Трибоэлектрика (DC)

Контроль содержания пыли
Сентябрь 2007, С.-Петербург
Контроль топочных газов:
Пропускание топочного газа через фильтрующую ленту с гаммаконтролем слоя пыли
Оптический контроль
• Коэффициент непрозрачности
• Рассеяние света
• Сцинтилляционный метод
Электродинамический. Ввиду снижения предельных значений
до уровня десятых частей мг/м3, этот чувствительный метод
имеет перспективу. Европейский стандарт EN 14181, часть
13284-2.
Контроль воздуха рабочей зоны
• Стационарные устройства для измерения рассеивания света
• Портативные устройства для измерения рассеивания света и
отбора пробы
• Счётчики наночастиц на основе ядер конденсации
Контроль промышленных процессов
Трибоэлектрические приборы, имеющие зависимость от
влажности и скорости потока, обеспечивают постоянный
детализированный анализ процессов фильтрации и критических
событий для сотен установленных фильтров в различных
отраслях промышленности (цемент, гипс, табак, алюминий,
углеродная саже, моющие средства, переработка металла...).
Другим применением является контроль процесса
распылительной сушки (сухое молоко, растворимый кофе,
удобрения...).
Решения в области
контроля содержания
макрочастиц
Технология
Обзор предоставлен
компанией PCME LTD
Визуальная оценка
Ringelmann Shade
0
1
2
3
4
ОБЗОР ТЕХНОЛОГИЙ
Коэффициент непрозрачности
• Developed Opacity (Scintillation)
• Трибоэлектрика
• Электродинамический
метод
Коэффициент
непрозрачности
Основан на соотношении Ламберта-Бера
Коэфф. непрозрачности % = 100% Коэфф. пропускания %
Оптическая плотность = LOG 1 / T
Оптическая плотность = 2.3 x (e x n x a x l)
где: e = коэфф. затухания
n = кол-во частиц
a = площадь частицы
l = длина оптического пути
Коэффициент
непрозрачности
Источник
Приёмник
Типичный вид кривой
коэффициента
непрозрачности
Интенсивность
полученного
излучения
Концентрация пыли
Коэффициент
непрозрачности
Коэффициент
непрозрачности
Источник
Нарост на линзах
Приёмник
Коэффициент
непрозрачности
Преимущества
• Прямое отношение
Рингельмана
• Различная скорость
• Трубы большого
диаметра
0
1
2
3
4
0 - 20 - 40 - 60 - 80 - 100
%
Недостатки
• Минимальный Ø канала - 2
метра
• Работа только в сухих
условиях
• Загрязнение линз
• Калибровка зависит от
размера и материала частиц
• Подача воздуха
• Разрегулировка
• Вибрация
• Рассеянный свет
• Практический минимальный
предел определения 20
мг/м3//м
• Техническое обслуживание
• Отсутствие фиксированного
нулевого значения
Динамический
коэффициент
непрозрачности
• Динамическая непрозрачность – это
мерцание света при прохождении частицы
• Чем больше частиц проходит через
световой луч, тем больше вариация
(мерцание света)
• Нулевой уровень определён, поэтому нет
необходимости в установке фильтров перед
источником излучения, т.к. если там нет
пыли, то нет и мерцания.
Динамический
коэффициент
непрозрачности
Источник
Приёмник
Кривая динамического
коэффициента непрозрачности
Зависимость
мерцания
Коэффициент
непрозрачност
и
Концентрация пыли
Динамический
коэффициент
непрозрачности
источник
нарост на линзах
Приёмник
Динамический
коэффициент
непрозрачности
Преимущества
Различная скорость
Трубы диаметром до 10 м
Определённый нулевой уровень
Уменьшенное влияние
загрязнения линз
Уменьшенное влияние
разрегулировки линз
Минимальный предел
обнаружения 2.0 мг/м3/м
Недостатки
Минимальный диаметр
канала 0.6 м
Только относительно сухие
условия
В некоторых случаях необходима
подача воздуха
Техническое
обслуживание
Калибровка зависит от
размера и материала частиц
Динамический коэффициент
непрозрачности :
Где это лучше работает
• Особенно подходит для относительно
сухих труб большого диаметра
• Не подвержено влиянию изменения
скорости
• Подходит для низких концентрация (мг)
• Требует меньше технического
обслуживания, по сравнению с оптической
аппаратурой
• Подходит для использования после EP’s
Трибоэлектрика (DC)
• Определяется частицами в потоке воздуха,
соударяющимися со стержнем сенсора, создавая
передачу заряда с частицы на стержень сенсора.
