導(dǎo)語：如何才能寫好一篇煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

[關(guān)鍵詞]CEMS；NOx；倒掛

中圖分類號：X831 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）26-0067-01

一、背景介紹

我公司一期工程為兩臺2×600MW亞臨界燃煤發(fā)電機(jī)組，分別為1號機(jī)組、2號機(jī)組。二期工程為兩臺2×660MW超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組，分別為3號機(jī)組、4號機(jī)組。3號機(jī)組于2009年3月投入商業(yè)運(yùn)行，脫硝系統(tǒng)同主機(jī)同步建設(shè)，同時(shí)投入運(yùn)行。脫硝選擇性催化還原技術(shù)（以下簡稱SCR），同時(shí)配備了一套煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)（以下簡稱CEMS）。1、2、4號機(jī)組與2013年初陸續(xù)安裝了脫硝裝置，采用的也是SCR技術(shù)，同時(shí)配備了一套CEMS系統(tǒng)。每套脫硝CEMS系統(tǒng)共安裝有4套煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)，用來測量脫硝系統(tǒng)A、B側(cè)出、入口NOx、O2濃度。1、2、3號機(jī)組脫硝CEMS系統(tǒng)測量方法：NOx為直接抽取式紅外差分光學(xué)吸收光譜法；O2為電化學(xué)法。4號機(jī)組脫硝CEMS系統(tǒng)測量方法：NOX為直接抽取式紫外差分光學(xué)吸收光譜法；O2為氧化鋯法。

二、脫硝CEMS系統(tǒng)升級改造的必要性

1、原CEMS測量系統(tǒng)的缺點(diǎn)

（1）故障率

由于煙氣取樣系統(tǒng)即使全程敷設(shè)了伴熱帶，溫度也達(dá)不到爐膛300多度的溫度。因此煙氣會在取樣系統(tǒng)中結(jié)露成一小部分的水。煙氣中氨氣、SO2和水會發(fā)生反應(yīng)生成亞硫酸氫氨?；瘜W(xué)方程式為NH3+SO2+H2O――NH4++HSO34，2NH3+SO2+H2O――（NH4）2SO3。亞硫酸氫氨呈白色，會敷在測量池上形成一層白色的膜，大大降低了紫外差分光學(xué)的光譜能量，導(dǎo)致分析儀測量的NOX值不準(zhǔn)。由于亞硫酸氫氨極易溶于水，這樣就需要維護(hù)人員定期觀察發(fā)現(xiàn)光譜能量值，發(fā)現(xiàn)降低時(shí)，用水清洗測量池。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)告訴我們，清洗時(shí)間大約間隔15天，這樣一來大大降低了煙氣在線監(jiān)測數(shù)據(jù)的有效和準(zhǔn)確性。

（2）故障處理時(shí)間

4號機(jī)組脫硝原CEMS測量系統(tǒng)沒有煙氣預(yù)處理系統(tǒng)，全程高溫伴熱180℃。系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，為了防止高溫燙傷先得停止加熱，待冷卻后方可動手處理。故障處理完，待溫度達(dá)到設(shè)定180℃時(shí)，系統(tǒng)才開始工作，期間加熱時(shí)間超過1小時(shí)。綜合計(jì)算處理故障時(shí)間總計(jì)3個(gè)小時(shí)。大大降低了煙氣在線監(jiān)測數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性。

2、儀表量程的選型

4號機(jī)組脫硝CEMS分析儀NOx物理量程為400mg/m3，當(dāng)時(shí)國家火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)為NOx不大于100mg/m3。儀表量程和測量精度都符合并滿足《火電廠煙氣排放連續(xù)監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》?，F(xiàn)階段隨著國家“十二五”綠色減排計(jì)劃的日益跟進(jìn)和國華電力綠色發(fā)電計(jì)劃的實(shí)施，我廠大氣污染物排放新的標(biāo)準(zhǔn)為NOx不大于80mg/m3，因此我們需要也有必要提高CEMS分析儀的NOx測量精度。我廠正常工況下鍋爐煙氣中NOx含量只有150mg/m3左右，因此選擇NOx小量程、高精度的分析儀勢在必行。

3、NOx倒掛問題

所謂NOx倒掛問題是指煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)中顯示的脫硫系統(tǒng)出口NOx濃度略大于脫硝系統(tǒng)出口NOx濃度。脫硝系統(tǒng)投運(yùn)以來，一直存在脫硫系統(tǒng)出口NOx濃度比脫硝系統(tǒng)出口濃度偏高的現(xiàn)象。對脫硫系統(tǒng)煙氣分析儀通入標(biāo)氣后，顯示準(zhǔn)確，同樣對脫硫系統(tǒng)煙氣分析儀通入標(biāo)氣后顯示也是準(zhǔn)確的。每個(gè)季度河北省環(huán)境監(jiān)測中心站出具的比對監(jiān)測結(jié)果顯示，脫硫凈煙氣NOx測量值均在誤差允許的范圍內(nèi)。而在脫硝系統(tǒng)做試驗(yàn)時(shí)由河北省電研院對脫硝出口NOx測量值跟煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)測量值比較接近。經(jīng)過長時(shí)間的測試、試驗(yàn)和比對，倒掛現(xiàn)象的原因?yàn)槊撓跸到y(tǒng)出口煙道較短，煙道內(nèi)NOx混合不均勻，而CEMS測量的是煙道內(nèi)某一點(diǎn)的NOx濃度，不具有代表性。

由于國家環(huán)保局在線監(jiān)測的數(shù)據(jù)是以脫硫出口煙氣NOx濃度為標(biāo)準(zhǔn)，而我廠是以脫硝出口NOx濃度來調(diào)節(jié)噴氨量。這樣就會出現(xiàn)由于調(diào)節(jié)不及時(shí)導(dǎo)致脫硝出口NOx濃度沒有超標(biāo)而脫硫出口NOx濃度超標(biāo)的現(xiàn)象。這個(gè)問題長期以來一直困擾著運(yùn)行人員。所以脫硫系統(tǒng)出口NOx與脫硝系統(tǒng)出口NOx倒掛的現(xiàn)象有必要進(jìn)行解決。

結(jié)合以上三點(diǎn)分析，脫硝煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)升級改造勢在必行。

三、脫硝煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)升級改造的實(shí)施

1、減少CEMS測量系統(tǒng)的故障率

脫硝CEMS系統(tǒng)增加一套煙氣取樣冷卻裝置，即冷凝器和蠕動泵。冷凝器的功能為給煙氣降溫和出去煙氣中的水分，蠕動泵的功能是將冷凝器產(chǎn)生的水排走。將冷凝器安裝在煙氣取樣管線進(jìn)入分析柜入口處，保證煙氣第一流程先經(jīng)過冷凝器。從而使煙氣中少量的亞硫酸氫氨溶于水后排走，不會在污染測量池。煙氣經(jīng)過冷凝后溫度降低，如果出現(xiàn)故障時(shí)可以及時(shí)上手處理不會耽誤故障處理時(shí)間。

2、提高儀表精度

上文提到我廠正常工況下鍋爐煙氣中NOx含量只有150mg/m3左右，因此選擇了NOx濃度量程為0―300最為合適。

3、解決NOx倒掛問題

在空預(yù)器入口的水平煙道頂部取樣，抽入4根取樣管后將煙氣匯合到母管。母管接入空氣預(yù)熱器的出口煙道。利用煙道的壓力差，使得煙氣自然流動。在母管上安裝煙氣采樣探頭，用來測量。由于插入了4根采樣管，且每根采樣管上均開有3個(gè)小孔，這種采樣方式將使得煙氣的混合將更加均勻。測量值更具有代表性。改造后倒掛現(xiàn)象消失。

四、脫硝煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)升級改造后的成效

自1月份4號機(jī)組脫硝煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)升級改造后，CEMS系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，0故障率。脫硫系統(tǒng)出口NOx與脫硝系統(tǒng)出口NOx濃度基本一致，倒掛現(xiàn)象消失。

藍(lán)色曲線為脫硫出口NOx濃度，紫色曲線為A反應(yīng)器出口NOx濃度，黃色曲線為A反應(yīng)器出口NOx濃度。

參考文獻(xiàn)

[1] 滄東電廠運(yùn)行規(guī)程.

篇2

關(guān)鍵詞 變壓器；局部放電；在線檢測

中圖分類號TM40 文獻(xiàn)標(biāo)識碼A 文章編號 1674-6708（2011）45-0008-02

0 引言

變壓器內(nèi)部存在局部缺陷，在電場作用下會引起變壓器局部放電，當(dāng)放電量逐漸累積，能使變壓器的絕緣材料逐步老化，影響其絕緣性能，嚴(yán)重時(shí)會導(dǎo)致絕緣事故,危及電網(wǎng)安全。而目前常規(guī)進(jìn)行的變壓器預(yù)防性試驗(yàn)只能定期停電檢查，難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)變壓器內(nèi)部局部放電引起的絕緣故障。因此，對電廠變壓器局部放電在線檢測系統(tǒng)進(jìn)行研究很有必要。變壓器作為電力系統(tǒng)極其重要的設(shè)備，如果發(fā)生故障，會直接影響了電力的供應(yīng)，進(jìn)而給人們的生產(chǎn)生活帶來嚴(yán)重的后果，所以必須保證變壓器能夠正常的工作。由于變壓器的故障主要是絕緣劣化引發(fā)的，而反應(yīng)變壓器內(nèi)部絕緣狀態(tài)的一個(gè)很重要的特征量就是局部放電量，所以實(shí)時(shí)監(jiān)測變壓器內(nèi)部的局部放電狀態(tài)非常有必要，當(dāng)發(fā)生局部放電的時(shí)候，實(shí)時(shí)監(jiān)測到放電量，當(dāng)達(dá)到事先設(shè)定的報(bào)警值時(shí)，啟動報(bào)警裝置，通知人們?nèi)ソ鉀Q，以此保證變壓器的長久的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行，從而保障正常供電。

本文設(shè)計(jì)了變壓器局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)研究。通過對變壓器局部放電在線監(jiān)測裝置的研究，能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測，及時(shí)了解變壓器內(nèi)部局部放電情況，判斷絕緣脆弱部分，提前采取措施，避免突發(fā)性事故的發(fā)生。

1 變壓器局部放電的機(jī)理

變壓器內(nèi)部局部放電的機(jī)理是：在電場作用下，絕緣系統(tǒng)中只有部分區(qū)域發(fā)生放電，而沒有貫穿施加電壓的導(dǎo)體之間，即尚未擊穿，這種現(xiàn)象稱之為局部放電。對于被氣體包圍的導(dǎo)體附近發(fā)生的局部放電，可稱之為電暈。局部放電可能發(fā)生在導(dǎo)體邊上，也可能發(fā)生在絕緣體的表面或內(nèi)部，發(fā)生在表面的稱為表面局部放電。

2 變壓器局部放電的檢測方法

局部放電的測量是以局部放電時(shí)所產(chǎn)生的各種現(xiàn)象為依據(jù)，通過能表述該現(xiàn)象的物理量來表征局部放電的狀態(tài)。局部放電過程中除了伴隨著電荷的轉(zhuǎn)移和電能的損耗之外，還會產(chǎn)生電磁輻射、超聲波、發(fā)光、發(fā)熱以及出現(xiàn)新的生成物等，因此與這些現(xiàn)象相對應(yīng)，局部放電的檢測方法可以分為電氣測量法和非電氣測量法兩大類。非電的測量方法主要包括超聲波檢測法、光測法、紅外檢測法、化學(xué)檢測法等。這些方法的優(yōu)點(diǎn)是測量中不受電氣的干擾，抗干擾能力較強(qiáng)，但靈敏度比較低，同時(shí)難以進(jìn)行精確的定量分析，更無法得到視在放電量 PC值等，因此至今主要用作局部放電的定位和輔助測量。目前普遍采用的是電氣測量法，并且隨著新技術(shù)的應(yīng)用，逐漸向超高頻、超寬頻帶測量方向發(fā)展。

電氣測量方法為傳統(tǒng)常規(guī)局部放電測量方法，其又分為：

1）外殼電極法：在GIS外殼上敷設(shè)絕緣薄膜和金屬電極，外殼與金屬電極間就構(gòu)成一個(gè)電容，可將高頻放電信號耦合至檢測阻抗上。該阻抗上的信號可經(jīng)放大最終得到GIS局部放電水平。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是檢測靈敏度高、結(jié)構(gòu)簡單、易實(shí)現(xiàn)，但缺點(diǎn)是易受外界干擾；

2）內(nèi)部電極法：該方法是將GIS法蘭稍加改造，在法蘭內(nèi)部加裝金屬電極，該電極與外殼構(gòu)成耦合電容，以此電容傳感器提取局部放電的脈沖信號，當(dāng)采用兩個(gè)電容傳感器時(shí)即可進(jìn)行GIS局部放電定位，由GIS局部放電信號到達(dá)兩個(gè)傳感器的時(shí)間差確定放電點(diǎn)；

3）外接電流傳感器：當(dāng)GIS內(nèi)部產(chǎn)生局部放電時(shí)，接地線上有高頻電流通過，因此可利用帶有鐵氧磁芯材料的羅可夫斯基線圈作為傳感器來測量此高頻信號，此方法優(yōu)點(diǎn)是精心制作的傳感器可以在很寬的頻率范圍內(nèi)保持很好的傳輸特性，但地線需穿過線圈，給現(xiàn)場使用帶來了不便。

3 變壓器局部放電在線檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)

變壓器局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)滿足以下要求：1）監(jiān)測系統(tǒng)的投入和使用應(yīng)不改變、不影響變壓器的正常運(yùn)行；2）能夠連續(xù)監(jiān)測、記錄和處理數(shù)據(jù)，及時(shí)報(bào)警；3）具有良好的抗干擾能力和合理的監(jiān)測靈敏度；4）系統(tǒng)本身可靠性高，易于維護(hù)，適于室外長期運(yùn)行。根據(jù)以上的要求設(shè)計(jì)了變壓器局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)，其主框圖如圖1所示：

