粉尘仪技术方案.docx
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粉尘仪技术方案
PM-200型颗粒物
在线监测系统
技术方案
聚光科技（杭州）股份有限公司
二○一六年七月
11 项目介绍
PM-200型颗粒物在线监测系统（以下简称PM-200系统）是聚光科技（杭州）股份有限公司旗下子公司荷兰Synspec公司新推出的一款抽取式低浓度粉尘测量仪表，主要用于高湿度和含有粘性粉尘的烟气的连续在线监测。
该仪表基于抽取式稀释采样法β射线测量原理，可应用于燃煤电厂湿法脱硫和湿法除尘后低浓度粉尘的测量。
图1PM-200现场应用场景
12 项目执行标准
本系统的设计、制造、验收规范主要按下列标准和技术规范进行：
⏹HJ/T48-1999《烟气采样器技术条件》
⏹HJ/T75-2007《火电厂烟气排放连续监测技术规范》
⏹HJ/T76-2007《固定污染源排放烟气连续监测系统技术要求及检测方法》
⏹GB16297-1996《大气污染物综合排放标准》
⏹GB/T16157-1996《固体污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法》
⏹GB18484-2001《危险废物焚烧污染控制标准》
⏹DB11503-2007《危险废物焚烧大气污染物排放标准》
⏹GB9078-1996《工业炉窑大气污染物排放标准》
⏹DB11-237-2004《冶金、建材行业及其它工业炉窑大气污染物排放标准》
⏹GB12519-1990《分析仪器通用技术条件》
⏹USEPAMETHOD5-DETERMINATIONOFPARTICULATEMATTEREMISSIONSFROMSTATIONARYSOURCES
13 项目方案
测量项目
Ø烟气中的颗粒物浓度
测量方法
Ø采样方法：
基于等速采样的抽取式采样，等比稀释采样；
Ø测量方法：
β射线方法检测
系统组成
PM-200监测系统组成如图2所示,系统主要由烟气采样系统、β射线分析模块、走纸运动机构、电控系统和气源预处理箱等组成。
测量时采样探头抽取烟道中的烟气并进行稀释，稀释后的样气通过β射线分析仪完成样气中颗粒物的富集、分析以及校准。
图2PM-200系统组成图
PM-200系统监测软件用于监测和记录颗粒物浓度信息和工作状态信息，同时存储数据、记录历史数据、与环保部门联网通信等功能。
使用环境条件
PM-200系统可以在恶劣的环境下长期安全运行，系统运行满足以下条件：
供电电压：
220VAC50Hz，不小于4kVA
供气：
0.5-0.8MPa，供气量大于450L/min
环境温度：
（-30~55）℃
环境湿度：
10-100%RH
环境压力：
（60-101.3）kPa
烟气温度：
≤280℃
PM-200系统具有防电磁辐射、防雷设计，系统防护等级：
IP55。
外观设计标准
PM-200系统贴有产品铭牌，铭牌上标有仪器名称、型号、生产单位、出厂编号、制造日期。
PM-200系统仪器各零部件连接可靠，表面无明显缺陷，各操作按钮使用灵活，定位准确。
PM-200系统仪器各显示部分的刻度、数字清晰，涂色牢固，没有影响读数的缺陷。
PM-200系统仪器外壳耐腐蚀、密封性能良好。
系统主要技术指标
产品性能指标：
主要参数
指标
测量范围
0-10mg/m3,0-20mg/m3,0-50mg/m3,0-200mg/m3
最低检测限
0.1mg/m3
测量周期
测量周期可选，最短7min
预热时间
60min
零漂
1.5%F.S./24h
量漂
1.5%F.S./24h
放射源
C14放射源
探测器
盖革管
纸带
