CN102589613A

CN102589613A - 一种燃煤可吸入颗粒物及重金属联合脱除的远程监控系统

Info

Publication number: CN102589613A
Application number: CN2012100185507A
Authority: CN
Inventors: 刁永发; 邹钺; 王龙杰
Original assignee: Donghua University
Current assignee: Donghua University
Priority date: 2012-01-20
Filing date: 2012-01-20
Publication date: 2012-07-18
Anticipated expiration: 2032-01-20
Also published as: CN102589613B

Abstract

本发明涉及一种燃煤可吸入颗粒物及重金属联合脱除的远程监控系统，包括：设置在干法联合脱除燃煤烟气可吸入颗粒物及重金属的净化系统及设备上的数字化测试仪器；与所述数字化测试仪器通过信号线相连的CFP模块；与所述CFP模块相连的测试模块；与所述测试模块通过局域网相连的计算机。本发明可以避免与有毒有害物质可吸入颗粒物及重金属汞的直接接触，而且可以进行数字化远程监控，数据分析与处理比较方便。

Description

一种燃煤可吸入颗粒物及重金属联合脱除的远程监控系统

技术领域

本发明涉及燃煤烟气净化智能监控领域，特别是涉及一种燃煤可吸入颗粒物及重金属联合脱除的远程监控系统。

背景技术

重金属汞作为一种非常重要的全球性污染物而备受关注，即使是在浓度非常低的情况下，它对人类和野生动植物都有相当大的毒性，大气环境中汞的来源除一部分来自天然排放外(例如火山活动和矿藏释放)外，很大一部分来自人为活动，其中煤燃烧所释放的汞就占有较大的比例(30％以上)。由于我国煤炭占能源结构比例比较大，所以燃煤烟气中除了燃煤可吸入颗粒物外，汞污染问题更加突出，对人类健康和环境有明显危害，汞及其化合物可通过呼吸道、皮肤和消化道等不同途径侵入人体，造成神经性中毒和深部组织病变，而且汞毒性具有积累性，往往需几年或者十几年才有所表现，所以在科学实验和工程实践对可吸入颗粒物及汞的脱除过程中，应尽量避免与脱除设备的近距离接触，使操作、监控系统与烟气治理设备在空间上进行分离。这就需要自动监控体系和远距离的信号传输体系，使操作员在远距离进行数据监控和数据分享，减少与有毒有害物质的近距离接触，并且便于数据的收集和整理。

LabVIEW是目前唯一的编译型图形化编程语言，以计算机作为仪器的硬件支撑，充分利用计算机的运算、存储、调用、显示及文件管理等功能，把传统仪器的专业化功能软件化，使之与计算机融为一体，这样便构成了一台从外观到功能都与传统仪器完全相同，同时又充分享用了计算机资源的仪器系统。传统仪器通常由信号采集、信号分析和信号输出三部分组成。虚拟仪器同样可以划分为数据采集、数据分析处理和结果显示三大功能模块。虚拟仪器系统是由计算机、硬件平台和应用软件组成的。从构成方式，则有以数据采集卡(DAQ)和信号调理电路组成的PC-DAQ测试系统，以GPIB、VXI、串行总线和现场总线等标准总线仪器为硬件组成的GPIB系统、VXI系统、串行总线系统、现场总线系统等。目前通常采用的方法是在计算机上插入数据采集卡，用软件进行信号分析处理并在计算机屏幕上生成仪器面板。

虚拟仪器在国外的应用相当普及，例如美国大学的机械系和电子系，凡是涉及到测试和控制的工作都在使用LabVIEW进行编程。虚拟仪器已在超大规模集成电路测试，现代家用电器测试以及军事、航天、工厂测试等领域得到广泛应用。

由于诸多原因，虚拟仪器进入我国的时间较晚，从事虚拟仪器研究和开发的科研单位数量也很少，对于实验室自动控制的概念相对落后。尤其对大型电站燃煤烟气中的可吸入颗粒物及重金属汞的远程监测，更缺乏一种行之有效的智能监控方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种燃煤可吸入颗粒物及重金属联合脱除的远程监控系统，避免与有毒有害物质可吸入颗粒物及重金属汞的直接接触，而且可以进行数字化远程监控，数据分析与处理比较方便。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种燃煤可吸入颗粒物及重金属联合脱除的远程监控系统，包括：

设置在干法联合脱除燃煤烟气可吸入颗粒物及重金属的净化系统及设备上的数字化测试仪器，所述数字化测试仪器用于检测所述干法联合脱除燃煤烟气可吸入颗粒物及重金属的净化系统及设备真实参数；