下面詳細(xì)介紹各單元的選擇和設(shè)計(jì)：

1）傳感器是實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測的首要環(huán)節(jié)，直接影響測量技術(shù)的發(fā)展。檢測系統(tǒng)的準(zhǔn)確度和傳感器的有很大的關(guān)系，如果傳感器不能很好的變換成所要采集的信息，那么硬件電路軟件設(shè)計(jì)再準(zhǔn)確可靠也不能真實(shí)反映變壓器的實(shí)際變化，因此要準(zhǔn)確的在線檢測，選擇合適的傳感器是首要條件。監(jiān)測變壓器內(nèi)部局部放電信號所使用的傳感器必須滿足下列條件：

（1）能夠安全有效地提取微弱的局部信號，不影響變壓器的正常工作；

（2）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，便于在電廠對變壓器進(jìn)行安裝和調(diào)試；

（3）具有較好的抗干擾能力，作為在線監(jiān)測的前端裝置，其性能直接影響整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，傳感器的工作性能必須穩(wěn)定。

2）從電流傳感器輸出的局部放電信號往往十分微弱，必須對其進(jìn)行預(yù)處理后才能送入高速數(shù)據(jù)采集單元進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。由于在測量過程中不可避免地遭受各種內(nèi)、外干擾因素的影響，為了利用被測信號來驅(qū)動顯示記錄和控制儀器或進(jìn)一步將信號輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，因此經(jīng)傳感器采集后的信號尚需經(jīng)過調(diào)理、放大、濾波、運(yùn)算分析等一系列的加工處理，以抑制噪聲、提高信噪比，因此需要設(shè)計(jì)放大器單元。在頻率為40kHz~400kHz范圍能真實(shí)全面地反映局部放電信號。所以傳感器耦合到的放電信號進(jìn)入放大器后，首先進(jìn)入濾波環(huán)節(jié)，對其進(jìn)行帶通濾波，濾除頻率在40kHz~400kHz范圍以外的信號。

3）數(shù)據(jù)采集(DAQ)，是指從傳感器和其它待測設(shè)備等模擬或數(shù)字被測單元中自動采集非電量或者電量信號,送到上位機(jī)中進(jìn)行分析,處理。數(shù)據(jù)采集卡，即實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集（DAQ）功能的計(jì)算機(jī)擴(kuò)展卡，可以通過USB、PXI、PCI、PCI Express、火線（1394）、PCMCIA、ISA、Compact Flash、485、232、以太網(wǎng)、各種無線網(wǎng)絡(luò)等總線接入個(gè)人計(jì)算機(jī)。

4 結(jié)論

隨著大型變壓器制造容量和電壓等級不斷提高，變壓器能否安全運(yùn)行直接影響到系統(tǒng)的安全穩(wěn)定。因此人們對變壓器的可靠性要求也越來越高。變壓器局部絕緣系統(tǒng)損壞不僅影響到電網(wǎng)還威脅到人民的安全。本文分析了變壓器局部放電的機(jī)理和檢測方法，最后設(shè)計(jì)了變壓器局部放電在線檢測系統(tǒng)，保證電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]宋克仁，馮玉全.高壓變壓器在線局部放電測量[J].高電壓技術(shù)，1992(1)：40-44.

[2]黃盛潔，姚文冰.變壓器局部放電在線監(jiān)測技術(shù)研究[J].高電壓技術(shù)，1996，22(4)：39-42.

篇3

關(guān)鍵詞：干式空心電抗器；匝間短路；阻抗變化量；在線監(jiān)測

DOI：1015938/jjhust201702013

中圖分類號： TM47

文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號： 1007-2683（2017）02-0067-05

Abstract：The change of current value caused by turntoturn short circuit of drytype aircore reactor is so little that failure detection is difficult to be carried out In order to solve this problem， a new online monitoring system based on impedance variation of turntoturn short circuit is proposed The numerical method is applied to analyze the variation of equivalent resistance and equivalent reactance when drytype aircore reactor winding short circuit happens in different places， and the monitoring method based on harmonic analysis method and quasisynchronization sampling method is analyzed by theory The hardware system， which takes singlechip microcomputer as the core of data processing and logic control， completes data acquisition of voltage signal and current signal of the reactor In the respect of software design， the impedance variation will be uploaded to the PC after it has been calculated by using the above monitoring method， and then monitoring of turntoturn short circuit fault will be realized Finally， the design of online monitoring system is studied by testing The research result shows that， the equivalent resistance increases and the equivalent reactance decreases when turntoturn short circuit occurs， and the variation of equivalent resistance is more obvious than equivalent reactance The experiment results prove that this monitoring method is true and the online monitoring system is feasible

Keywords：drytype aircore reactor；turntoturn short circuit；impedance variation；online monitoring

0引言

干式空心抗器具有結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、體積小、線性好、損耗低、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，在電力系統(tǒng)中運(yùn)用日益廣泛[1-2]。隨著干式空心電抗器長時(shí)間的使用，其故障發(fā)生率居高不下，大量資料和實(shí)際運(yùn)行情況表明，干式空心電抗器燒毀的原因主要是線圈匝間短路故障[3-8]。

目前，對干式空心電抗器的保護(hù)大多都采用過流保護(hù)的方式[9-10]。此外，也有文獻(xiàn)采用溫度監(jiān)測的方法[11-13]。過流保護(hù)一般整定15～2倍額定電流，對外部相間短路和單相電抗器首末端短路可以有效的保護(hù)。由于電抗器匝間短路后電流小于過流保護(hù)的整定值，過流保護(hù)不能啟動，造成電抗器嚴(yán)重?zé)龤?，甚至發(fā)生著火燃燒。干式空心電抗器線圈采用環(huán)氧玻璃絲纏繞，匝間短路后溫升變化緩慢，采用溫度監(jiān)測方法也不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障。

本文解析了干式空心電抗器發(fā)生匝間短路故障時(shí)等值電阻與等值電抗的變化量，在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種基于阻抗變化量的匝間短路在線監(jiān)測系統(tǒng)，并通過試驗(yàn)驗(yàn)證了可行性。

1匝間短路電抗器阻抗變化量

11等效電路與解析方法

干式空心電抗器是若干支路并聯(lián)的組合，各支路有直流電阻、自感和互感。假設(shè)N層并聯(lián)線圈的第m層發(fā)生匝間絕緣故障，在該處匝間絕緣故障還沒有將第m層繞組燒斷以前，其電路模型如圖1所示[5]。

12阻抗值及其變化量

本文以一臺型號為CKDGKL-25/10-1干式空心電抗器為樣品，其具體參數(shù)見表1：

當(dāng)干式空心電抗器發(fā)生匝間短路故障時(shí)，分別計(jì)算了其不同位置（設(shè)電抗器高度為變量H，頂部、H/4處、H/2處）總電流、等值電阻與等值電抗的變化量，具體結(jié)果見表2。

從表2中可以看出，發(fā)生匝間短路故障時(shí)，干式空心電抗器總體電流變大，但變化量很小；等值電阻增加，增加范圍是261%～152%；在等值電抗減少，減少范圍是012%～043%。

2監(jiān)測方法的研究

21諧波分析方法

本文采用諧波分析方法計(jì)算電抗器的阻抗值，設(shè)被測干式空心電抗器的電壓、電流信號分別為：

22準(zhǔn)同步算法

以上分析均是建立的完整周期采樣條件下進(jìn)行的，但是在實(shí)際中，并不能保證采樣周期是完整的周期，這樣就會帶來很大的誤差，本文采用準(zhǔn)同步算法減小誤差[14-15]。它是在周期偏差|Δ|不太大的情況下，通過適當(dāng)增加采樣數(shù)據(jù)和采用新的數(shù)據(jù)處理方法來獲得某一周斯函數(shù)平均值的高準(zhǔn)確度估計(jì)的算法。以求取周期信號函數(shù)f（t）的平均值為例。

常用的求積公式有復(fù)化矩形、復(fù)化梯形和復(fù)化辛普森求積公式三種，其中復(fù)化梯形求積公式收斂速度最快[16]。

以上就是準(zhǔn)同步算法的基本原理。采樣值與對應(yīng)的權(quán)系數(shù)的乘積的和便是所求的平均值。對于確定的數(shù)值求積公式、采樣周期和采樣個(gè)數(shù)，權(quán)系數(shù)可以預(yù)先計(jì)算出來。為了提高系統(tǒng)處理數(shù)據(jù)的速率和確保系統(tǒng)的準(zhǔn)確度，本文選用復(fù)化梯形求積公式，采樣周期的個(gè)數(shù)為3，每周期采樣點(diǎn)個(gè)數(shù)為100[17]。權(quán)系數(shù)如圖2所示。

3總體方案及硬件組成

對運(yùn)行的電抗器，電力系統(tǒng)現(xiàn)場有電壓互感器和電流互感器獲得電抗器的電壓與電流信號。但獲取的信號不能直接滿足測量系統(tǒng)的要求，需要進(jìn)行處理。電壓信號經(jīng)精密電壓互感器二次分壓，電流信號經(jīng)電流互感器二次分流，然后接入信號調(diào)理電路進(jìn)行濾波、放大，調(diào)理后的信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器的進(jìn)行兩路同步采集得到數(shù)字信號，以89C55單片機(jī)作為核心，控制A/D轉(zhuǎn)換器，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，將采集數(shù)據(jù)放入數(shù)據(jù)存儲器里，利用諧波分析法和準(zhǔn)同步算法對數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算，最后將運(yùn)算所得結(jié)果R與X通過串口通信的方式上傳至上位機(jī)進(jìn)行顯示，存儲等處理。

根據(jù)總體方案，整體硬件框圖如圖3所示。二次分壓與分流選用型號為HPT205ATN電壓互感器和HCT204ATN電流互感器，兩者精密等級均為01%[18]。模/數(shù)轉(zhuǎn)換器選用了MAXIN公司生產(chǎn)的同步數(shù)據(jù)采集芯片MAX125，它是一款高速、多通道數(shù)據(jù)采集芯片。內(nèi)部帶有一個(gè)14位，轉(zhuǎn)換時(shí)間為3μs的逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，同時(shí)還有4個(gè)采樣/保持電路，一共可以有8路輸入信號，最多可以對4路信號進(jìn)行同步采集[19-20]

4軟件設(shè)計(jì)

41單片機(jī)程序

在線監(jiān)測系統(tǒng)選用C語言對單片機(jī)程序進(jìn)行編寫，程序流程圖如圖4所示。包括初始化、數(shù)據(jù)采集與存儲、數(shù)值計(jì)算、數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ堋?/p>

系統(tǒng)通電，對單片機(jī)定時(shí)器與串行口進(jìn)行初始化，打開中斷，進(jìn)行采集數(shù)據(jù)，把采集數(shù)據(jù)寫入片外RAM里的數(shù)據(jù)，并對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算，得到電抗器的等值電阻與等值電抗，將電抗器的阻抗值發(fā)送至上位機(jī)，進(jìn)行顯示等進(jìn)一步處理。

42上位機(jī)程序

在線監(jiān)測系統(tǒng)選用Visual Studio是為開發(fā)環(huán)境，MFC為開發(fā)工具對上位機(jī)程序進(jìn)行了編寫，匝間短路在線監(jiān)測系統(tǒng)界面如圖5所示。

系統(tǒng)采用了模塊化思想，包括連接、初始化、故障監(jiān)測、電阻監(jiān)測值、電阻變化量、電抗監(jiān)測值和電抗變化量等部分。分別實(shí)現(xiàn)了串口通信、電抗器理論計(jì)算阻抗值寫入、報(bào)警閾值和報(bào)警次數(shù)設(shè)定，對運(yùn)行電抗器監(jiān)測值及阻抗變化量的顯示，以及監(jiān)測數(shù)據(jù)的存儲等功能。

5試驗(yàn)研究

試驗(yàn)使用文中所述電抗器，將電抗器最外層包封環(huán)氧玻璃絲剝開直至露出第7層線圈鋁導(dǎo)線，然后把導(dǎo)線外包繞的聚酯薄膜剔除，將的兩匝導(dǎo)線之間塞進(jìn)細(xì)銅絲來模擬實(shí)際的匝間短路故障進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)電路如圖6所示。

由于電抗器額定電壓為61 V，與電力系統(tǒng)現(xiàn)場電壓互感器額定電壓值100/〖KF（〗3〖KF）〗 V基本一致，因此可以省略電壓互感器，采用調(diào)壓器升壓方式的便可以得到試驗(yàn)允許電壓；而電抗器電流為42 A，遠(yuǎn)大于電力系統(tǒng)現(xiàn)場電流互感器額定電流值5 A，所以需外加一級電流互感器才能得到試驗(yàn)允許電流。試驗(yàn)所用調(diào)壓器參數(shù)見表3，電流互感器參數(shù)見表4。

根據(jù)所選電抗器和試驗(yàn)設(shè)備，搭建試驗(yàn)平臺。在電抗器工作在額定電壓的情況下進(jìn)行了試驗(yàn)，測得電抗器的等值電阻與等值電抗，試驗(yàn)結(jié)果見5。

從表5中可以看出，電抗器在不同位置發(fā)生匝間短路時(shí)，阻抗值與理論分析的變化規(guī)律一致且變化量大小也基本相同，進(jìn)而驗(yàn)證了O測方法的正確性，以及在線監(jiān)測系統(tǒng)具有較高的準(zhǔn)確度。

6結(jié)論

本文對匝間短路干式空心電抗器阻抗變化量及其在線監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行了研究，得到如下結(jié)論：

干式空心電抗器發(fā)生匝間短路后等值電阻增加，等值電抗減小，其中等值電阻變化更明顯；試驗(yàn)結(jié)果表明阻抗變化量理論計(jì)算值與監(jiān)測值相一致，論證了在線監(jiān)測方法的正確性，以及在線監(jiān)測系統(tǒng)具有較高的準(zhǔn)確度。