玻纤滤纸
烟气湿度
最大可至100%RH
烟气温度
最大可至280℃
喷嘴规格
2.4mm、3.2mm、4.8mm、6.4mm
根据工况可选
等速追踪范围
4-40m/s
系统采样总流量
16.7-100L/min可调
稀释比
1：
5-1：
20
采样方式
射流采样
信号输出
4路4-20mA模拟量、6路开关量、1路RS485、1路以太网
IP等级
IP55
尺寸
探头：
371.5mm（H）x354mm（W）x404mm（D）
主机：
850mm（H）x490mm（W）x500mm（D）
重量
探头：
35kg
主机：
100kg
工作温度
-30~55℃
供电
220VAC50Hz,不小于4kVA
供气
0.5-0.8MPa，供气量大于450L/min
系统特点
⏹烟气颗粒物的有效监测
采样β射线法测量，测量结果不受粉尘形状、颜色、颗粒物大小影响。
⏹满足国内外标准要求
产品设计满足75/76标准要求，等速采样设计遵从美国EPA方法5要求。
⏹自动校准
系统带校准膜，每天对系统进行自动标定校准，对稀释比定期校准，保证了测量结果的长期稳定。
⏹现场适用性好
采用稀释采样探头，不受湿度影响，具有更好的现场适用性。
⏹易使用、易维护
智能化软件设计，具有自诊断自恢复能力，操作简单、界面友好。
⏹丰富的经验
聚光在CEMS领域积累有丰富的经验，并且拥有遍布全国的技术支持网络，可快速响应客户在系统应用中的需求。
14 组成部分详细介绍
PM-200型颗粒物在线监测系统主要由烟气采样系统、β射线分析模块、走纸运动机构、电控系统和气源预处理箱等组成。
预处理控制箱对气体过滤除水，然后气体通过射流泵产生负压，实现对待测烟气的抽取。
烟气采样系统对烟囱内的烟气进行采样并稀释，然后将烟气内的颗粒物富集在滤膜上。
通过走纸运动机构控制滤膜精准收放，将富集有颗粒物的滤膜转移到β射线分析仪的位置进行检测分析。
如图3所示为PM-200系统技术方案和流路示意图。
图3PM-200系统技术方案图
以下介绍PM-200系统仪表柜的操作面、流路系统和电控系统等机构模块，分别如图4和图5所示。
PM-200机柜部分部件名称和功能如表1所示。
图4PM-200系统操作面
图5PM-200流路控制系统
表1PM-200机柜部分部件名称和功能
部件名称
功能
气源预处理箱
对外界气源进行过滤、除水
流路系统
控制烟气采样
电控系统
保证设备供电，完成仪表各个流程模块的统一运行控制、数据的保存及查询
恒温腔加热组件
使腔体内保持60℃恒温
走纸运动机构
自动实现滤膜的收放
β射线分析模块
分析滤膜上富集的颗粒物含量
校准膜机构
自动校准β射线分析仪的检测参数
显示屏模块
将分析出的数据在显示屏模块上显示出来
烟气采样系统
PM-200系统的采样单元主要由等动力采样探头和传输管线组成。
采样探头基于等动力采样原理，暴露于烟气中的部分均采用耐热耐蚀的316不锈钢，避免采样系统的腐蚀。
同时，采样探头所有与样气接触部分均采用保温处理，温度保持在60℃（温度可根据具体工况而定）以上，防止气体中水凝结以及传输过程中的颗粒物的吸附损耗。
图6采样探头
由于颗粒物易吸附，烟气中的氯化氢、水等低温易冷凝，因此，采样探头、传输管线采用高温防静电（60℃）伴热，防止液体析出，同时也阻止静电吸附。
β射线分析模块
图7原理图
同位素放射物（如C14）发射出β粒子（即电子），其具有较强的穿透力，当它穿过一定厚度的吸收物质时，其强度随吸收厚度增加而逐渐减弱，称为β吸收。
当吸收物质厚度远小于β粒子的射程时，吸收近似满足如下关系：
I0－滤纸没有吸附吸收物质时的β粒子计数值；
I－β射线穿过带有吸收物质的滤纸的β粒子计数值；
