耗尽可充电电池电量，导致已存储数据遗失。处理：重新设置一次系数a、b即可。故障检修前的清理和准备工作：卸下机柜上外部的三通密封堵头，关闭主机箱电源，关闭电源箱电源。如果发生堵灰现象，取样管内已积满灰样，则需拆下橡胶软管，清理取样器和连接管路的积灰，再打开主机箱下面的小堵头，用细木棍小心捅下内部的积灰，再拧上小堵头。检修前必须确保以下几项：卸下机柜上外部的三通密封堵头；关闭主机箱电源；关闭电源箱电源；拔下电源控制箱与机柜内侧电源插座的两个插头，以确保机柜内三个机箱不再带电。
(一)测碳仪的稳压电源损坏或主机箱内的电路故障如果稳压电源故障，可更换新的稳压电源；如果稳压电源正常，打开主机开关后没有显示，则需检查主机箱内的电路，对其进行维修或更换。
(二)仪器长时间取不到灰样(显示“ERRO”)(1)如果锅炉已停运，而测碳仪仍在运行，因长时间无灰样，仪器会显示此信息，并处于待机状态。当锅炉运行后，仪器会自动正常运行。(2)取样器与主机箱连接的软管或执行机构与主机箱连接的软管老化破裂漏气、连接管路密封不严。(3)排气阀关闭不严，排气阀芯前端有一块橡胶垫，长期反复开闭磨损，需更换。更换时打开机柜最下面的“排灰执行机构”机箱，拆开电源线，不要拆卸管路，拧下电器阀的线圈缸，用虎钳拆下阀芯，带回工作间换阀芯端部的橡胶垫片。(4)取样器严重磨损，无法使用。
(三)仪器发生堵塞现象(显示“ERR1”)(1)由于某种原因，发电厂现场的供电电源盘停止给仪器供电时间较长或用户在锅炉正常运行时关闭仪器电源时间较长(几十分钟以上)，而没有断开测碳仪上部的连接取样器的软管或没有打开三通堵头，使飞灰在机柜和取样管内积累太多，发生堵塞，再来电或开机时便出现此故障。关机数秒后，再打开电源，约几十秒内排灰执行机构的气泵动作了较长时间后，仍不能有足够的力量排出积灰，便可能发生显示“ERR1”，发生堵塞后，不可反复关机再开机，否则由于气路不畅，气泵将被烧毁。处理：卸下机柜上外部的三通密封堵头，拆下橡胶软管，清理取样器和连接路的积灰。再打开主机箱外底部的小堵头，用细木棍小心捅下内部的积灰，再拧上小堵头。连接好橡胶软管，保留机柜上外部的三通水平开口(防止长时间不开机，灰样又开始在管内堆积)，等仪器开机后再拧紧堵头。
(2)主机箱后内部的12V灯泡烧毁，致使光敏元件接收不到光信号。打开主机箱后盖(在仪器工作时，可从机柜外侧的散热通风栅直接观看到主机箱内的灯泡光亮)，用手拧下小灯泡，检查是否烧毁。如果灯泡完好或更换了灯泡后，仍产生“ERR1”则须检测光敏接收器是否正常(参考硬件说明)，光敏元件接收到光线时，其电压信号仅几十到几百毫伏，无光时其电压信号应有几伏，大于参考电位(RL=2～4V)。
(3)执行箱内的电磁阀无法工作。可用一根计算机电源连线，一端直接插入执行箱的泄气阀插座，另一端插头接V电源(机柜内的两个插座任一都可)，如电磁阀工作，则可听到动作声，如果电磁阀不动作或阀芯不能开启，则按上述说明拆卸电磁阀，检查线圈和阀芯。
(4)执行箱内连接气泵的电磁阀不开启或气泵损坏或磨损严重。可用一根计算机电源连线一端直接插入执行箱的泄气阀，另一端插头接V电源，便可听到电磁阀动作声和加压泵的运行噪声。无故障时，在测碳仪机柜上的三通出口可用手明显感觉到气流压力。如电磁阀没有工作，则可按(2)检查电磁阀。如果泵没有工作，则须检修，打开泵外壳，检查二极管是否烧坏，若损坏可按型号更换，检查线圈是否烧断路，如线圈烧毁，则需要更换新气泵。
八、现场运行维护必须注意的几个操作事项(一)开机方法(1)用橡胶软管密封连接取样器和测碳仪。(2)先打开稳压电源，再开主机箱电源。(3)用堵头密封机柜上方的三通。若先用堵头密封了机柜上方的三通，则须在几分钟内开机，长时间不开机会导致灰样堆积，发生堵塞。注意：不得在关机后立刻开机，应有数秒间隔时间，否则可能导致仪器无法正常启动或使电路损坏。
(二)运行期间关闭仪器的方法运行期间不得随意开关仪器或切断供给仪器的电源。如果关机时间仅几分钟，则可直接关闭主机箱的电源开关。如果要长时间(超过10min)断电或关闭仪器，断电或关机前，必须先卸下机柜上外部的三通密封堵头，再关闭仪器电源。运行时，由于烟道处于负压状态，打开三通后，空气会从开口流入取样管，飞灰样才不会下落堆积在取样管。否则，长时间后灰样会积满测碳仪和取样管，再次开机时，由于灰样太多导致堵塞，仪器无法排出。
(三)仪器必须停运的情况一般情况下，如果小修和临时停炉，不会有杂物和灰水经取样器流入测碳仪内，则可不关机。锅炉停运行时，如果测碳仪依然开机，则其处于待机状态，锅炉运行后，仪器会自动投入运行。在锅炉大、小修或临时停机期间，如果对炉膛或尾部烟道进行吹灰清扫，尤其是检修空气预热器或用水对其进行冲洗之前，为防止杂物和灰水经取样器流入测碳仪内，必须关闭仪器；并必须把连接测碳仪和取样器的软管拆开，使软管的下开口弯斜到机柜外，防止灰水和杂物流落到仪器测量腔和机柜内，防止损坏电路和传感器，并且不得完全堵塞软管开口，否则灰样会堵塞取样器和取样管。可按以下步骤操作：(1)卸下机柜上外部的三通密封堵头。(2)关闭主机箱电源。(3)关闭电源箱电源。(4)拔下电源控制箱与机柜内侧电源插座的两个插头，以确保机柜内3个机箱不再带电。(5)必须把连接测碳仪和取样器的软管拆开，使软管的下开口弯斜到机柜外。
九、电路主板的调试说明用户在正常使用仪器过程中，在仪器的光电接收器和微波传感器故障或损坏后，供检修人员参考。(一)光电传感器参考电位在主板连接器1左侧测点为光电传感器输入电压，右侧为参考电位测试点“RL”。调节电位器PI，使“RL”点的电压值在2～4V的范围，以便保证“RL”的电压值大于光电传感器感光电压(一般小于1V)，小于光电传感器不感光(有灰阻挡)电压(一般大于4V)。
(二)传感器信号放大电路调整在主板连接器J5左侧有4个测点，从左到右分别是模拟输入参考电位(Ｖoffset)、传感器模拟输入电压(Ｖorg）和放大后至A/D转换器电压(Ｖ???)。模拟输入参考电位(Ｖoffset)已被设定。
有如下关系：Ｖ???=(Ｖoffset-Ｖorg)×电路调整参数
传感器腔内无灰样时，调节信号衰减电位器，使Ｖ???的绝对值为mV。仪器经以上调试后，可以正常地进行工作。
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