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篇4

摘要:以STM32F103VB處理器和甲烷氣體傳感器為核心，設(shè)計(jì)了一種基于GPRS無線遠(yuǎn)程通信的水稻田甲烷氣體在線監(jiān)測系統(tǒng)。首先，介紹了監(jiān)測系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)思路與核心結(jié)構(gòu)，包括系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì);其次，針對甲烷傳感器進(jìn)行了標(biāo)定、穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)，在此基礎(chǔ)上，建立了甲烷濃度預(yù)測模型;最后，選取安徽省農(nóng)科院水稻實(shí)驗(yàn)田作為對象，連續(xù)監(jiān)測了144小時(shí)的甲烷排放情況，甲烷排放速率呈周期性變化，變化周期為24小時(shí)(1天)，甲烷排放速率與土壤溫度呈正相關(guān)，144小時(shí)的甲烷氣體平均排放速率為2.935mg•m－2•h－1。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測水稻田甲烷氣體單位面積的排放通量及排放速率情況，為水稻田溫室氣體排放監(jiān)測與控制提供理論基礎(chǔ)與數(shù)據(jù)支持。

關(guān)鍵詞:CH4監(jiān)測;嵌入式系統(tǒng);預(yù)測模型

我國農(nóng)業(yè)已超過工業(yè)成為最大的面源污染產(chǎn)業(yè)［1］，農(nóng)業(yè)中的溫室氣體排放引起國內(nèi)外專家的密切關(guān)注。甲烷(CH4)是全球第二大溫室氣體［2］，聯(lián)合國政府間氣候變化專業(yè)委員會(ICPP)報(bào)告指出，單位摩爾甲烷的輻射強(qiáng)度是二氧化碳的21倍，它對全球溫室效應(yīng)的貢獻(xiàn)達(dá)到二氧化碳的1/3［3－4］。水稻田是甲烷氣體最主要的排放源之一［5－6］，水稻田甲烷的排放速率及排放通量信息的快速獲取是一項(xiàng)亟需解決的關(guān)鍵技術(shù)［7－8］。目前普遍采用的靜態(tài)箱－氣相色譜法存在著采樣程序繁瑣、成本高、不能實(shí)時(shí)監(jiān)測等問題［9－10］。為了有效監(jiān)測水稻田甲烷氣體排放，急需一種實(shí)時(shí)快速獲取甲烷氣體濃度的監(jiān)測系統(tǒng)，它能夠長期監(jiān)測水稻田中甲烷氣體的排放速率、單位面積的排放通量。在此背景下，本文設(shè)計(jì)了一套基于傳感技術(shù)、嵌入式技術(shù)與遠(yuǎn)程無線通信技術(shù)相結(jié)合的甲烷氣體排放在線監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)、穩(wěn)定、高精度等優(yōu)點(diǎn)，為水稻田甲烷氣體濃度在線檢測與監(jiān)測提供了一種新的手段與方法。

1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

系統(tǒng)包括硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)兩大部分。其中硬件設(shè)計(jì)主要含核心處理模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)獲取傳感器以及數(shù)據(jù)無線發(fā)送等部分。數(shù)據(jù)獲取傳感器選用高精度紅外甲烷氣體傳感器探頭(英國Dyna-mentMSHia－HC)、高穩(wěn)定溫濕度傳感器芯片(SHT20)。甲烷氣體傳感器探頭采集的電信號經(jīng)信號調(diào)理電路由微處理器ADC采集并處理得到甲烷濃度，而溫濕度傳感器則通過IIC總線的方式與微處理器進(jìn)行通信;系統(tǒng)選用低功耗的32位ARM處理器STM32F103VB作為主控芯片，由獨(dú)立電源模塊進(jìn)行供電，并引出標(biāo)準(zhǔn)JTAG接口，方便程序的燒寫與調(diào)試;STM32控制器的實(shí)時(shí)時(shí)鐘(RTC)模塊，為定時(shí)采樣、實(shí)時(shí)存儲提供時(shí)間依據(jù)，利用STM32控制器的SPI接口將采集數(shù)據(jù)與采樣時(shí)間同步寫入SD卡中，實(shí)現(xiàn)采集數(shù)據(jù)與采樣時(shí)間的本地存儲。此外系統(tǒng)通過RS232接口將采集數(shù)據(jù)經(jīng)GPRS模塊實(shí)時(shí)上傳至云端服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程存儲與調(diào)用。

2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1控制器選型

控制器是整個(gè)監(jiān)測系統(tǒng)的核心部件，主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集與處理，將獲得的甲烷濃度與溫濕度等數(shù)據(jù)存儲到本地的SD卡中，同時(shí)通過RS232串行接口經(jīng)GPRS模塊將數(shù)據(jù)上傳到云端服務(wù)器上進(jìn)行遠(yuǎn)程存儲，方便調(diào)用。系統(tǒng)控制器采用意法半導(dǎo)體(ST)公司的基于Cortex－M3內(nèi)核的32位ARM處理器STM32F103VB，該處理器具有高性能、低成本、低功耗等特點(diǎn)。其內(nèi)部帶有128kB字節(jié)的FLASH和20kB的SRAM;最高工作頻率可達(dá)72MHz，具有豐富的高速I/O端口，3路12位ADC(可達(dá)21通道)，2路DAC，4路16位通用定時(shí)器，2路16位PWM;可達(dá)13個(gè)通信接口:2個(gè)IIC接口，3個(gè)SPI接口，5個(gè)USART接口，1個(gè)CAN接口，1個(gè)USB2.0全速接口，1個(gè)SDIO接口。完全能滿足甲烷排放、溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。

2.2甲烷傳感器

目前檢測甲烷氣體的傳感器有催化燃燒和紅外吸收兩種原理的，通常用來檢測煤礦中甲烷等可燃性氣體濃度(精度要求不高)的為催化燃燒原理的傳感器。催化燃燒式傳感器設(shè)計(jì)和制造相對簡單、價(jià)格低廉，但是該類型傳感器存在以下明顯不足:①精度差，目前市面上的催化燃燒式甲烷傳感器檢測限約為100ppm，無法有效檢測水稻田中的低濃度甲烷氣體;②抗干擾性能差，對大部分可燃性氣體都產(chǎn)生響應(yīng)，環(huán)境中其它可燃性氣體對其檢測結(jié)果干擾較大;③容易失效，當(dāng)環(huán)境中存在含硅、氯、硫的化合物時(shí)，傳感器會發(fā)生中毒現(xiàn)象，所以催化燃燒式傳感器要時(shí)常校準(zhǔn)。針對以上問題，本文采用基于紅外吸收原理的高精度紅外甲烷氣體傳感器探頭(英國DynamentMSHia－HC)作為甲烷氣體檢測單元，該傳感器具有穩(wěn)定性好，精度高，抗干擾能力強(qiáng)、適用惡劣環(huán)境、維護(hù)少、壽命長等優(yōu)點(diǎn)。該傳感器運(yùn)用了非色散紅外原理，能夠?qū)崿F(xiàn)對甲烷氣體的高精度檢測。該傳感器為高分辨率的全量程甲烷傳感器，在0至1%范圍分辨率為1ppm，在大于10%范圍分辨率為100ppm，且響應(yīng)時(shí)間小于25秒。符合水稻田甲烷氣體排放濃度測量需求。該傳感器具有0.4V至2V模擬電壓輸出與串口輸出兩種模式，本系統(tǒng)選用模擬電壓輸出模式，其與STM32控制器的接口電路如圖2所示。本設(shè)計(jì)使用STM32控制器的ADC直接讀取傳感器的電壓值，經(jīng)處理運(yùn)算得到實(shí)際甲烷濃度。

2.3溫度傳感器

采用TYX－CTWS1型土壤溫度傳感器，其測量精度高、響應(yīng)快。采用12V供電，輸出電流為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)4mA至20mA輸出，抗干擾能力好，其分辨率為0.1℃，適用于對農(nóng)田土壤溫度是檢測。由于其輸出的為電流信號，因此需要個(gè)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成模擬電壓輸出，然后被stm32的ADC所采集，經(jīng)運(yùn)算得到土壤實(shí)際溫度值。

2.4GPRS模塊

GPRS(通用分組無線服務(wù)技術(shù))模塊采用廈門才茂(數(shù)據(jù)傳輸單元，DTU)，CM3160P采用高性能工業(yè)級嵌入式處理器，以實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)為軟件支撐平臺，超大內(nèi)存，內(nèi)嵌TCP/IP協(xié)議棧。支持AT指令，方便用戶進(jìn)行參數(shù)配置，同時(shí)支持TCP、UDP透明數(shù)據(jù)傳輸，采用RS－232串行接口，能夠?qū)崿F(xiàn)用戶串口到無線網(wǎng)絡(luò)之間的轉(zhuǎn)換，使傳統(tǒng)串口設(shè)備更好的加入無線網(wǎng)絡(luò)，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線傳輸。CM3160P外接SIM卡，支持固定IP通信方式支持固定IP通信方式，通過合理配置，可以通過GPRS網(wǎng)絡(luò)連上服務(wù)器端。CM3160P完全能勝任水稻田復(fù)雜環(huán)境下數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)囊蟆?/p>

2.5其他硬件模塊

(1)電源模塊整個(gè)系統(tǒng)控制單元需要用到3.3V電壓，甲烷傳感器工作則需要5V電壓，而GPRS模塊則需要用12V供電。本設(shè)計(jì)由外部12V鋰電池供電，通過MORNSUNK7805－1000穩(wěn)壓芯片降壓到5V，再由ASM1117－3.3穩(wěn)壓芯片將5V電壓轉(zhuǎn)換成3.3V，用于控制器最小單元、溫濕度傳感器、甲烷傳感器、存儲模塊、GPRS模塊等供電。

(2)存儲模塊為防止數(shù)據(jù)丟失，系統(tǒng)將采集的數(shù)據(jù)在上傳發(fā)送到服務(wù)器端的同時(shí)，還進(jìn)行了本地存儲，確保采集數(shù)據(jù)的完整性。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)有SD卡存儲電路，利用STM32的SPI接口，將采集的數(shù)據(jù)與采樣時(shí)間同步寫入到SD卡中，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的本地存儲。

(3)RS232串口模塊監(jiān)測系統(tǒng)需要通過串口將采集的甲烷濃度與溫濕度數(shù)據(jù)經(jīng)CM3160P(GPRS模塊)以透傳模式上傳至服務(wù)器，而CM3160P采用的是RS232接口，要實(shí)現(xiàn)控制器與CM3160P之間的通信，必須先將控制器的TTL電平轉(zhuǎn)換成RS232電平。本設(shè)計(jì)利用MAX232電平轉(zhuǎn)換芯片，將STM32USART接口的TTL電平轉(zhuǎn)換成RS232電平。

(4)時(shí)鐘模塊本地存儲傳感器數(shù)據(jù)時(shí)需要存儲對應(yīng)采樣時(shí)間，以便作后期數(shù)據(jù)處理。本文直接利用STM32的實(shí)時(shí)時(shí)鐘(RTC)模塊，因此需要使用外部LSE晶振，本文在STM32第8、9引腳接有32.768KHZ的晶振電路，同時(shí)在STM32的VBAT引腳接有3.3V紐扣電池，以便在斷開電源后使用后備電池進(jìn)行供電，維持RTC的正常運(yùn)行，為本地存儲提供時(shí)間依據(jù)。

3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

3.1嵌入式軟件設(shè)計(jì)

本文采用庫函數(shù)法進(jìn)行嵌入式軟件設(shè)計(jì)，采用ST官方固件庫3.5.0進(jìn)行驅(qū)動與軟件開發(fā)。采用固件庫開發(fā)，無需了解寄存器底層操作，只需調(diào)用庫提供的函數(shù)，即可輕松的完成各外設(shè)的配置，極大的縮短了開發(fā)周期，提高了編程效率。本文中嵌入式軟件主要任務(wù)包括系統(tǒng)初始化、甲烷溫濕度數(shù)據(jù)采集與處理、SD卡存儲、串口傳輸。首先進(jìn)行系統(tǒng)初始化，包括系統(tǒng)時(shí)鐘初始化，sy-stick滴答定時(shí)器、RTC、GPIO口、嵌入式中斷嵌套、通用定時(shí)器、ADC、SPI、DMA等外設(shè)初始化，SD卡模塊、溫濕度模塊、串口通訊等模塊初始化。RTC提供時(shí)鐘，每個(gè)整點(diǎn)啟動數(shù)據(jù)采集，采集的傳感器值經(jīng)過算法濾波后得到相應(yīng)甲烷濃度值與溫濕度值，分別由stm32的SPI接口寫入SD卡中，USART接口傳輸給服務(wù)器，之后關(guān)閉傳感器以及傳輸模塊，使系統(tǒng)處于待機(jī)狀態(tài)以減小功耗。

3.2服務(wù)端軟件設(shè)計(jì)

服務(wù)端軟件開發(fā)平臺采用VisualStudio設(shè)計(jì)，采用C#編程，該軟件啟動后進(jìn)入監(jiān)聽模式，一旦有GPRS無線模塊上線，便可直接建立連接、通信。該軟件可以管理各設(shè)備節(jié)點(diǎn)的接入情況，設(shè)置工作模式，同時(shí)可以控制數(shù)據(jù)采集終端的采集時(shí)間間隔，從而達(dá)到遠(yuǎn)程監(jiān)控的目的。該軟件建立有數(shù)據(jù)庫，將GPRS無線模塊傳輸回來的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)保存至數(shù)據(jù)庫中。

4驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)測

試實(shí)驗(yàn)主要針對系統(tǒng)甲烷傳感器進(jìn)行標(biāo)定，同時(shí)針對系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集精度、測量范圍、穩(wěn)定性等方面對系統(tǒng)性能做出分析?，F(xiàn)場監(jiān)測實(shí)驗(yàn)用于證明其實(shí)用性，即該系統(tǒng)確實(shí)是否可以用于水稻田甲烷排放量的監(jiān)測，以及存在改進(jìn)的地方。

4.1傳感器標(biāo)定

本系統(tǒng)所采用的甲烷傳感器輸出為0.4V至2V模擬電壓信號，因此采用標(biāo)定的方法來確定傳感器輸出電壓和實(shí)際甲烷濃度之間的定量關(guān)系。實(shí)驗(yàn)對濃度0至2000ppm范圍內(nèi)21種不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)甲烷氣體進(jìn)行標(biāo)定，記錄相應(yīng)濃度下的電壓輸出值，并設(shè)傳感器的分辨率為1ppm。每種濃度下的電壓值均為經(jīng)過STM32微處理器采用最小二乘法、RANSAC等算法軟件濾波后的值，重復(fù)多次實(shí)驗(yàn)后，求取平均值。