µ－质量吸收系数或质量衰减系数，单位为cm2/mg；
x－质量厚度，单位为mg/cm2。
测量时，抽气泵以一定的流量抽取被测空气，颗粒进入仪器，并沉积在滤纸上。
若流速为Q，单位为m3/h，采样时间为Δt，单位为h。
滤纸上粉尘沉积区域面积为A，单位为cm2。
则测量得到的粉尘浓度C为：
β射线分析仪与光学方法相比，不受颗粒物的粒径大小及分布、颜色的影响，可以直接测量探头所在烟道或管道断面采样点处颗粒物的质量浓度。
走纸运动机构
测量时，压缩空气通过射流泵产生负压，以一定的流量抽取被测烟气，颗粒物进入仪器并富集在滤膜上。
通过走纸运动机构控制滤纸准确、可靠收放，使得盖革管能够准确测量粉尘沉积区域的β粒子个数，最终得到的粉尘浓度。
图8走纸控制机构示意图
对外通讯
仪表对外通讯主要有三种模式，分别是模拟量输出，开关量输出，RS485及以太网输出，如图9所示。
模拟量输出有4路，分别代表颗粒物浓度、烟气压力、温度、流量；开关量有六路输出，代表仪表的工作状态和报警信息，均在接口上，客户可直接接线。
接线关系定义如下表所示。
开关量输出6路
模拟量输出3,4
模拟量输出1,2
网口
RS485
图9对外输出接口布局位置图
表3对外输出接口管脚定义以及要求
接口名称
序号
定义
备注
模拟量1-4
1
粉尘浓度（可配置）
4-20mA输出，负载+导线电阻不超过1kΩ
RS485
左
A
采用屏蔽线缆
右
B
中
COM
以太网
RJ45
标准RJ45信号定义
开关量1-6
1
运行状态
信号无极性，采用屏蔽电缆，开关量5,6备用
2
校准状态
3
维护状态
4
故障状态
15 供货范围（单套系统）
序号
名称
规格和型号
单位
数量
生产厂家
备注
1.
烟气颗粒物在线监测子系统
1.1.
PM-200主机
PM-200
pcs
1
Synspec
1.2.
PM-200采样探头
pcs
1
Synspec
2.
随机备件
2.1.
纸带
pcs
12
GE
2.2.
AFM40过滤器滤芯
AFM40P-060AS
pcs
1
SMC
2.3.
AWD40过滤器滤芯
AFD40P-060AS
pcs
1
SMC
16 合同执行进度
交货期
合同签定后100天内一次性交清全部货物。
文件交付
Ø所提供的技术资料包括系统说明书、施工方案、相关图纸、产品制造检验、现场调试验收等。
Ø对于其它未列入合同的技术资料，若是工程所必需的文件和资料，一经发现，卖方将及时免费提供。
Ø双方商定符合工程需要的资料交付进度和补充资料。
提供系统安装所需要相关技术文件。
Ø所有文件、图纸上文字用中文表述，单位采用国际法定计量单位。
Ø卖方所提供的图纸如有修改，卖方应在新版中显著明确表示并相应提供文字说明。
Ø卖方提交给买方的每一批资料都应附有图纸清单，每张资料都应注明版次，当提交新版资料时应注明修改处并说明修改原因。
Ø卖方应提供在监测点安装设备的全部要求，包括数量、尺寸和采样孔的位置及硬件定位的安装示意图等。
现场指导安装、调试
双方于交货前2周协商安排卖方专职工程师到现场指导安装、调试和培训的初步日程计划。
在具备现场安装条件的情况下，买方提前一周书面通知卖方。
卖方派有经验的工程师到现场指导买方进行安装。
在具备调试条件的情况下，买方通知卖方，并为卖方调试工程师提供工作上的方便。
卖方派有经验的工程师到现场进行系统通电调试。
并尽快解决调试中出现的设备问题。
工程实施时间节点控制表
序号
工作内容
负责人
时间节点
1
设备验收
买方
2
进厂准备（施工许可、场地安排和安全交底等）
买方
3
工程准备工作
买方
买方
直梯或者折梯
桥架或者管线
4
设备安装
买方（卖方配合）