与所述数字化测试仪器通过信号线相连的CFP模块，所述CFP模块用于采集所述数字化测试仪器检测到的真实参数；

与所述CFP模块相连的测试模块，所述测试模块用于对所述CFP模块采集到的信号进行分析、处理和转换；

与所述测试模块通过局域网相连的计算机，所述计算机的显示模块用于实时显示经过所述测试模块分析和处理后的各种数据。

所述的燃煤可吸入颗粒物及重金属联合脱除的远程监控系统还包括与所述测试模块相连的存储模块，所述存储模块用于对经过所述测试模块分析和处理后的各种数据进行存储。

所述计算机内还包括与显示模块相连的绘图模块，所述绘图模块根据所述测试模块分析和处理后的各种数据制作波形图，所述显示模块用于显示所述绘图模块制作的波形图。

所述的干法联合脱除燃煤烟气可吸入颗粒物及重金属的净化系统及设备为吸附反应器和袋式过滤器一体化的联合脱除设备。

所述的数字化测试仪器包括热电偶、压差变送器、流量计、汞在线分析仪和可吸入颗粒物浓度分析仪。

所述汞在线分析仪模块通过COM接口或USB接口输出；所述CFP模块通过COM端口与所述汞在线分析仪建立连接。

所述可吸入颗粒物浓度分析仪通过COM接口或USB接口输出；所述CFP模块通过COM端口与所述可吸入颗粒物浓度分析仪建立连接。

所述热电偶为CFP-RTD-124PT100模块；压差变送器为CFP-AI-111电流模块；流量计为CFP-AI-112电压模块。

所述CFP模块采用CFP-2020控制器，通过局域网与所述计算机相连，所述计算机对所述CFP模块进行控制。

有益效果

由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明可以减少和避免实验人员与有毒有害物质可吸入颗粒物及重金属汞的直接接触，可以有效的进行个体防护。本发明能对于同时脱除燃煤可吸入颗粒物及重金属汞的烟气处理设备，可以通过局域网设置，通过一个局域网中任何一台计算机对CFP控制器进行控制，即对“虚拟实验室”进行远程控制与操作，快速高效。

附图说明

图1是本发明的结构原理方框图；

图2是本发明中CFP模块采集流程图；

图3是本发明中汞、颗粒物浓度分析仪与LABVIEW通信模块示意图；

图4是本发明中温度、流量、压力测量程序框图；

图5是本发明中计算机远程操作监控示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

本发明的实施方式涉及一种燃煤可吸入颗粒物及重金属联合脱除的远程监控系统，如图1所示，包括：

干法联合脱除燃煤烟气可吸入颗粒物及重金属的净化系统及设备，例如吸附反应器和袋式过滤器一体化的联合脱除设备；

设置在所述干法联合脱除燃煤烟气可吸入颗粒物及重金属的净化系统及设备上的数字化测试仪器，所述数字化测试仪器用于检测所述干法联合脱除燃煤烟气可吸入颗粒物及重金属的净化系统及设备真实参数；其中，所述的需要检测的参数安装的各种数字化测试仪器，包括热电偶、压差变送器、流量计、汞在线分析仪、可吸入颗粒物浓度分析仪等。通过信号线使各种数字化测试仪器，包括热电偶、压差变送器、流量计、汞在线分析仪、可吸入颗粒物浓度分析仪等与CFP模块进行连接，并保证信号双向交换，使CFP模块可以采集到数字信号。

与所述测试模块相连的存储模块，所述存储模块用于对经过所述测试模块分析和处理后的各种数据进行存储，对获取的存储数据还可通过局域网传输到需要远程监控的电脑上。通过电脑上的系统控制面板对设备的各种数据进行实时动态显示，也可通过波形图对数据变化趋势进行分析。

与所述测试模块通过局域网相连的计算机，所述计算机的显示模块用于实时显示经过所述测试模块分析和处理后的各种数据；

计算机内还包括与显示模块相连的绘图模块，所述绘图模块根据所述测试模块分析和处理后的各种数据制作波形图，所述显示模块用于显示所述绘图模块制作的波形图。

在干法联合脱除可吸入颗粒物及重金属汞净化系统及设备上，对需要检测的参数安装各种数字化测试仪器：测温热电偶、涡街流量计、压差变送器、质量流量控制器、汞蒸气浓度分析仪、颗粒物浓度测试仪等。通过信号线使测试设备与CFP模块进行连接，并保证信号双向交换，使CFP模块可以采集到数字信号。同时，使CFP模块与主服务器中的温度、流量、压力测量模块进行连接，使得CFP模块中采集的电流、电压、温度、浓度信号等可以快捷传输到测试模块。通过测试模块分析和处理，使电流、电压、温度信号转变为流量、压力、温度、浓度等信号。对获取的数据进行数据存储，并通过局域网传输到需要远程监控的计算机上。通过计算机上的系统控制面板对设备的各种数据进行实时动态显示，也可通过波形图对数据变化趋势进行分析。计算机远程操作如图2所示、系统远程监控流程如图5所示，任意一台计算机也可以对CFP模块进行控制，即对“虚拟实验室”进行操作与远程监控。