4.2穩(wěn)定性測試

針對0至2000ppm范圍內(nèi)三組不同濃度的甲烷氣體(400ppm，600ppm，800ppm)，本項(xiàng)目進(jìn)行了傳感器穩(wěn)定性測試。每組測試時(shí)長5天，每隔10min采集一次數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖11所示。結(jié)果表明不同濃度甲烷氣體的測量誤差均小于0.01%，具有較高的監(jiān)測精度，且傳感器的穩(wěn)定性良好，不會隨時(shí)間產(chǎn)生漂移。

4.3農(nóng)田監(jiān)測實(shí)驗(yàn)(2周實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù))

現(xiàn)場試驗(yàn)在安徽省農(nóng)科院水稻育種基地開展，由于育種基地中施用有機(jī)肥量較大，所以釋放的甲烷量較多，具有代表性。我們利用有機(jī)玻璃制作了一個(gè)密閉的長方體氣箱，氣箱尺寸為80mm×80mm×(25+30)mm，其中在水面上方的部分搞25mm，水面下方部分高30mm。一方面光線可以通過有機(jī)玻璃直射到農(nóng)田中的作物上面，不影響作物的正常生長;另一方面保證了農(nóng)田淤泥中釋放的甲烷氣體不會擴(kuò)散到大氣中。為了減小對水稻生長環(huán)境的影響下，我們設(shè)定監(jiān)測周期為6天，系統(tǒng)每小時(shí)采集一次甲烷氣體濃度數(shù)據(jù)和有機(jī)玻璃氣箱內(nèi)泥土溫度數(shù)據(jù)。由于我們采集的甲烷濃度數(shù)據(jù)是甲烷的累積值，理論上講應(yīng)該是一個(gè)直線上升的趨勢，但是從圖中可以看出數(shù)據(jù)的變化總體上升，但是上升的速率(及甲烷的排放速率)是有近似周期性變化的。這個(gè)變化周期與監(jiān)測的泥土溫度周期有一定的相關(guān)性。為了直觀顯示水稻田中的甲烷氣體排放速率，我們對甲烷排放累積濃度變化曲線進(jìn)行求導(dǎo)，可以得出甲烷排放速率變化曲線(如下圖所示)，從圖中我們可以看出:①甲烷排放速率呈周期性變化，變化周期為24小時(shí)(1天);②甲烷排放速率與土壤溫度呈正相關(guān)，土壤溫度越高，甲烷排放速率越快，反之越慢;③144小時(shí)的甲烷氣體平均排放速率。

5結(jié)論

篇5

關(guān)鍵詞：煙氣在線監(jiān)測；水質(zhì)在線監(jiān)測；管理制度；達(dá)標(biāo)排放

中圖分類號：X84 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速增長，經(jīng)濟(jì)發(fā)展與資源環(huán)境的矛盾日趨尖銳，對工業(yè)鍋爐SO2、O2及廢水COD排放總量指標(biāo)的測定計(jì)量及控制已成為迫切需要。唐山礦業(yè)公司作為主力生產(chǎn)礦井，既要為集團(tuán)公司各項(xiàng)指標(biāo)的完成提供支撐掩護(hù)作用，又要實(shí)現(xiàn)自身科學(xué)發(fā)展。作為全國唯一的坐落在市區(qū)的生產(chǎn)礦井，對各種污染物的排放控制就顯得很重要。

1 公司簡介。我公司是開灤（集團(tuán)）所屬大型專業(yè)化礦井之一，其前身是開灤礦務(wù)局唐山礦，始建于1878年，是中國大陸近代采煤工業(yè)的源頭?，F(xiàn)有三大工業(yè)遺跡：一是唐山礦一號井，于1879年2月開鑿；二是中國第一條標(biāo)準(zhǔn)軌鐵路，1881年8月，該礦正式出煤，當(dāng)年產(chǎn)煤3613噸，同年底，唐山到胥各莊的鐵路修筑完成，此鐵路是我國建成的第一條標(biāo)準(zhǔn)鐵路；三是百年達(dá)道，1899年在一號井至西北井開鑿了這條南北走向的隧道式橋洞，稱為"達(dá)道"。至今三大工業(yè)遺跡仍在服役，因此唐山礦獲得"中國第一佳礦"的美譽(yù)。雖然歷經(jīng)130多年的嬗變、發(fā)展，至今仍充滿勃勃生機(jī)。

2 以公司廢氣、廢水排放現(xiàn)狀為依據(jù)，建立并完善在線監(jiān)測系統(tǒng)。目前，我公司地面污染物主要包括廢氣和廢水兩類，其中廢氣主要有中央鍋爐房、十號井鍋爐房中鍋爐燃燒過程產(chǎn)生的SO2等污染物，年排放量約為112噸；廢水主要是由井下抽排到地面的礦井水，主要污染物為COD，平均濃度為80mg/L。

為將我公司各個(gè)排污口實(shí)現(xiàn)科學(xué)化、信息化管理，適時(shí)掌握污染物的處理數(shù)據(jù)，我公司在三個(gè)位置安裝了在線監(jiān)測設(shè)備。其中，中央鍋爐房及風(fēng)井鍋爐房分別安裝一臺煙氣在線監(jiān)測設(shè)備，用來監(jiān)測煙氣達(dá)標(biāo)情況，中央鍋爐房的在線監(jiān)測設(shè)備與市環(huán)保局進(jìn)行了聯(lián)網(wǎng)；洗煤廠污水處理廠安裝一臺COD在線監(jiān)測設(shè)備，用來監(jiān)測污水達(dá)標(biāo)情況，并與集團(tuán)公司進(jìn)行了聯(lián)網(wǎng)管理。

3 以在線監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，保證污染物達(dá)標(biāo)排放

（一） 煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)。根據(jù)我公司煙氣排放情況，我公司選用目前技術(shù)領(lǐng)先、維護(hù)簡便的SCS-900C型CEMS在線自動監(jiān)測系統(tǒng)。該設(shè)備的監(jiān)測原理和性能符合《固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》。該系統(tǒng)對固體污染源顆粒物濃度和氣態(tài)污染物濃度以及污染物排放總量進(jìn)行連續(xù)自動監(jiān)測，運(yùn)用直接抽取加熱法對鍋爐中SO2、O2進(jìn)行分析。并對監(jiān)測數(shù)據(jù)和信息傳送到環(huán)保主管部門，以確保排污企業(yè)污染物濃度和排放總量達(dá)標(biāo)。同時(shí)，各種相關(guān)的環(huán)保設(shè)備如脫硫、除塵等裝置，也依靠煙氣在線監(jiān)測的數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控和管理，以提高環(huán)保設(shè)施的效率。公司鍋爐房安裝煙氣在線監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)之后，我部門可通過網(wǎng)絡(luò)隨時(shí)掌握廢氣污染物排放的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，依照在線監(jiān)測系統(tǒng)每日儲存的數(shù)據(jù)定期比對，可以有效的控制我公司污染物排放，減少污染物排放總量。

（二） 水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)。根據(jù)我公司水質(zhì)情況，我公司選用廣州市怡文科技有限公司生產(chǎn)的EST-2001B型CODcr在線自動監(jiān)測儀。該自動監(jiān)測系統(tǒng)采用儀器模塊化、模塊智能化、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化的設(shè)計(jì)思想，并按照國家標(biāo)準(zhǔn)方法測定水樣中COD濃度，采用重鉻酸鉀消解+硫酸亞鐵銨滴定法對污水中COD進(jìn)行監(jiān)測。為使陡河水質(zhì)還清、使外排礦井水達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)，我公司按照唐山市環(huán)保局要求，在污水處理廠安裝了水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)，用來監(jiān)測我公司礦井水中COD濃度。聯(lián)網(wǎng)之后，該監(jiān)測設(shè)備在故障、斷電、試劑存量不足、無試樣、無洗凈水、數(shù)值超標(biāo)異常等情況下都會有自動報(bào)警功能，使我公司能夠及時(shí)采取預(yù)防和應(yīng)急措施，確保了公司污染物達(dá)標(biāo)排放。

4 以健全完善制度為核心，促進(jìn)公司節(jié)能環(huán)保工作穩(wěn)步推進(jìn)

（一） 完善制度。根據(jù)《唐山市重點(diǎn)污染源在線監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)安裝運(yùn)營管理辦法》的文件精神，為明確我公司在線監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)使用相關(guān)單位的責(zé)任，我部門制定了《在線監(jiān)測設(shè)備管理制度》及《在線監(jiān)測設(shè)備考核制度》，進(jìn)一步完善公司在線監(jiān)測管理。為保障在線監(jiān)測系統(tǒng)能夠長期穩(wěn)定運(yùn)行，我公司同綠創(chuàng)環(huán)保公司簽訂《B區(qū)十號井鍋爐房煙氣在線監(jiān)測設(shè)備維護(hù)維修合同》、《COD在線監(jiān)測設(shè)備維護(hù)維修合同》、《COD在線自動監(jiān)測儀委托管理合同》等一系列維護(hù)管理合同。確保了我公司鍋爐中顆粒污染物排放達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)及外排水中COD濃度達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)。

我公司嚴(yán)格執(zhí)行唐山市環(huán)保局統(tǒng)一要求，為使第三方運(yùn)營全面實(shí)現(xiàn)，我公司同唐山市綠創(chuàng)環(huán)保有限公司簽訂了《中央鍋爐房煙氣在線監(jiān)測設(shè)備設(shè)施進(jìn)行第三方運(yùn)營》合同，依據(jù)簽訂合同內(nèi)容，該公司按照技術(shù)要求和規(guī)范及時(shí)會對我公司在線監(jiān)測設(shè)施進(jìn)行維護(hù)和運(yùn)行管理，確保我公司在線監(jiān)測設(shè)施穩(wěn)定可靠運(yùn)行，正確向唐山市環(huán)保局傳輸污染物正確數(shù)據(jù)。

（二） 日常管理。為了保證監(jiān)測設(shè)備的正常運(yùn)行，我部門制定了每日巡檢制度并建立巡檢臺帳，按照《現(xiàn)場巡查安排》每日會有一組人到各個(gè)現(xiàn)場查看設(shè)備設(shè)施運(yùn)行情況及污水煙氣達(dá)標(biāo)排放情況，將巡檢情況匯總到臺帳中，如有特殊情況及時(shí)向領(lǐng)導(dǎo)匯報(bào)，保證現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)問題能夠及時(shí)予以解決，確保公司污染物達(dá)標(biāo)排放。

5 項(xiàng)目實(shí)施效果。今年以來，由于污染物在線監(jiān)測系統(tǒng)的運(yùn)行，我公司的廢水廢氣排放各項(xiàng)指標(biāo)始終保持較低水平，在環(huán)保局、城管局、集團(tuán)公司環(huán)保辦等上級部門的各類檢查中獲得好評。推進(jìn)污染源自動監(jiān)測系統(tǒng)，不僅僅是為了我們方便地獲得相關(guān)污染物數(shù)據(jù)，更重要的是能利用這項(xiàng)先進(jìn)管理技術(shù)對我公司污染物進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，及時(shí)采取預(yù)防和應(yīng)急措施，從而確保我公司污染物達(dá)標(biāo)排放，從環(huán)境保護(hù)角度樹立良好的企業(yè)形象。

參考文獻(xiàn)

[1]VANTE Wallin，黃兆開，范海華. DOAS方法在連續(xù)排放污染源及過程氣體在線監(jiān)測中的實(shí)現(xiàn)[J]. 環(huán)境工程技術(shù)學(xué)報(bào)，2011（01）.

篇6

[關(guān)鍵詞]污染源在線監(jiān)測系統(tǒng) CEMS 比對監(jiān)測

[中圖分類號] X501 [文獻(xiàn)碼] B [文章編號] 1000-405X（2014）-4-232-1

傳統(tǒng)的熱電、鋼鐵等行業(yè)的排污量較大，而企業(yè)經(jīng)營者為了追求利潤的最大化，經(jīng)常擅自不遵守國家的環(huán)保法規(guī)，停用污染物監(jiān)測設(shè)施，惡意隱瞞污染數(shù)據(jù)等現(xiàn)象屢見不鮮。隨著社會經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人們對環(huán)境的要求也越來越高，同時(shí)就對環(huán)保部門的監(jiān)測技術(shù)方法提出了更高的要求，傳統(tǒng)的監(jiān)測系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代環(huán)境監(jiān)測的要求，因此運(yùn)用現(xiàn)代化的技術(shù)手段，在各企業(yè)的污染源安裝在線監(jiān)測系統(tǒng)（CEMS，Continuous Emission Monitoring System），實(shí)現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)的聯(lián)網(wǎng)，可以有效提高污染物監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，有利于對污染物的防治。

污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)是實(shí)時(shí)、連續(xù)監(jiān)測污染物參數(shù)的系統(tǒng)，主要監(jiān)測煙氣中的顆粒物濃度、氣態(tài)污染物濃度（二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳等）、輔助參數(shù)（煙氣溫度、流速、壓力、濕度、氧量等）。

1污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)簡介

污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)主要由氣態(tài)污染物監(jiān)測分系統(tǒng)、顆粒物監(jiān)測分系統(tǒng)、煙氣參數(shù)監(jiān)測分系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集處理分系統(tǒng)以及通訊分系統(tǒng)組成。其中氣態(tài)污染物監(jiān)測分系統(tǒng)主要的功能是監(jiān)測二氧化硫、氮氧化物等氣體污染物的濃度和排放總量；顆粒物監(jiān)測分系統(tǒng)主要監(jiān)測煙塵的濃度和排放總量；煙氣參數(shù)監(jiān)測分系統(tǒng)用于監(jiān)測煙氣溫度、流速等的濃度和排放總量；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要功能是實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，通訊分系統(tǒng)將采集到的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)街鞴懿块T，為環(huán)保部門提供數(shù)據(jù)參考，并給出處理建議。