5
布线
买方（卖方配合）
6
调试
卖方（买方配合）
7
联动
卖方（买方配合）
8
试运行
买方（卖方配合）
9
验收
买方（卖方配合）
10
交接
买方和卖方
上表为单套系统的工程施工时间表。
买方提供的公用工程
Ø电源要求
供电：
220VAC50Hz，不小于4kVA
Ø气源要求
a）供气压力0.5-0.8MPa，供气量大于450L/min，洁净无油，气源含油量小于0.01ppm，粉尘过滤到1μ以下，气源露点低于-20℃，。
b）气源管采用DN32镀锌钢管管道，如果环境温度低于-20℃，供气管道要保温，气源管末端应安装球阀，球阀接口为G1/2内螺纹。
平台端气源接口距离PM-200系统不超过3米。
气管出口方向尽量水平方向。
阀门处应有“未经许可不得关闭”的标志。
c）在同时供气给CEMS情况下，要多预留一个G1/2内螺纹接口
气源要求
序号
项目
参数
1
供气压力（Mpa）
＞0.5
2
供气量（m3/min）
＞0.45
3
露点（℃）
低于-20℃（环境温度低于-20℃，供气管道需要保温）
4
含油量（ppm）
≤0.01
5
含尘粒径（um）
≤1
6
供气管道直径
DN32
7
气源接口
G1/2内螺纹，并配备球阀
Ø开孔要求
d）PM-200设备取样孔的开孔直径φ135mm，应位于烟道东北角一侧（防止夏季太阳直射温度过高），设备上方需安装遮雨遮阳篷。
e）PM-200设备取样孔应符合HJ/T75标准，优先选择垂直管段和烟道负压区域，垂直烟囱优先选择在烟囱的1/3处。
取样孔位置应避开烟道弯头和断面急剧变化的部位，距离弯头、阀门、变径管下游方向不小于4倍烟道直径，以及距上述部件上游方向不小于2倍烟道直径处。
f）为了便于颗粒物参比方法的校验和比对监测，PM-200设备不宜安装在烟道内烟气流速小于5m/s的位置
g）比对采样孔内径应不小于80mm，采样孔管长应不大于50mm。
对于圆形烟道，采样孔应设在包括各测点在内的相互垂直的直径线上；对于矩形或方形烟道，采样孔应设在各测点在内的延长线上。
Ø平台要求
h）采样口处绕烟道一周安装监测平台，平台使用钢架结构支撑，与烟道固定，承重按400kg/m2等效均布荷载设计。
i）平台外边缘到烟道的距离不小于2米，护栏高度不小于1.2米；在平台的底部，沿着护栏的周边焊接一条150mm宽的钢板，以防止安装件掉下平台；平台底面使用防滑钢板，考虑雨天，不得积水，制成后的平台应涂防锈漆和面漆。
如图10所示
j）平台上提供金属构件作为可靠接地点，用于设备接地。
如图11所示，确保该金属构件和烟道主结构钢筋可靠搭接。
图10垂直管道示意图
图11接地点示意图
Ø斜梯要求
k）在平台一侧建造上下平台用的梯子，到达监测口和采样口。
l）梯宽宜为1.2m，踏步高0.3m，护栏高1.5m。
m）踏板采用厚度≥4mm的花纹钢板，或经防滑处理的普通钢板，或采用由25×4扁钢和小角钢组焊成的格子板。
n）扶手高应为900mm，或与GB4053.3中规定的栏杆高度一致，采用外径30-50mm，壁厚大于等于2.5mm的管材。
o）立柱宜采用截面大于等于40×40×4角钢或外径为30-50mm的管材。
从第一级踏板开始设置，间距小于等于1000mm。
横杆采用直径小于等于16mm圆钢或30×4扁钢，固定在立柱中部。
p）梯高小于等于5m，大于5m时，应设梯间平台，分段设梯。
q）钢斜梯应全部采用焊接连接，所有构件表面应光滑无毛刺，安装后的钢斜梯不应有歪斜、扭曲、变形及其他缺陷。
r）钢斜梯安装后，必须认真除锈并做防腐涂装。
1―踏板；2―梯梁；3―扶手；4―立柱；5―横杆；H―梯高；H1―扶手高；R踏步高；t―踏步宽；L―梯跨；α―坡度