• Это явление, известное как трибоэлектрическое
воздействие, заключается в передаче заряда при
столкновении двух различных материалов
Трибоэлектрика (DC)
Трибоэлектрика (DC)
Влияние нароста на поверхности зонда
Трибоэлектрика (DC)
Преимущества
Определение от 1 мг/м3
Диаметр трубы от 50 мм
Крепление в одной точке
Меньше технического
обслуживания ввиду
отсутствия подвижных частей
Низкая цена в отличие
от оптических методов
Недостатки
Диаметр канала до 2 м
Дрейф калибровки при
пылевом загрязнении
Проблемы надёжности
при работе с влажной
средой
Калибровка зависит от
скорости, типа и размера
частиц
Разрешение ограничено
электрическими шумами
Влияние преждевременной
зарядки от электростатических
осадителей
Трибоэлектрика (DC)
Влияние нароста на поверхности зонда
Пыль покрывает зонд и
‘перекрывает’ диэлектрик
Зонд образует резистивную
замкнутую цепь, далее
происходит ‘короткое
замыкание’, если
материал влажный или
токопроводящий
Наросты также вызывают
неточность показаний
ввиду оказания негативного
влияния на передачу
заряда
Влияние от изменения
скорости
Трибоэлектрическая технология
Чувствительность к изменению скорости – связь не
определена
Воздушное состояние: Сигнал пропорционален
квадрату скорости
Результаты PCME: Более комплексная связь
Влияние изменения скорости на
трибоэлектрическую систему
Чувствительность к скорости при постоянной концентрации пыли на
уровне 18 мг/м3
Оксид алюминия, класс частиц F1200 (3 микрона)
Отклик прибора мг/м3
19
17
15
13
11
9
7
5
8
10
12
14
скорость м/с
16
18
20
Влияние изменения скорости на
трибоэлектрическую систему
Чувствительность к скорости при постоянной концентрации
пыли на уровне 18 мг/м3
отклик прибора мг/м3
Оксид алюминия, класс частиц F800 (6.5 микрона)
20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
8
10
12
14
16
скорость м/с
18
20
Электродинамика
Запатентованная технология частотной
характеристики
Измеренный сигнал определяется
заряженными частицами,
взаимодействующими с зондом
непосредственно (соударение) и косвенно
(индукция)
Сгенерированный сигнал
обрабатывается в определённом
частотном диапазоне, который
пропорционален массовой концентрации
и предотвращает механические,
электрические и излучаемые помехи.
Электродинамика
Электродинамика
Влияние нароста на поверхности зонда
Электродинамика
Преимущества
Недостатки
Диаметр канала от 6 мм до 6 м.
Определение на уровне 0.01 мг/м3
Изолированный зонд
обеспечивает надёжную работу в
сухих и влажных условиях
Крепление в одной точке
Практическое отсутствие влияние
скорости*
Отсутствие влияния пылевого
нароста на зонде
Отсутствие склонности к
дрейфу нулевого уровня
* Для частиц, имеющих размеры менее 80 микрон
Диаметр канала только до 6 м.