2污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)驗(yàn)收比對監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用

2.1氣態(tài)污染物比對監(jiān)測

2.1.1二氧化硫（SO2）的比對監(jiān)測

在進(jìn)行二氧化硫比對監(jiān)測時(shí)，由于污染物監(jiān)測口的二氧化硫濃度在不斷變化，而且經(jīng)過濕法脫硫處理后的煙氣的濕度較大，影響比對監(jiān)測結(jié)果。因此要采取有效的措施，使含硫煙氣的排放狀況趨于穩(wěn)定狀態(tài)，比如可通過調(diào)節(jié)固定污染源煙氣凈化設(shè)備的方式來實(shí)現(xiàn)這一目的，最大限度的消除由于采樣器取樣管路過長帶來的“延遲效應(yīng)”。其次，要想使監(jiān)測結(jié)果準(zhǔn)確，還要在采樣前對煙氣進(jìn)行加熱和除濕，一來防止煙氣在采樣器內(nèi)冷凝，二來防止煙氣過濕導(dǎo)致采樣數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確甚至損壞采樣器的情況。

關(guān)于二氧化硫等氣態(tài)污染物，比對監(jiān)測時(shí)要至少獲取6個(gè)測試斷面的平均值，其中儀器法要選取不小于二倍的自動監(jiān)測設(shè)備相應(yīng)時(shí)間段的平均值為1個(gè)數(shù)據(jù)，化學(xué)法是以一個(gè)采樣時(shí)間段獲取的監(jiān)測值為一個(gè)數(shù)據(jù)。對二氧化硫的監(jiān)測分析方法主要有非分散紅外吸收法、碘量法以及定電位電解法等，采樣位置要按照GB/T16157和HJ/T397的要求來設(shè)置。氣態(tài)污染物相對準(zhǔn)確度的計(jì)算公式為：RA=（|d|+|cc|）/RM×100%

其中RA為相對準(zhǔn)確度；RM為參比方法測定的平均值；d為數(shù)據(jù)對與參比數(shù)值之差的平均值；cc為置信系數(shù)。

2.1.2氮氧化物（NOX）的比對監(jiān)測

隨著監(jiān)測儀器越來越先進(jìn)，當(dāng)前對氮氧化物的比對監(jiān)測工作可以與二氧化硫同時(shí)進(jìn)行，因此只要做好前述工作，就能同時(shí)確保二氧化硫與氮氧化物監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。但在實(shí)踐中要注意監(jiān)測氮氧化物的原理，其一是只測定NO濃度，然后根據(jù)一定的參數(shù)來換算成NOX的濃度，其二是分別測定NO和NO2的濃度，因此要根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置監(jiān)測儀器的參數(shù)。NOX的監(jiān)測數(shù)據(jù)選取以及測試方法與二氧化硫的比對監(jiān)測基本一致。

2.2顆粒物比對監(jiān)測

脫硫后煙氣的問題往往低于露點(diǎn)，容易凝結(jié)成水滴，導(dǎo)致采樣器在捕集煙氣的過程中一些水滴也被帶到采樣器里，容易浸濕采集器內(nèi)部的濾筒，使濾筒在抽氣的過程中損壞而無法工作。因此一定要采取切實(shí)有效的措施來防范此類現(xiàn)象的發(fā)生。在實(shí)踐中，首先在煙氣進(jìn)入采樣器前應(yīng)當(dāng)加裝必要的除濕裝備；其次，采樣人員要合理掌握采樣時(shí)間，根據(jù)儀器顯示的濾筒壓力來判斷，若壓力超過設(shè)計(jì)值要及時(shí)停止采樣并更換濾筒，這樣一方面可以保證顆粒物采樣數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，另一方面也確保了比對監(jiān)測任務(wù)的順利進(jìn)行。

2.3流速、煙溫比對監(jiān)測

首先，煙氣流速和煙溫的比對監(jiān)測一般與顆粒物比對監(jiān)測工作同步進(jìn)行，因此要保證這三項(xiàng)參數(shù)監(jiān)測時(shí)間的一致性。

其次，在當(dāng)前污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)中，對煙氣流速的監(jiān)測一般常用的方法是皮托管法，此方法的缺點(diǎn)是管路容易堵塞，在采樣過程中需要不斷吹掃，因此與傳統(tǒng)的監(jiān)測手段相比并沒有體現(xiàn)出優(yōu)越性。在實(shí)踐中，可采用加密監(jiān)測點(diǎn)位的方法來降低數(shù)據(jù)的不確定度，或者開發(fā)出更加先進(jìn)的監(jiān)測方法。而煙溫的比對監(jiān)測原理較為簡單，影響因素較少，一般來說測試過程較為穩(wěn)定，數(shù)據(jù)比較精確。

2.4比對監(jiān)測驗(yàn)收指標(biāo)

在對各個(gè)監(jiān)測項(xiàng)目的數(shù)據(jù)采集并歸集后，要根據(jù)《固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》和《固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)要求及檢測方法》規(guī)定的驗(yàn)收指標(biāo)進(jìn)行驗(yàn)收。污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)的比對監(jiān)測驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)如表1所示：

3結(jié)束語

CEMS是一種較為先進(jìn)的大氣污染源監(jiān)測系統(tǒng)，可對SO2、NOX、固體顆粒物、煙氣流速和溫度等進(jìn)行實(shí)時(shí)、連續(xù)的數(shù)據(jù)監(jiān)測，并將數(shù)據(jù)傳輸給上級主管部門，使主管部門清楚了解污染源狀況和污染物排放情況，以便及時(shí)采取切實(shí)可行的措施，控制企業(yè)的污染物排放，從而為我國節(jié)能減排事業(yè)服務(wù)。

參考文獻(xiàn)

[1]李月娥，李昌平. 污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)（CEMS）的驗(yàn)收比對監(jiān)測[J].環(huán)境科學(xué)與管理，2009，（5）.

篇7

[關(guān)鍵詞]燃煤鍋爐 煙氣監(jiān)測 氧量 一氧化碳

煤炭的消耗量受鍋爐運(yùn)行效率的直接影響，所以保證鍋爐運(yùn)行的效率能夠使企業(yè)實(shí)現(xiàn)更大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。在鍋爐燃燒的過程中，還需要對許多方面進(jìn)行監(jiān)控，例如：鍋爐設(shè)備中，風(fēng)粉因?yàn)榉峙洳痪瑢?dǎo)致部分區(qū)域形成還原性氛圍，水冷壁管受到快速的腐蝕，并形成結(jié)渣，或者使過熱器、再熱器的管壁溫度過高，為了減少鍋爐在運(yùn)行的過程中氧化氮代謝產(chǎn)物的排放，需要讓鍋爐在低過量的空氣中進(jìn)行作業(yè)。所以，首先要優(yōu)化鍋爐的燃燒過程，對各種影響因素進(jìn)行分析，讓鍋爐燃燒的效率得到優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的高效運(yùn)行。

一、鍋爐熱損失的控制

在鍋爐的各種熱損失中，只有兩項(xiàng)損失可以得到控制，一是排煙，二是燃料沒有得到完全燃燒。在鍋爐內(nèi)，燃料的燃燒受到過量空氣的直接影響，如果能夠?qū)L(fēng)粉的配比控制在一定的比例內(nèi)，鍋爐就能夠在在低過量的空氣中運(yùn)行，從而減少排煙過程中造成的熱損失，隨著排煙溫度有所降低，鍋爐的總熱損失也在減小，但是，空氣量的減少會讓燃燒的熱損失有所增加，所以對鍋爐燃燒的控制實(shí)際上就是將排煙的熱損失、送風(fēng)機(jī)的消耗和燃料不充分燃燒的損失進(jìn)行協(xié)調(diào)，要想使鍋爐設(shè)備獲得更好的燃燒效率，需要對配風(fēng)工況進(jìn)行優(yōu)化組織，對煙氣中的化學(xué)成分進(jìn)行精確的把握。

二、煙氣中氧含量的檢測

考慮到鍋爐整體的熱損失和過量空氣之間的關(guān)系，還有氧量的重要性，將氧量作為鍋爐燃燒過程中的重要控制參數(shù)是合理的。在鍋爐燃燒過程中產(chǎn)生的煙氣中，與二氧化碳相比，氧量還有比較顯著的優(yōu)點(diǎn)，及時(shí)鍋爐內(nèi)的燃料不同，但是如果在同等的過量空氣下，氧氣的變化較小，所以，無論燃燒的煤種如何變化，只要保證煙氣中的氧氣量足夠穩(wěn)定，就能夠保證鍋爐在穩(wěn)定的過量空氣下進(jìn)行燃燒。另外，煙道如果有漏風(fēng)的情況，就會對氧量的測量數(shù)據(jù)造成很大的影響，如果氧含量在3.5%，并且有5%的漏風(fēng)，所測的氧量值就是4.5%，所以要設(shè)置好氧量測點(diǎn)，為了避免漏風(fēng)引起的測量誤差，應(yīng)該將測點(diǎn)設(shè)置在爐壁的出口，但是該點(diǎn)的煙氣溫度過高，同時(shí)還伴隨大量的飛灰，加上煙氣的分層現(xiàn)象十分嚴(yán)重，想要得出準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)是十分困難的，所以測點(diǎn)只能設(shè)置在煙道的尾部，在大型的鍋爐中，煙道的截面通常設(shè)置的較大，所以煙氣無法進(jìn)行均勻的混合，從而造成分層現(xiàn)象，隨著時(shí)間的變化，鍋爐的燃燒效率就會日益減少。所以如果想測得精確的氧量樣品，就需要設(shè)置多個(gè)測點(diǎn)。據(jù)相關(guān)實(shí)驗(yàn)顯示，大型鍋爐需要在截面至少選取12個(gè)測點(diǎn)，才能夠測得較為精確的數(shù)據(jù)，而且，就算測得數(shù)據(jù)并不能代表鍋爐內(nèi)其他部分的氧量數(shù)據(jù)，所以無法確定是否有還原性的區(qū)域。

三、改進(jìn)煙氣的檢測方法

針對氣態(tài)氟化物而言，為了減少不銹鋼采樣管對其吸附作用，可以采用石英采樣管取代。石英采樣管由兩部分組成：一是內(nèi)部取樣管，一是保溫套管，兩管之間為真空狀態(tài)，由于石英采樣管的管徑比傳統(tǒng)的采樣管要小，所以煙氣的流速得到了提升，氣態(tài)氟就不過過多的依附在管壁內(nèi)。另外，石英管的真空空間能夠很好的防止管內(nèi)出現(xiàn)冷凝現(xiàn)象，同時(shí)，石英管還有一個(gè)最大的優(yōu)勢，就是在管內(nèi)吸附的氣態(tài)氟化物通過吸收液的沖洗，就能夠進(jìn)行等量的回收，從而能夠減少氣態(tài)氟的消耗。針對某大型鍋爐進(jìn)行監(jiān)測，對比了不銹鋼采樣管和石英采樣管對氟濃度的測定的影響。根據(jù)該表，可以看出，在相同的采樣環(huán)境下，石英采樣管更具備一定的優(yōu)勢，在其采樣結(jié)果中，有0.58mg/m3的煙氣為吸附態(tài)氟化物，占總量的15.76%。

表一 不同采樣管對氟濃度測定的影響

為了減少采樣管對氟化物的吸附作用，最佳的改良措施就是將皮管的長度縮短，當(dāng)采樣工作結(jié)束后，立刻使用吸收液和去離子水對其進(jìn)行清洗，將洗滌液和吸收液進(jìn)行混合，從而檢測氟化物的濃度。

針對測定的結(jié)果會出現(xiàn)一定的偏差，我們可以采用實(shí)驗(yàn)的方式，對其進(jìn)行分析，從而找出優(yōu)化的措施。經(jīng)結(jié)果表明，要想精確得到煙氣中的氟濃度，應(yīng)該保證抽氣流量在1.5～2L/min；采樣的實(shí)踐應(yīng)該控制在30～40min，如果小于30min就會導(dǎo)致測定結(jié)果的偏差。對于氟化物濃度的監(jiān)測，其測量的方法對其也有一定的影響，為了避免這種影響，可以選用標(biāo)準(zhǔn)加入法，其測定的結(jié)果就會變得更加精確。

四、對二氧化硫、氮氧化物等物質(zhì)的測定

在鍋爐煙氣的監(jiān)測當(dāng)中，對二氧化硫的檢測是最為關(guān)鍵的，因?yàn)樗臏y定結(jié)果能夠?qū)㈠仩t中煤種含硫量的高低和脫硫裝置的好壞直接反應(yīng)出來。在監(jiān)測的過程中應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)：

其一，在進(jìn)行現(xiàn)場勘測時(shí)，要將煙氣的測驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行矯正，并將各傳感器中的到期數(shù)據(jù)進(jìn)行更換。

其二，在監(jiān)測二氧化硫時(shí)，由于乳膠管對其的吸附力將強(qiáng)，所以導(dǎo)氣管不能直接使用乳膠管，而是應(yīng)該采用硅膠管進(jìn)行加熱。

其三，采用電位電解法來測定二氧化硫、氮氧化物以及一氧化碳的濃度平均值，不能夠?qū)⑺查g測量到的數(shù)值作為污染物排放的數(shù)據(jù)。

五、結(jié)束語

綜上所述，在對鍋爐煙氣進(jìn)行檢測的過程中，應(yīng)該對每個(gè)環(huán)節(jié)做到嚴(yán)格的質(zhì)量控制，運(yùn)用合理、先進(jìn)的手段獲得更加精確的數(shù)據(jù)，使鍋爐的運(yùn)行更加有效，是企業(yè)獲取更大的經(jīng)濟(jì)效益，才能更好的為環(huán)境管理出一份力。

參考文獻(xiàn)：

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篇8

關(guān)鍵詞：火電廠；環(huán)保設(shè)施；煙氣污染物排放；監(jiān)控系統(tǒng)