不同坡度的钢斜梯，其踏步高R、踏步宽t的尺寸如表1，其他坡度按直线插入法取值。
表1
常用的坡度和高跨比（H∶L）如表2。
表2
线缆要求
Ø电源电缆：
3芯电源电缆：
单芯导体横截面≥4mm2。
Ø4路模拟量电缆：
两线对绞，对绞数≥4对，单芯导体截面积≥0.2mm2，屏蔽电缆
ØRS485信号线：
3芯屏蔽电缆，120欧姆铠装专用电缆，单芯导体截面积≥0.2mm2
Ø6路开关量电缆：
芯数≥12芯，单芯导体截面积≥0.2mm2，屏蔽电缆
Ø电缆铺设要求：
电源线与信号线分开铺设，镀锌钢管防护
项目实施安全技术措施
Ø严格按照各有关安全规定进行施工，安全措施不到位不得施工。
Ø设备在运输及安装过程中，应做好保护工作。
Ø现场用电设备、机具必须可靠接地，线缆绝缘良好。
Ø现场使用电、气焊时应配备消防器材，专人防护。
Ø严禁将施工用电源线、电焊把线等搭挂在仪表设备或敷设有电缆的桥架上。
电缆具有绝缘保护措施，严禁现场电缆金属芯线裸露在外，防止现场危险电压串入，造成对人身、设备的意外伤害。
警告：
在安装和维护时必须关闭电源，否则操作人员可能会触电或造成系统的损坏。
培训安排
根据本公司PM-200系统培训规范的规定，考虑买方的实际需求，在本期工程中，为使本项目合同设备能正常安装、调试、运行、维护及检修，我公司技术人员将负责对买方人员进行技术培训，以便买方了解设备的特点和使用维护知识，提高使用质量，保证设备长期稳定地运行。
培训的时间、人数、地点等具体内容最终可由投标单位和买方双方商定。
系统验收
完整的PM-200系统应在装箱前由聚光完成检验。
这些检验是用于确定所有部件的合理配置和功能，以保证设备满足或超过规范的要求。
保证
考虑到PM-200系统和它的运行，卖方保证如下：
●卖方按买方要求保证交货，并按合同要求装货、打包和做标签；卖方以书面方式表明，卖方熟悉安装现场和安装PM-200系统的目的。
卖方保证能使PM-200系统可靠地运行。
●卖方保证PM-200系统是新的和优质的，设备在设计上没有缺陷。
工厂检验
卖方严格进行厂内各生产环节的检验和试验，检验的范围包括原材料和元器件的进厂，部件的加工、组装试验至出厂试验；
竣工验收
PM-200系统由卖方指导，买方安装完成后，经卖方调试、正常运行后，卖方提供竣工验收报告，验收通过报告经过买方确认后生效。
质量保证和售后服务
卖方保证所提供的货物完全满足买方的技术要求，并保证系统的功能完整。
卖方所提供的产品严格按照GB/T19001质量体系文件要求，从产品设计、采购、生产制造、检验测试、安装调试到售后服务的各个阶段，推行严格的过程控制，确保为买方提供一流的产品和优质的服务。
聚光科技对供货质量控制、施工质量控制和售后服务质量等全面实行质量管理体系，确保：
●提供的设备是全新的、符合国家质量标准、中国有关部门手续完备、具有生产卖方质量保证书（或合格证明）的设备。
●每台仪器须经检验合格后方可出厂，并附有产品合格证书。
提供的设备符合投标文件承诺和所签合同规定的技术要求。
●原材料和分包商质量控制：
在主要原材料质量保证和分包商控制方面，公司执行《采购管理程序》、《外协管理制度》，保证主要原材料均来源于经过评价的合格供应商处，同时对合格供应商进行动态管理，定期进行考核评价，保证供应商能稳定地提供符合公司质量要求的产品。
对传感器、电路元器件等关键原材料物料均到质量水平国际领先的国外优秀公司处采购，保证产品的可靠性和耐久性。
●服务质量控制：
公司质量管理部负责对服务部门的服务质量监督与管理，接受买方投诉，跟踪投诉处理过程，进行买方服务满意度调查和分析。