Влияние преждевременной
зарядки от электростатических
осадителей
Электродинамика
Влияние нароста на поверхности зонда
Пыль покрывает
полностью
изолированный зонд
Не важно, влажное или
токопроводящее
покрытие образуется,
цепь замыкания не
образуется
Изолированные зонды
запатентованы PCME
Влияние изменения скорости
Сравнение электродинамической и
трибоэлектрической технологии
Трибоэлектрическая технология
Чувствительность к скорости – связь не определена
Воздушное состояние: Сигнал пропорционален
квадрату скорости
Результаты PCME: Предполагается более
комплексная связь
Электродинамическая технология
Нет практического влияния скорости, если
значение последней лежит в диапазоне 8-22 м/с
Сравнительное влияние
скорости
Чувствительность к значению скорости при постоянной
концентрации пыли на уровне 18 мг/м 3
Система PCME DA50 против трибоэлектрической системы
Оксид алюминия, класс частиц F1200 (3 микрона)
20
отклик прибора мг/м3
18
16
14
12
10
PCME DA50
8
6
Линейный (PCME DA50)
4
2
0
8
10
12
14
скорость м/с
16
18
20
Электродинамика
• Достоверная надёжность
сигнала
• Нет дрейфа калибровки
• Высокая по точности
повторяемость
• Отсутствие влияния
изменения температуры
• Минимальное
техническое
обслуживание при
использовании любой
технологии
• Отсутствие влияния
изменения скорости** ** 95% случаев
Типы задерживающих систем
• Тканевый фильтр
• Циклон
• Влажный газоочиститель
• Электростатический пылеуловитель
(EP)
Тканевый фильтр
Строение и функционирование
Воздушная
струя
SUPPORT CAGE
SOCK
SUPPORT
CAGE
FABRIC FILTER
SOCK FITS
OVER THE
SUPPORT CAGE
FILTER SOCK UNDER
NORMAL OPERATION
WITH DUST PARTICLES
SUCKED AGAINST THE
OUTSIDE OF THE SOCK
A JET OF AIR IS PULSED INTO THE SOCK
DURING THE CLEANING CYCLE FORCING
THE SOCK TO EXPAND AND DISLODGE THE
DUST PARTICLES FROM THE SOCK
Циклон
Выход чистого
воздуха
Вход грязного
воздуха
Выпадение частиц
Влажный газоочиститель
Выход чистого
воздуха
SEPERATOR
Распылитель воды
>>>>>
>
С влажными газоочистителями
всегда должны использоваться
изолированные зонды.
Обычные неизолированные
зонды могут вызвать короткое
замыкание в случае накопления
влажной пыли на диэлектрике
Вход грязного
воздуха
Резервуар
с водой
Циркуляционный водяной насос
Сброс густой
грязи
Собиратель густой
грязи
Электростатический
осадитель
Платы с положительным и отрицательным зарядом помещаются в поток газа.
Когда пыль, представляющая собой смесь положительно и отрицательно заряженных частиц, проходит
через секцию пластин электростатического осадителя, положительно заряженные частицы налипают на
отрицательно заряженные пластины а отрицательно заряженные частицы налипают на положительно
заряженные пластины.
С определённым интервалом изменяется полярность пластин и частицы пыли падают с них в
собирающую отдел электростатического осадителя.
Использование трибоэлектрических
приборов совместно с
электростатическим осадителем может
вызвать осложнение. Заряженные
пластины вызывают дополнительный
заряд частиц пыли, что прибор
воспринимает как повышенную
+
+
+
запылённость.
-
- -
Изокинетический пробоотбор
Цепь осуществления пробоотбора
Труба
Фильтр
измеритель
потока
регулятор
потока
Скорость потока пробы Vs = скорость потока газа Vg
Vg
Vg
Vs
Проба берётся из газового потока в трубе с точно такой же скоростью.
Изокинетический пробоотбор осуществляется с помощью методов, описанных в BS 3405
или BS 6069
Расположение сенсоров
Для предотвращения
попадания дождевой
влаги должна быть
предусмотрена защита
Фильтр
сенсоры
Вентилятор
• Сенсоры могут
быть установлены
при необходимости
до и после
вентилятора.
• Является важным
при работе с
калиброванным
прибором.
Сравнение отчёта EPA,
контроля процессов и
очистки фильтра
Концентрация пыли
MAKE YOUR
MONITOR WORK
FOR ITS LIVING
Отчёт EPA (15 мин)
Контроль процесса (30 с)
Очистка фильтра (1 sec)
0
1
2
Время (часы)
3
Виды контроля
• Показывающий, с сигналами (Сбой фильтра,
анализ тенденций)
Серия DS
Серия DV
Серия DA
Виды контроля
• Полностью количественный
(калиброванный)
Серия DT
Серия SC
Спасибо за внимание!