中圖分類號：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）10-0051-02

目前我國霧霾天氣漸趨嚴(yán)重，不僅妨礙人們正常生活和身體健康，同時(shí)也不利于社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展。為改善空氣質(zhì)量，構(gòu)建和諧社會，防治火電廠煙氣廢棄物排放造成的大氣污染是我國環(huán)境保護(hù)工作的重點(diǎn)。為此，國家相繼頒布了一系列法律、法規(guī)，不斷督促火電廠加強(qiáng)煙氣污染物排放監(jiān)控工作。環(huán)保設(shè)施和煙氣污染物排放監(jiān)控系統(tǒng)作為實(shí)現(xiàn)煙氣污染物排放情況全面監(jiān)測的必要手段，可以對火電廠環(huán)保設(shè)施運(yùn)行狀態(tài)和燃煤發(fā)電機(jī)組CO、SO2、NOX煙氣污染物排放濃度進(jìn)行在線實(shí)時(shí)監(jiān)控，進(jìn)而為火電廠“節(jié)能減排”工作提供技術(shù)支持，可謂責(zé)任重大。下面筆者主要就監(jiān)控系統(tǒng)的目標(biāo)、效益、技術(shù)、問題，對監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行探討研究。

1 監(jiān)控系統(tǒng)的目標(biāo)和組織方案

1.1 目標(biāo)內(nèi)容

環(huán)保設(shè)施和煙氣污染物排放監(jiān)控系統(tǒng)的主要目標(biāo)是，確保環(huán)保設(shè)施正常運(yùn)行，并實(shí)時(shí)將火電廠燃煤發(fā)電機(jī)組排放的氣態(tài)和顆粒污染物的排放量和排放濃度等相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸給監(jiān)督管理部門，以實(shí)現(xiàn)其對污染物排放的全面了解，進(jìn)一步提高監(jiān)督質(zhì)量。為確保數(shù)據(jù)的真實(shí)性、準(zhǔn)確性、客觀性、全面性，該系統(tǒng)內(nèi)部包含顆粒物監(jiān)測、氣態(tài)污染物監(jiān)測、煙氣參數(shù)監(jiān)測等一系列煙氣污染物排放監(jiān)測子系統(tǒng)，并煙氣循環(huán)流化床鍋爐機(jī)組、石灰石-石膏濕法脫硫機(jī)組及煙氣循環(huán)流化床脫硫機(jī)組等環(huán)保設(shè)施運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)，全面采集煙氣在線監(jiān)測（continuous emission monitoring system，CEMS）、機(jī)組和環(huán)保設(shè)施分散控制（distribution control system，DCS）數(shù)據(jù)。

1.2 總體方案

一般環(huán)保設(shè)施和煙氣污染物排放監(jiān)控系統(tǒng)會連接火電廠不同部門甚至多個(gè)火電廠。為更好落實(shí)監(jiān)控工作，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)的正確采集、實(shí)時(shí)傳輸和預(yù)警，該系統(tǒng)必須統(tǒng)一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)并規(guī)范系統(tǒng)功能，比如統(tǒng)一數(shù)據(jù)源，準(zhǔn)接入數(shù)據(jù)必須來自CEMS、DCS。以機(jī)組為單位進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時(shí)，為確保監(jiān)控機(jī)組能準(zhǔn)確反映環(huán)保設(shè)施實(shí)際運(yùn)行情況以及污染物排放的數(shù)量和濃度指標(biāo)，應(yīng)按照機(jī)組脫硫工藝、脫硝工藝具體設(shè)計(jì)接入?yún)?shù)。總體上，本監(jiān)控系統(tǒng)的方案思路是：建立專用調(diào)度網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行機(jī)組運(yùn)行參數(shù)、環(huán)保設(shè)施運(yùn)行參數(shù)、煙氣污染物排放參數(shù)集成傳輸，并利用互聯(lián)網(wǎng)平臺，將數(shù)據(jù)分析結(jié)果公布于眾。具體過程可分為數(shù)據(jù)采集和分析階段、數(shù)據(jù)處理與上傳階段、反饋階段，承載體是火電廠子站和中心站?；痣姀S子站主要負(fù)責(zé)本廠DCS、CEMS系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集，并按照系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸規(guī)約將已采集數(shù)據(jù)通過調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)傳輸至調(diào)度中心。中心站則主要負(fù)責(zé)將各子站傳輸過來的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行集成分析，建立綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，有效監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)動態(tài)和運(yùn)行情況。

2 監(jiān)控系統(tǒng)的效益分析

2.1 經(jīng)濟(jì)效益

環(huán)保設(shè)施和煙氣污染物排放監(jiān)控系統(tǒng)具有方法科學(xué)、手段先進(jìn)、監(jiān)督效率高等優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)效益明顯。從火電廠的角度看，運(yùn)行本系統(tǒng)一方面能夠大幅度降低排污費(fèi)用，另一方面能避免環(huán)保罰款。原因在于，安裝監(jiān)控系統(tǒng)之后，火電廠脫硫設(shè)施投運(yùn)率到達(dá)90%，脫硫率不斷遞升，SO2、NOX排放量每年減少數(shù)拾萬噸以上，排污繳費(fèi)相應(yīng)減少，因脫硫設(shè)施基礎(chǔ)投運(yùn)率和脫硝設(shè)施基礎(chǔ)投運(yùn)率低導(dǎo)致的硫化物、氮氧化物等廢棄物排放超標(biāo)問題得到解決，節(jié)省了一批環(huán)保罰款，提高了火電廠經(jīng)濟(jì)效益。從政府方面看，運(yùn)行本系統(tǒng)，一方面能在提高監(jiān)管質(zhì)量的同時(shí)降低監(jiān)管成本，節(jié)省現(xiàn)場監(jiān)測費(fèi)用、監(jiān)測人員的差旅費(fèi)用及其他相關(guān)費(fèi)用。另一方面由于硫化物排放減少，能夠彌補(bǔ)脫硫脫硝電價(jià)補(bǔ)貼費(fèi)用和污染治理投資，減輕國家財(cái)政負(fù)擔(dān)。

2.2 環(huán)境效益

通過運(yùn)行環(huán)保設(shè)施和煙氣污染物排放監(jiān)控系統(tǒng)，可以有效控制SO2、NOX等重度污染物排放量，改善環(huán)境質(zhì)量，促使火電廠不斷提高生產(chǎn)技術(shù)，走高效、節(jié)約、降耗、減排的優(yōu)質(zhì)發(fā)展道路。首先，進(jìn)行污染數(shù)據(jù)在線實(shí)時(shí)監(jiān)測，能夠使主管部門和環(huán)保行政部門全面掌握污染情況，清楚了解哪些地方有待改進(jìn)、哪些地方值得保持，督促火電廠消除問題癥結(jié)，做好環(huán)保工作。其次，進(jìn)行污染數(shù)據(jù)在線實(shí)時(shí)監(jiān)測，能夠使火電廠企業(yè)明確本單位煙氣污染物排放情況以及環(huán)保設(shè)施運(yùn)行情況，確保硫化物、氮氧化物等重污染物排放數(shù)量和濃度符合我國電廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)。最后，進(jìn)行污染物數(shù)據(jù)在線監(jiān)測可以促使火電廠提高燃煤發(fā)電機(jī)工作效率，完善環(huán)保設(shè)施建設(shè)。比如改進(jìn)脫硫設(shè)施，降低煙氣中的硫含量；改進(jìn)脫硝設(shè)施，降低煙氣中的氮含量；改進(jìn)除塵系統(tǒng)，解決煙氣濃度過大問題等等。監(jiān)控系統(tǒng)帶來的環(huán)境效益顯然可見。

2.3 社會效益

火電廠是高耗能、高污染行業(yè)，做好火電廠污染監(jiān)控工作可以提高火電廠“節(jié)能減排”工作效果，對其它行業(yè)起到帶頭示范作用，整體推動我國“節(jié)能減排”工作進(jìn)程。同時(shí)火電廠發(fā)電過程中排放的煙氣廢棄物是我國重要的環(huán)境污染源，實(shí)施監(jiān)控系統(tǒng)能夠減少煙氣、粉塵、顆粒物等廢棄物排放，為人們安居樂業(yè)、經(jīng)濟(jì)良性發(fā)展、社會整體和諧提供良好的環(huán)境空間。尤其現(xiàn)在隨著我國經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，環(huán)境問題日益嚴(yán)峻，霧霾天氣頻發(fā)，已嚴(yán)重影響我國人們的生活質(zhì)量。顯然加強(qiáng)火電廠環(huán)保設(shè)施和煙氣污染物排放監(jiān)控系統(tǒng)對社會進(jìn)步有長遠(yuǎn)影響。

3 監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)分析

火電廠環(huán)保設(shè)施和煙氣污染物排放監(jiān)控系統(tǒng)具有監(jiān)測數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性強(qiáng)、數(shù)據(jù)參數(shù)設(shè)計(jì)全面、安全性高、電力調(diào)度網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合以滿足多方需求等特點(diǎn)，其關(guān)鍵技術(shù)主要有三點(diǎn)。

3.1 二次系統(tǒng)安全防護(hù)技術(shù)

火電廠生產(chǎn)數(shù)據(jù)傳輸對網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性和保密性要求高，進(jìn)行二次系統(tǒng)防護(hù)是必然要求。通過網(wǎng)絡(luò)分層技術(shù)和單向傳輸安全隔離裝置可以有效實(shí)現(xiàn)電力數(shù)據(jù)的安全傳輸。網(wǎng)絡(luò)分層即電力調(diào)度專用網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)分層，其中電力調(diào)度專用網(wǎng)由于其穩(wěn)定性和安全性，可用于各項(xiàng)監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸、集成、統(tǒng)計(jì)分析；互聯(lián)網(wǎng)則是監(jiān)測結(jié)果的平臺，可接受政府環(huán)保部門及公眾的訪問。二者通過借助單向傳輸安全隔離裝置，實(shí)現(xiàn)對監(jiān)測數(shù)據(jù)的處理和隔離。該隔離裝置內(nèi)部的數(shù)據(jù)接收區(qū)與電力調(diào)度網(wǎng)相連，數(shù)據(jù)發(fā)送區(qū)與互聯(lián)網(wǎng)相連，對接收數(shù)據(jù)進(jìn)行特殊編碼排序之后單向發(fā)送到數(shù)據(jù)發(fā)送區(qū)，然后解碼并轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)上。

3.2 跨區(qū)域通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

火電廠要安裝數(shù)據(jù)采集接口機(jī)，負(fù)責(zé)本廠各個(gè)監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和存儲，并通過電力調(diào)度網(wǎng)將采集和中間存儲的電力數(shù)據(jù)按照統(tǒng)一的傳輸規(guī)約傳輸至調(diào)度中心。為更好進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，根據(jù)不同電網(wǎng)的區(qū)域調(diào)度范圍構(gòu)建通信鏈路，實(shí)現(xiàn)跨區(qū)域通訊。不同調(diào)度區(qū)域可通過國家電網(wǎng)專用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)互相傳遞。

3.3 加強(qiáng)脫硫系統(tǒng)和機(jī)組環(huán)保排序技術(shù)

環(huán)保設(shè)施和煙氣污染物排放監(jiān)控系統(tǒng)針對不同脫硫工藝，分別制定數(shù)據(jù)參數(shù)，實(shí)時(shí)采集脫硫系統(tǒng)、脫硝系統(tǒng)等環(huán)保設(shè)施運(yùn)行數(shù)據(jù)和硫化物及氮氧化物等煙氣污染物排放數(shù)量和濃度數(shù)據(jù)，結(jié)合各項(xiàng)參數(shù)判斷環(huán)保設(shè)施運(yùn)行現(xiàn)況，以進(jìn)行環(huán)保排序。

4 監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用中的問題

4.1 系統(tǒng)投運(yùn)率不高

我國火電廠燃用煤質(zhì)較差、煙氣濕度大、腐蝕性強(qiáng)、煙塵含量高，監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)用環(huán)境惡劣，監(jiān)控設(shè)備有時(shí)難以正常運(yùn)作，故障頻發(fā)。且監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備基本由光化學(xué)儀器構(gòu)成，零件、備件多依賴進(jìn)口，因此，設(shè)備一旦出現(xiàn)問題，很難得到及時(shí)維修。這就導(dǎo)致系統(tǒng)投運(yùn)率較低。

4.2 系統(tǒng)維護(hù)專業(yè)水平低

在線監(jiān)測儀器由于其技術(shù)含量較高，往往需要專業(yè)維護(hù)人員。但火電廠環(huán)保人員尚不完全具備專業(yè)維護(hù)知識，維護(hù)質(zhì)量不高。比如，在線監(jiān)測儀器中的光化學(xué)儀器維護(hù)時(shí)，若缺乏相關(guān)專業(yè)知識，很容易造成量程和零點(diǎn)的漂移問題。

5 結(jié)語

綜上分析環(huán)保設(shè)施和煙氣污染物排放監(jiān)控系統(tǒng)的工作目標(biāo)、效益、技術(shù)等方面，該系統(tǒng)的實(shí)用價(jià)值得以凸顯?；痣姀S安裝本系統(tǒng)不僅能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控環(huán)保設(shè)施運(yùn)行情況和煙氣污染物排放情況，為“節(jié)能減排”工作提供技術(shù)支持和理論依據(jù)；同時(shí)能夠極大改善我國空氣質(zhì)量，進(jìn)一步落實(shí)大氣污染防治政策。通過實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)、實(shí)施電力網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)分層管理，將發(fā)電公司、環(huán)境行政保護(hù)部門、電網(wǎng)公司等多方角色納入環(huán)保設(shè)施和煙氣污染物排放的日常監(jiān)督之中，既強(qiáng)化了環(huán)境監(jiān)督力度，又促使我國火電廠提高生產(chǎn)技術(shù)，整體推進(jìn)我國環(huán)保事業(yè)發(fā)展。

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篇9

[關(guān)鍵詞]工況自動監(jiān)控；電廠工況；工況在線監(jiān)測；自動監(jiān)控系統(tǒng)