当因产品或服务质量问题引起投诉事件发生时，该部门将通过详细了解事情的前后，给予买方一个满意的答复，并且协助工程服务部门进行整改，并跟踪结果，推进买方服务质量的提高。
以防止类似事件的再次发生，从而保证服务质量的快速稳步提高。
整个项目执行期间卖方提供优良的项目管理服务，卖方指定固定的、有经验的项目工程师负责整个项目的实施及文件资料往来。
在项目执行过程中，如果有必要，双方仍可就系统硬件详细设计与工程设计之间进行必要的协调，经双方确认的文件及传真与合同附件具备同等的法律效力。
●货物质保期：
发货之日起15个月或系统验收合格后正常运行之日起12个月，以先到者为准。
●售后服务：
质保期内卖方提供全部货物免费维修或更换，在质保期内若卖方所提供的系统发生问题，卖方保证在24小时内响应；质保期后卖方提供优惠的维修服务。
17 系统运行方案
运行方法
买方保证电源的正常供电；
有巡检人员定期巡检，如发现异常现象，立即联系卖方，卖方在24小时内响应。
维护保养方法
日常维护
日常维护对于保持和提高PM-200系统的运行效率和使用寿命至关重要。
PM-200系统日常维护项目主要有以下几方面：
Ø每天检查时，应注意仪表的气味，如发现异味，马上检查管路是否泄漏，电器无件是否有过热和烧损现象。
Ø查看仪表、温度控制器等的读数是否正常，是否有故障指示信号；如不正常，首先检查工况是否变化，如工况没有变化，对仪器进行一次标定，如还不正常，请联系卖方的技术支持部门。
Ø检查仪表风压力是否正常，如果不正常，检查气路连接是否漏气。
Ø定期检查滤膜剩余量，如滤膜不足请停机，并及时更换新滤膜。
Ø定期检查滤膜抽气斑分布情况，如抽气斑出现重叠等不规则形状，请联系卖方的技术支持部门；
Ø定期检查烟气采样探头，及时维护清扫。
Ø定期检查过滤器滤芯状况，对过滤器进行手动排水，及时更换滤芯。
Ø其它电气、仪表、设备的维护参照通用电气、仪表、设备维护规范进行。
系统故障
下表列出了PM-200监测系统常见故障的描述、可能原因和处理方法，用户可以通过查找常见故障的处理方法或可能原因，进行及时解决。
故障及故障信息
故障原因
检查及排除方法
滤膜不足
滤膜剩余量小于3天
检查供纸轮滤膜余量是否不足，及时更换滤膜。
盖革管计数异常
计数率小于计数时间（s）*50
检查盖革管接线是否接错或脱落。
盖革管高压异常
读取电压在[350V-0.5，350V+0.5]范围之外
检查盖革管接线是否接错或脱落。
主板通讯异常
主板与工控机通讯异常
检查串口线与COM口连接是否牢固、串口线是否正常工作。
温度传感器故障
读取温度传感器电压在规定范围之外
检查温度传感器接线是否接错或脱落、温度传感器是否正常工作。
温控异常
检测温度在控制目标规定范围之外
检查加热器总开关是否开启、接线是否接错或脱落、加热器是否正常工作。
电机运动超时
电机运动超过规定时间30秒
检查光电开关挡片有无走到位、光电开关是否正常工作。
绞盘轮压盘未压下
压盘未压下
检查压盘是否未压下、压盘对应光电开关挡片是否走到位、对应光电开关是否正常工作。
预热超时
开机，温度控制累计30分钟未达到目标温度的2%范围内
检查加热器总开关是否开启、加热器接线是否接错或脱落、加热器是否正常工作。
气路阻塞
开始抽气60-90秒内，文丘里压力大于50Kpa,流量小于设定值20%；
检查气路是否存在阻塞或未连接的管路
仪表风报警
仪表风压力不足，压力开关产生报警
检查压缩气源是否正常供气、预处理箱过滤减压阀泄压阀是否被拧紧、压力开关接线是否接错。
注意
未按规定的内容进行日常维护，将减少系统的使用寿命。
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