本发明基于Labview中CFP模块、用于远程监控燃煤电站烟气中可吸入颗粒物及重金属汞“虚拟实验室”测试系统，该系统主要达到以下目的：(1)实验室流程显示。在干法联合脱除燃煤烟气中可吸入颗粒物及重金属汞的测量系统和设备上将各项测试参数的实时显示(如各点温度、涡街流量计、压差变送器、质量流量控制器等)。(2)实验数据的实时采集。对实验中的各项参数进行自动采集与保存，比如温度、流量、压力等等。(3)实验数据自动绘图。可以对实验数据进行自动的绘图功能，效果图可以直接导出。(4)系统远程控制功能。在一个局域网中，可以在任何一台计算机上对系统中的各项运行参数进行控制与监视。

系统要实现上述功能，首先必须使得实验各设备及仪器与Labview实现通信，通过对各信号的处理得到各测试仪器与设备的真实参数，比如温度、流量等等，再通过对真实参数的处理从而得到实验所需的各种参数，与此同时，通过计算机实现绘图、显示、保存等功能。

如图3所示，汞测试分析仪和颗粒物测试分析仪自身携带的COM端口或USB接口输出，通过VISA端口与Labview通信。采用CFP模块上自带的COM端口与汞测试分析仪和颗粒物测试分析仪建立连接，从而通过CFP来采集汞测试分析仪和颗粒物测试分析仪的信号。

如图4所示，温度、流量、压力测量模块使用的测量仪器共有以下几种信号输出方式，4～20mA电流输出信号、0～5V电压输出信号、标准的PT100热电阻信号。采用CFP-AI-112电压模块、CFP-AI-111电流模块、CFP-RTD-124PT100模块分别来采集电流、电压、温度信号，最后对采集信号进行分析及处理，转变为流量、压力、温度等信号。

数据存储模块为了使采集的数据可以在以后调用，就需要把测试数据永久的保存在计算机内。这里LABVIEW提供文件I/O功能，文件I/O VI和函数用于打开和关闭文件，读写文件，在路径控件中创建指定的目录和文件，获取目录信息，将字符串、数字、数组和簇写入文件。保存好的文件可以采用.txt和.exerl文件打开，进行数据处理。

通过对上述各模块的整合与调整，最终完成系统。系统运行时，计算机界面可实时显示系统中设置热电偶与流量计所测量的温度值与流量。显示界面还可以显示各个热电偶与流量计所测量数据的波形图。如果需要对所测量的数据进行处理，可随时对界面进行修改添加。

由于测试系统是基于CFP模块，CFP模块可选用CFP-2020控制器，该控制器本身可以作为一个计算机终端，可以通过局域网设置，通过一个局域网中的任何一台计算机对CFP控制器进行控制，即对“虚拟实验室”进行远程控制与操作。

Claims

1.一种燃煤可吸入颗粒物及重金属联合脱除的远程监控系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的燃煤可吸入颗粒物及重金属联合脱除的远程监控系统，其特征在于，还包括与所述测试模块相连的存储模块，所述存储模块用于对经过所述测试模块分析和处理后的各种数据进行存储。

3.根据权利要求1所述的燃煤可吸入颗粒物及重金属联合脱除的远程监控系统，其特征在于，所述计算机内还包括与显示模块相连的绘图模块，所述绘图模块根据所述测试模块分析和处理后的各种数据制作波形图，所述显示模块用于显示所述绘图模块制作的波形图。

4.根据权利要求1所述的燃煤可吸入颗粒物及重金属联合脱除的远程监控系统，其特征在于，所述的干法联合脱除燃煤烟气可吸入颗粒物及重金属的净化系统及设备为吸附反应器和袋式过滤器一体化的联合脱除设备。

5.根据权利要求1所述的燃煤可吸入颗粒物及重金属联合脱除的远程监控系统，其特征在于，所述的数字化测试仪器包括热电偶、压差变送器、流量计、汞在线分析仪和可吸入颗粒物浓度分析仪。

6.根据权利要求5所述的燃煤可吸入颗粒物及重金属联合脱除的远程监控系统，其特征在于，所述汞在线分析仪模块通过COM接口或USB接口输出；所述CFP模块通过COM端口与所述汞在线分析仪建立连接。

7.根据权利要求5所述的燃煤可吸入颗粒物及重金属联合脱除的远程监控系统，其特征在于，所述可吸入颗粒物浓度分析仪通过COM接口或USB接口输出；所述CFP模块通过COM端口与所述可吸入颗粒物浓度分析仪建立连接。

8.根据权利要求5所述的燃煤可吸入颗粒物及重金属联合脱除的远程监控系统，其特征在于，所述热电偶为CFP-RTD-124PT100模块；压差变送器为CFP-AI-111电流模块；流量计为CFP-AI-112电压模块。

9.根据权利要求1所述的燃煤可吸入颗粒物及重金属联合脱除的远程监控系统，其特征在于，所述CFP模块采用CFP-2020控制器，通过局域网与所述计算机相连，所述计算机对所述CFP模块进行控制。