[中圖分類號]TP277[文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A

1引言

保護(hù)環(huán)境是我國的基本國策，“十二五”期間，國家將主要污染物排放總量顯著減少作為經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的約束性指標(biāo)，著力解決突出環(huán)境問題，加快資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會建設(shè)。2011年，國務(wù)院了《關(guān)于加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)重點(diǎn)工作的意見》，明確提出要全面提高環(huán)境監(jiān)督管理水平的要求，實(shí)現(xiàn)由“點(diǎn)末端監(jiān)控”向“全過程監(jiān)控”的轉(zhuǎn)變。按照這一要求，為了全面掌握污染物排放當(dāng)量、設(shè)施運(yùn)行狀態(tài)、污染物排放監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的真實(shí)性，必須對電廠污染物排放自動監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行完善升級，開展工況監(jiān)控，在現(xiàn)有末端監(jiān)控的基礎(chǔ)上，擴(kuò)展到生產(chǎn)設(shè)施、污染治理設(shè)施運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)污染治理設(shè)施運(yùn)行狀態(tài)分析、排放數(shù)據(jù)真實(shí)性判定。

本文給出了一種燃煤電廠工況自動監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路和實(shí)現(xiàn)方法，該系統(tǒng)基于環(huán)保部門VPN專網(wǎng)，能夠有效實(shí)現(xiàn)對燃煤電廠治污設(shè)施運(yùn)行情況的全過程監(jiān)管。

2系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)概述

2.1技術(shù)路線

2.1.1系統(tǒng)采用多層體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，綜合采用XML技術(shù)、.NET Framework組件、 Web開發(fā)模型及Visual C++語言進(jìn)行開發(fā)。

2.1.2數(shù)據(jù)庫采用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫用于存儲電廠每個(gè)工藝過程點(diǎn)的數(shù)據(jù)，提供清晰、精確的操作情況畫面，用戶既可瀏覽工廠當(dāng)前的生產(chǎn)情況，也可回顧過去的生產(chǎn)情況。關(guān)系型數(shù)據(jù)庫用來存儲歷史數(shù)據(jù)和均值數(shù)據(jù)，以便實(shí)現(xiàn)統(tǒng)計(jì)、分析、報(bào)表、輔助決策等功能。

2.1.3采用監(jiān)控組態(tài)化軟件進(jìn)行現(xiàn)場工況的流程設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)展現(xiàn)。

2.1.4現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集單元分別接入現(xiàn)場DCS（Distributed Control System，分布式控制系統(tǒng)）、CEMS（Continuous Emission Monitoring System，煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)）、FGD（Flue gas desulfurization，煙氣脫硫）等系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場工況數(shù)據(jù)采集，并通過隔離網(wǎng)閘實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的單向傳輸，確保生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)的安全。

2.1.5脫硫及脫硝裝置關(guān)鍵參數(shù)如旁路擋板開度、石灰石（補(bǔ)充）漿液泵電流、增加風(fēng)機(jī)電流、循環(huán)漿液泵電流等通過現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集單元直接從采集傳感器獲取，確保數(shù)據(jù)的真實(shí)性。

2.1.6工況監(jiān)控單元與環(huán)境監(jiān)控中心通信服務(wù)器之間交互通訊流程和數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)遵循HJ/T212-2005《污染源在線自動監(jiān)控（監(jiān)測）系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)》，采用TCP方式進(jìn)行通訊。

2.2系統(tǒng)總體架構(gòu)

系統(tǒng)總體分四層：采集層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)層和應(yīng)用層，如圖1。

采集層位于電廠端，由相關(guān)硬件和軟件組成，主要負(fù)責(zé)工況數(shù)據(jù)采集、本地存儲和轉(zhuǎn)發(fā)、補(bǔ)發(fā)、重發(fā)。

網(wǎng)絡(luò)層位于電廠端和區(qū)域環(huán)境監(jiān)控中心之間，由網(wǎng)絡(luò)通信模塊組成，負(fù)責(zé)工況數(shù)據(jù)發(fā)送及監(jiān)控中心接收。

數(shù)據(jù)層位于區(qū)域環(huán)境監(jiān)控中心，由實(shí)時(shí)工況數(shù)據(jù)庫和分析數(shù)據(jù)庫組成，主要負(fù)責(zé)工況數(shù)據(jù)的統(tǒng)一存儲。

應(yīng)用層位于區(qū)域環(huán)境監(jiān)控中心，為最終用戶提供一系列的功能模塊，包括實(shí)時(shí)工況監(jiān)控，工況報(bào)警，工況數(shù)據(jù)分析、統(tǒng)計(jì)，環(huán)保執(zhí)法、總量核算、排污統(tǒng)計(jì)等數(shù)據(jù)應(yīng)用。

2.3系統(tǒng)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)

電廠工況自動監(jiān)控系統(tǒng)依托于環(huán)保VPN專網(wǎng)，主要由工況現(xiàn)場系統(tǒng)和監(jiān)控中心應(yīng)用系統(tǒng)平臺兩部分組成，如圖2。

工況現(xiàn)場系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集單元、通信服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)等組成。數(shù)據(jù)采集單元通過網(wǎng)閘與現(xiàn)場生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)DCS、CEMS、FGD等系統(tǒng)相連，采集生產(chǎn)過程有關(guān)數(shù)據(jù)；通過AI、DI接口直接與現(xiàn)場治污設(shè)施數(shù)據(jù)采集傳感器相連，采集主要的污染數(shù)據(jù)與治理設(shè)施狀態(tài)數(shù)據(jù)。通信服務(wù)器，一方面通過環(huán)保VPN專網(wǎng)與中心系統(tǒng)相連，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)的傳輸；另一方面，存儲和管理本地采集數(shù)據(jù)。

監(jiān)控中心應(yīng)用系統(tǒng)平臺主要由實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、關(guān)系數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、通信服務(wù)器、業(yè)務(wù)工作站等組成。

3電廠端系統(tǒng)設(shè)計(jì)

電廠端主要安裝工況現(xiàn)場采集系統(tǒng)，該系統(tǒng)關(guān)鍵任務(wù)之一是采集電廠工況數(shù)據(jù)，并將工況數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到監(jiān)控中心。主要由網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、單向物理隔離網(wǎng)閘、數(shù)據(jù)采集單元、通訊服務(wù)器等組成。

數(shù)據(jù)采集單元，實(shí)現(xiàn)工況數(shù)據(jù)的采集、處理和本地存儲管理；采用嵌入式設(shè)計(jì)，具有1個(gè)10/100M以太網(wǎng)接口，可擴(kuò)展的模擬量和開關(guān)量接口（標(biāo)配8DI、16AI）。系統(tǒng)通過以太網(wǎng)口經(jīng)過單向隔離網(wǎng)閘接入電廠生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)DCS、CEMS、FGD等系統(tǒng)，采用OPC（Object Linking and Embeding（OLE）for Process Control，用于過程控制的（OLE）和MODBUS（注：一種串行通信協(xié)議）等主流數(shù)據(jù)采集協(xié)議獲得生產(chǎn)過程各工況數(shù)據(jù)；通過模擬量和開關(guān)量接口直接從傳感器采集治污設(shè)施關(guān)鍵參數(shù)，確保數(shù)據(jù)的真實(shí)性。

通信服務(wù)器，負(fù)責(zé)現(xiàn)場工況管理和監(jiān)控中心平臺通訊，將工況數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)監(jiān)控中心平臺，其系統(tǒng)功能如圖3。

4監(jiān)控中心應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)

監(jiān)控中心系統(tǒng)主要由實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、關(guān)系數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、通信服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器、業(yè)務(wù)工作站等組成。其應(yīng)用系統(tǒng)軟件主要實(shí)現(xiàn)以下功能：

4.1實(shí)時(shí)工況監(jiān)控

實(shí)時(shí)工況監(jiān)控采用工藝流程圖的方式對電廠各發(fā)電機(jī)組的生產(chǎn)控制系統(tǒng)、治污設(shè)施控制系統(tǒng)、污染源在線監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，監(jiān)控的排污數(shù)據(jù)、狀態(tài)數(shù)據(jù)、過程數(shù)據(jù)每10秒鐘（刷新時(shí)間可定義1-3600S）刷新一次，并可查詢、統(tǒng)計(jì)監(jiān)測參數(shù)任意時(shí)間段內(nèi)的變化趨勢，支持將多個(gè)監(jiān)測參數(shù)組合進(jìn)行對比、分析。

4.2工況數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析

工況數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析主要是依據(jù)實(shí)現(xiàn)定義的分析模型，對電廠工況進(jìn)行綜合分析，判斷發(fā)電機(jī)組、治污設(shè)施的運(yùn)行情況是否正常、污染源監(jiān)測數(shù)據(jù)是否可靠，及時(shí)發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)組生產(chǎn)過程、治污設(shè)施、監(jiān)測系統(tǒng)可能存在的異常情況（偷排、治污設(shè)施假運(yùn)行等）。

工況驗(yàn)證分析是基于中心工況過程數(shù)據(jù)庫中存儲的工況數(shù)據(jù)做分析驗(yàn)證，主要提供實(shí)時(shí)工況數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析，實(shí)時(shí)工況數(shù)據(jù)超限分析，實(shí)時(shí)模型計(jì)算分析、與現(xiàn)有污染源自動監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行一致性判斷。

4.2.1實(shí)時(shí)工況數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析

在工況治理設(shè)施運(yùn)行時(shí)，許多工況參數(shù)是相互關(guān)聯(lián)的。各工況數(shù)據(jù)之間存在或松或緊的關(guān)聯(lián)關(guān)系，當(dāng)其中某個(gè)工況數(shù)據(jù)變化時(shí)，與之相關(guān)聯(lián)的工況數(shù)據(jù)都會跟著變化。如：煙氣流量分析、煙氣溫度分析、SO2濃度分析、旁路擋板門工況分析、增壓風(fēng)機(jī)工況分析等。例如，煙氣流量分析，相關(guān)參數(shù)包括：煙囪流量、FGD出口流量、FGD入口流量，根據(jù)FGD入口和出口流量判定煙囪的流量。

4.2.2實(shí)時(shí)工況數(shù)據(jù)超限分析

對工況（單個(gè)或組合）參數(shù)的超限分析，并判斷工況運(yùn)行是否正常，數(shù)值有否超標(biāo)。

通過分析脫硫及脫硝系統(tǒng)的關(guān)鍵參數(shù)，如：吸收塔PH值、脫硫效率、CEMS監(jiān)測二氧化硫濃度、CEMS監(jiān)測煙氣溫度與原煙氣溫度差等，確定其正常數(shù)值范圍，并建立超限表達(dá)式，由分析引擎實(shí)時(shí)分析和記錄。依據(jù)這些參數(shù)超限分析，可以對設(shè)施運(yùn)行好壞做出判定，也能對可能存在的設(shè)備故障及參數(shù)造假做出可能性判斷。

4.2.3實(shí)時(shí)模型計(jì)算分析

在實(shí)時(shí)工況數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析及實(shí)時(shí)工況數(shù)據(jù)超限分析的基礎(chǔ)上，將一組判斷治污設(shè)施運(yùn)行的表達(dá)式，依據(jù)一定的規(guī)則順序組成模型。

例如，應(yīng)用工況數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)和工況數(shù)據(jù)超限兩種手段來組合分析旁路擋板信號故障及人為造假情況。首先根據(jù)增壓風(fēng)機(jī)的電流及動葉開度與機(jī)組負(fù)荷、引風(fēng)機(jī)電流直接的線性關(guān)系分析；其次分析根據(jù)凈煙氣流量是否跟機(jī)組總送風(fēng)量、原煙氣流量、CEMS監(jiān)測煙氣流量是否也呈線性關(guān)系；最后分析CEMS監(jiān)測煙氣溫度與原煙氣溫度差是否超限、CEMS監(jiān)測煙氣壓力與原煙氣壓力差是否超限等。當(dāng)上述規(guī)則有一條以上出現(xiàn)異常時(shí)，可懷疑旁擋板信號故障及人為造假情況，異常規(guī)則越多，懷疑的可能性越大。

4.2.4與現(xiàn)有污染源自動監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行一致性判斷

將工況監(jiān)控系統(tǒng)中的電廠和污染源自動監(jiān)控系統(tǒng)中的電廠自動監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行一一對應(yīng)關(guān)聯(lián)，通過數(shù)據(jù)誤差分析對污染源監(jiān)測系統(tǒng)接收到的數(shù)據(jù)真實(shí)性進(jìn)行評估。

4.3工況報(bào)警

工況報(bào)警主要是根據(jù)工況數(shù)據(jù)內(nèi)部邏輯關(guān)系，定義報(bào)警規(guī)則，系統(tǒng)根據(jù)報(bào)警規(guī)則，自動產(chǎn)生報(bào)警信息，報(bào)警信息通過短信平臺、報(bào)警值守系統(tǒng)向省（市）環(huán)保部門、運(yùn)營商、電廠管理部門發(fā)出報(bào)警信息，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，解決問題。

4.4數(shù)據(jù)查詢

數(shù)據(jù)查詢主要針對采集的排污數(shù)據(jù)、狀態(tài)數(shù)據(jù)、過程數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合查詢。為方便監(jiān)測數(shù)據(jù)的查詢，系統(tǒng)提供按時(shí)間段、按電廠/機(jī)組、按監(jiān)測參數(shù)、按工業(yè)處理流程方法等多種查詢條件，查詢出的信息，可按表格或圖形方式顯示，并可將數(shù)據(jù)導(dǎo)出成常用的格式（如EXCEL等）。

4.5統(tǒng)計(jì)報(bào)表

統(tǒng)計(jì)報(bào)表功能可以按日、月、季、年等方式統(tǒng)計(jì)出該時(shí)間段內(nèi)的數(shù)據(jù)，形成報(bào)表并可以導(dǎo)出打印。便于進(jìn)行相關(guān)的統(tǒng)計(jì)業(yè)務(wù)，并為決策提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

4.6運(yùn)行情況管理

4.6.1運(yùn)行情況統(tǒng)計(jì)

運(yùn)行情況統(tǒng)計(jì)通過結(jié)合重點(diǎn)污染源值班管理系統(tǒng)的相關(guān)信息，統(tǒng)計(jì)電廠各發(fā)電機(jī)組生產(chǎn)設(shè)備、治污設(shè)施、監(jiān)測設(shè)備的運(yùn)行情況。系統(tǒng)可根據(jù)值班管理系統(tǒng)排除已上報(bào)的停運(yùn)、檢修、故障的發(fā)電機(jī)組。

4.6.2數(shù)據(jù)上傳情況統(tǒng)計(jì)

數(shù)據(jù)上傳情況統(tǒng)計(jì)主要是根據(jù)監(jiān)測的過程數(shù)據(jù)、狀態(tài)數(shù)據(jù)、排污數(shù)據(jù)的上傳頻率統(tǒng)計(jì)各電廠的數(shù)據(jù)整體上傳情況，整體把握工況在線監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集情況。

4.6.3工況核定

工況核定主要是對治污設(shè)施的投運(yùn)、停運(yùn)做人為的核定，為之后的核定總量提供更加精確的數(shù)據(jù)。

工況參數(shù)在經(jīng)過規(guī)則的判定時(shí)分為兩種情況：系統(tǒng)判斷規(guī)則能準(zhǔn)確地判斷治污設(shè)施的起停；而參數(shù)判斷規(guī)則在判斷后，還需要對工況參數(shù)報(bào)警做人為的核準(zhǔn)。工況核定是一個(gè)工具，可以對各種工況作有效和無效性核定，而無論是哪種報(bào)警在核實(shí)真實(shí)情況后也都可以重新做修正。

在有了準(zhǔn)確的核定后，對治污設(shè)施的各類數(shù)據(jù)才能精確的統(tǒng)計(jì)，如：享受脫硫電價(jià)的發(fā)電量，就需要統(tǒng)計(jì)在脫硫正常投運(yùn)下機(jī)組所發(fā)電量的總和。

4.6.4工況數(shù)據(jù)審核

審核主要是對工況數(shù)據(jù)的有效性進(jìn)行確認(rèn)。系統(tǒng)根據(jù)各項(xiàng)監(jiān)測參數(shù)的上下限、關(guān)聯(lián)規(guī)則進(jìn)行自動核定，對于超出上下限制或經(jīng)過關(guān)聯(lián)規(guī)則檢查發(fā)現(xiàn)問題的監(jiān)測數(shù)據(jù)給予醒目的提示（通過顏色區(qū)別等），監(jiān)控中心工作人員重點(diǎn)核對有問題的監(jiān)測參數(shù)，并進(jìn)行相應(yīng)的處理，并由工作人員確認(rèn)監(jiān)測的數(shù)據(jù)是否有效。

4.6.5總量核定

總量核對主要依據(jù)過程數(shù)據(jù)、狀態(tài)數(shù)據(jù)對SO2等污染物數(shù)據(jù)的總量進(jìn)行核定。污染物總量的計(jì)算先根據(jù)在線監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測數(shù)據(jù)（如S02）進(jìn)行分時(shí)段匯總，然后根據(jù)過程數(shù)據(jù)、狀態(tài)數(shù)據(jù)運(yùn)行中的異常情況，綜合分析各時(shí)段污染源總量數(shù)據(jù)的可靠性，對于可疑或不可靠的數(shù)據(jù)，進(jìn)行人工確定。

4.7工況設(shè)置

4.7.1工藝流程定義

工業(yè)流程定義主要是根據(jù)各電廠每個(gè)機(jī)組的脫硫脫硝處理技術(shù)來繪制其處理工藝流程圖，包括生產(chǎn)控制部分、治污處理部分、在線監(jiān)控部分。工藝流程圖的各組成設(shè)備及處理流程方向以圖片控件、流程線控件來表示，由用戶通過拖拽控件完成工藝流程圖的繪制。

在定義工藝流程圖的各組成設(shè)備時(shí)，可同時(shí)對該設(shè)備對應(yīng)的監(jiān)控參數(shù)進(jìn)行定義，并設(shè)置監(jiān)控參數(shù)的單位、上下限值等。

4.7.2關(guān)聯(lián)規(guī)則定義

關(guān)聯(lián)規(guī)則定義主要是根據(jù)處理工藝的不同構(gòu)建過程數(shù)據(jù)、狀態(tài)數(shù)據(jù)、排污數(shù)據(jù)的相互校驗(yàn)關(guān)系統(tǒng)，為數(shù)據(jù)的工況分析提供依據(jù)。

關(guān)聯(lián)規(guī)則的定義通過數(shù)據(jù)公式、邏輯關(guān)系進(jìn)行定義。

4.7.3采集參數(shù)設(shè)置

采集參數(shù)設(shè)置主要根據(jù)電廠的脫硫、脫銷處理工藝進(jìn)行監(jiān)測參數(shù)的定義，主要包括生產(chǎn)過程、治污設(shè)施的各項(xiàng)參數(shù)定義（含監(jiān)測參數(shù)的單位等）。

4.7.4通訊參數(shù)設(shè)置

通訊參數(shù)設(shè)置主要用于定義平臺軟件與前端工況數(shù)據(jù)采集設(shè)備通訊過程中使用的相關(guān)參數(shù)。

4.8遠(yuǎn)程控制

遠(yuǎn)程控制主要是對前端工況數(shù)據(jù)采集設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程管理，包括遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)定、遠(yuǎn)程重啟設(shè)備、遠(yuǎn)程時(shí)鐘設(shè)置、遠(yuǎn)程校時(shí)、監(jiān)測參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)補(bǔ)調(diào)等功能。

5結(jié)論

本文給出的電廠工況自動監(jiān)控系統(tǒng)，通過在上網(wǎng)電廠治理設(shè)施生產(chǎn)控制單元中選取與環(huán)保監(jiān)管相關(guān)的工況過程數(shù)據(jù)，對設(shè)施的運(yùn)行過程和運(yùn)行結(jié)果進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)了“點(diǎn)末端監(jiān)控”到“全過程監(jiān)控”的轉(zhuǎn)變。進(jìn)一步完善了環(huán)境自動監(jiān)控系統(tǒng)功能，實(shí)現(xiàn)電廠污染防治全過程自動監(jiān)控，提升監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)全面分析、邏輯印證和應(yīng)用能力，準(zhǔn)確反映電廠實(shí)際排污情況，科學(xué)核算主要污染物排放量，為上網(wǎng)電廠排污費(fèi)征收核定、脫硫脫硝電價(jià)核算、污染減排和環(huán)境管理提供準(zhǔn)確可靠依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]周婧，劉橋.火力發(fā)電廠煙氣自動監(jiān)測系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)[J].電力科學(xué)與技術(shù)學(xué)報(bào).2007（3）：76-80.

篇10

關(guān)鍵詞：熱濕法CEMS特點(diǎn)；免維護(hù)；測量準(zhǔn)確度高

1 預(yù)處理比較

傳統(tǒng)的基于直接抽取法測量的煙氣分析系統(tǒng)，在預(yù)處理設(shè)計(jì)中均包含“冷凝除水”部分，其之所以要對高溫、高腐蝕性的煙氣進(jìn)行冷凝操作，設(shè)計(jì)冷凝器、蠕動泵等大量復(fù)雜預(yù)處理部件，主要是源于其分析儀表光學(xué)部件設(shè)計(jì)無法實(shí)現(xiàn)高溫測量，且其采用的紅外吸收測量技術(shù)易受水氣成分的干擾，必須冷凝除水，不能直接測量原始煙氣。

熱濕法CEMS系統(tǒng)采用了紫外光譜吸收技術(shù)和光纖連接技術(shù)，由于水分子在紫外波段沒有吸收，分析儀不受水氣成分的干擾，而高溫紫外光纖的應(yīng)用，使預(yù)處理氣路與分析儀表徹底分離，系統(tǒng)只需對氣路進(jìn)行全程伴熱，即可實(shí)現(xiàn)高溫原煙氣直接測量，無須任何冷凝除水設(shè)備。

熱濕法CEMS系統(tǒng)的預(yù)處理技術(shù)為抽取式全程伴熱，即煙氣從監(jiān)測管道抽出后，通過保溫伴熱處理，始終維持其高于露點(diǎn)的溫度，直至分析完成，相對于傳統(tǒng)的熱管抽取法其具有如下顯著的技術(shù)優(yōu)勢：

一是徹底省去了各種復(fù)雜的冷凝預(yù)處理設(shè)備和排水裝置，煙氣經(jīng)過簡單流路即可完成分析，極大的降低了預(yù)處理故障幾率，維護(hù)量很小。

二是徹底消除了由于酸氣冷凝帶來的系統(tǒng)腐蝕和結(jié)晶堵塞問題，系統(tǒng)使用壽命更長，運(yùn)行更可靠。

三是徹底避免了測量水溶性較強(qiáng)的SO2時(shí)存在的水溶解損失，測量精度更高。

2 分析儀表比較

2.1 SO2/NOX 測量原理

儀表光源發(fā)出的紫外光匯聚進(jìn)入光纖，通過光纖傳輸?shù)綔y量室，當(dāng)樣氣通過測量室時(shí)將在特定波段吸收紫外線能量，被吸收后的光束通過光纖傳輸?shù)焦庾V儀，在光譜儀內(nèi)部經(jīng)過光柵分光，由二極管陣列檢測器將分光后的光信號轉(zhuǎn)換為電信號，獲得氣體的連續(xù)吸收光譜信息，最后利用化學(xué)計(jì)量學(xué)算法（DOAS）實(shí)現(xiàn)氣體濃度的測量。

2.2 O2測量原理

熱濕法CEMS系統(tǒng)選用的ZrO-100氧氣分析儀采用氧化鋯法測量煙氣中濕氧含量，其傳感部分采用了Honeywell的KGZ10動態(tài)氧化鋯傳感器。

在熱濕法CEMS系統(tǒng)內(nèi)，氧化鋯傳感器安裝在預(yù)處理氣路中，位于恒溫加熱箱內(nèi)，由于樣氣之前已經(jīng)經(jīng)過粉塵過濾和全程恒溫伴熱，可有效保護(hù)氧化鋯不受粉塵和液態(tài)水的影響，從而使ZrO-100相對于傳統(tǒng)的在位式氧化鋯分析儀在使用壽命上大大延長。

2.3 核心技術(shù)及部件

2.3.1 紫外差分吸收光譜測量技術(shù)（DOAS）

紫外差分吸收光譜技術(shù)是國家環(huán)保部及美國環(huán)境保護(hù)組織（USEPA）推薦的一種成熟、可靠的氣態(tài)污染物濃度測量方法，通過對連續(xù)光譜數(shù)據(jù)的處理得到氣體濃度。

由于光譜吸收信息依據(jù)的是光能量的變化，而除了氣體吸收外，粉塵散射、光路漂移、光源波動等因素同樣會引起光強(qiáng)變化，因此傳統(tǒng)的測量技術(shù)極易受到這些背景因素的干擾。

DOAS的優(yōu)勢在于，其把氣體吸收光譜分解為快變和慢變兩部分，其中快變部分只與被測氣體的屬性相關(guān)，而由于粉塵散射等背景因素造成的光譜變化只能表現(xiàn)為光譜中的慢變部分，這樣通過分離去除測量光譜中的慢變部分就能夠去除背景環(huán)境因素對氣體濃度分析的影響，從而實(shí)現(xiàn)高精度和強(qiáng)抗干擾能力的測量。

2.3.2 高分辨率、低溫漂全固化光纖光譜儀

紫外光譜氣體分析儀采用了光電二極管陣列的全固化光纖光譜儀，并且為了降低雜散光、提高短波紫外響應(yīng)能力和光譜分辨率，專門設(shè)計(jì)了高性能凹面光柵。來自光纖的紫外/可見光經(jīng)狹縫進(jìn)入光譜儀入射到凹面光柵上，經(jīng)凹面光柵匯聚和分光后反射到光電二極管陣列，光電二極管陣列將光信號轉(zhuǎn)換為電信號。與傳統(tǒng)掃描型光譜儀相比，該全固化光纖光譜儀具有：可瞬間采集光譜，從而適用于脈沖光源，如氙燈；無運(yùn)動部件，可靠性高；通過光纖耦入測量光束，模塊化程度高，提高了生產(chǎn)、維護(hù)的便利性。

紫外光譜氣體分析儀通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、采用波長漂移補(bǔ)償算法、選擇低溫度膨脹系數(shù)材料，使光譜儀具備了高波長分辨率和重復(fù)性（

2.3.3 高性能光纖耦合光源

光源是系統(tǒng)的重要組成部分，在線氣體分析系統(tǒng)通常要求光源使用壽命長、預(yù)熱時(shí)間短、光譜和能量穩(wěn)定性高。傳統(tǒng)紫外/可見光度計(jì)存在使用壽命短（只有數(shù)百到數(shù)千小時(shí)）、預(yù)熱時(shí)間長等缺點(diǎn)，這些缺點(diǎn)制約了其在在線氣體分析中的應(yīng)用。

紫外光譜氣體分析儀采用脈沖氙燈作為光源，脈沖氙燈屬于冷光源，其壽命可達(dá)109次，按照每秒打燈測量3次的方式計(jì)算，其壽命可達(dá)10年，并且無須預(yù)熱，完全滿足在線氣體分析應(yīng)用要求；紫外光譜儀通過高穩(wěn)定性的高壓（1000V以上）電源設(shè)計(jì)、良好屏蔽性能的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使光譜和能量具備充分的穩(wěn)定性，并有效屏蔽了脈沖電流導(dǎo)致的電磁輻射。

2.3.4 強(qiáng)工況適應(yīng)能力的光纖耦合測量室

在環(huán)保煙氣在線監(jiān)測應(yīng)用中，過程氣體腐蝕性很強(qiáng)，熱濕法CEMS系統(tǒng)采用全程伴熱的預(yù)處理技術(shù)避免任何的冷凝析出與腐蝕，但同時(shí)對處于樣氣流路中的測量室提出了相當(dāng)高的要求。紫外光譜氣體分析儀通過出色的光學(xué)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及采用特殊加工工藝很好地解決了大溫度和壓力變化下的光路穩(wěn)定性問題以及光學(xué)部件和結(jié)構(gòu)部件結(jié)合部在高溫、高壓下的密封性問題。

3 技術(shù)對比表（與傳統(tǒng)紅外抽取系統(tǒng)）

參考文獻(xiàn)