淺論煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（CEMS）的集成
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節(jié)流式流量計(jì)——采用滿管式安裝與測(cè)量，精度略高、有國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)可循，但也有其局限性：管徑越大造價(jià)越高、安裝檢修不便，維護(hù)工作量大；介質(zhì)壓力傳輸會(huì)帶來堵塞、降溫引起冷凝加劇腐蝕、結(jié)垢；使用中影響精度的因素多如工況參數(shù)變化、前后直管段不夠、銳角磨損等，都會(huì)使其不確定度增大；測(cè)量范圍窄、僅為3:1，壓損大、能耗大運(yùn)行費(fèi)用高。
均速管流量計(jì)——原理上與節(jié)流式流量計(jì)同屬于差壓使流量計(jì)，精度較節(jié)流式流量計(jì)略低但比單點(diǎn)測(cè)量法略高、因其測(cè)得的是管截面上介質(zhì)的平均速度，具有一定的代表性，反映了管內(nèi)流速分布變化規(guī)律；造價(jià)比節(jié)流法低，但它避免不了上述節(jié)流式流量計(jì)的其它缺點(diǎn)，在流速較高、粉塵較多時(shí)易堵塞，而在低流速時(shí)輸出差壓??；其流量系數(shù)受測(cè)管大小、工藝管徑比、安裝等因素的影響。
渦街流量計(jì)——可采用插入式結(jié)構(gòu)測(cè)量中心點(diǎn)的流速，不存在差壓式流量計(jì)的缺陷，在粉塵干燥、流速較高情況下，發(fā)生體堵塞的可能性小，信噪比高，維護(hù)量不大。應(yīng)用中應(yīng)注意振動(dòng)與儀表運(yùn)行可靠性選擇問題。渦輪流量計(jì)靈敏度高，但難以長(zhǎng)期適應(yīng)含塵環(huán)境。（注：當(dāng)粉塵濃度小于100g/Nm3時(shí)，一般可不考慮粉塵濃度對(duì)流量測(cè)量示值的影響。）
彎管流量計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，內(nèi)無任何附加節(jié)流件、插入件和可動(dòng)部件，不易堵塞、無壓力損失，因此適合于大管徑、低流速、低靜壓、多粉塵與腐蝕較強(qiáng)的場(chǎng)合，但它對(duì)90°彎頭的結(jié)構(gòu)尺寸有要求：圓滑、管內(nèi)無毛刺；對(duì)于特大管徑安裝檢修復(fù)雜；輸出差壓也較小。
在正確選型設(shè)計(jì)與安裝調(diào)試的同時(shí)，為了確保準(zhǔn)確測(cè)量，除了應(yīng)定期進(jìn)行維護(hù)維修工作外，必要時(shí)應(yīng)設(shè)計(jì)安裝定期吹掃、清洗儀表探頭裝置，定期處理探頭上粘結(jié)的污物、信號(hào)取壓口與引壓口及引壓管的粉塵沉積或堵塞等。
四、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架
系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮開放性、低成本、高可靠性和良好的擴(kuò)充性。完整的分布式監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)應(yīng)采用分布式數(shù)據(jù)采集、控制技術(shù)和多層結(jié)構(gòu)組建監(jiān)控中心，下設(shè)多個(gè)子站系統(tǒng)，拋棄專業(yè)架構(gòu)而采用PC—based開放系統(tǒng)，每個(gè)子系統(tǒng)都可獨(dú)立運(yùn)行。
系統(tǒng)各部分功能如下：在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀表對(duì)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的煙氣實(shí)時(shí)采樣、進(jìn)行預(yù)處理，及時(shí)可靠地對(duì)煙氣排放情況——粉塵濃度、SO2濃度和煙氣流量進(jìn)行檢測(cè)、處理、轉(zhuǎn)換和信號(hào)傳輸或通訊。監(jiān)測(cè)子站根據(jù)需要可設(shè)在區(qū)域較集中的一些過程儀表主控室內(nèi)，各子站內(nèi)安裝一套監(jiān)測(cè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或利用現(xiàn)場(chǎng)已有的計(jì)算機(jī)過程測(cè)控系統(tǒng)；該系統(tǒng)能完成檢測(cè)儀表輸出信號(hào)的采集、數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和統(tǒng)計(jì)等功能；能實(shí)現(xiàn)與監(jiān)測(cè)中心站計(jì)算機(jī)的實(shí)時(shí)、遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸。監(jiān)測(cè)中心站負(fù)責(zé)接收子站傳輸?shù)男畔⒑推渌廴驹吹谋O(jiān)測(cè)信息；負(fù)責(zé)對(duì)監(jiān)測(cè)信息分類、篩選和綜合分析；完成對(duì)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)、運(yùn)算、處理，能自動(dòng)生成各種報(bào)表和綜合分析與管理；具有存儲(chǔ)、顯示、記錄與打印、統(tǒng)計(jì)與查詢檢索功能；具備與其它信息中心聯(lián)網(wǎng)、與離線式監(jiān)測(cè)計(jì)算機(jī)通訊的功能，具備系統(tǒng)管理與設(shè)備通訊自檢等功能。
如直接購(gòu)買國(guó)外成熟的整套連續(xù)排放監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（CEMS）等標(biāo)準(zhǔn)的專用分析系統(tǒng)，不僅存在價(jià)格昂貴（約60萬元/套）問題，而且有些煙塵檢測(cè)儀和SO2分析儀適用范圍窄、并非最優(yōu)化，如ULTRAMAT23可測(cè)SO2濃度范圍僅為0～400mg/Nm3。
因此，針對(duì)不同測(cè)量對(duì)象特征，采用最先進(jìn)、最適用的多臺(tái)單參數(shù)或雙參數(shù)自動(dòng)測(cè)量?jī)x表，并集成與開發(fā)或制作反向吹掃和取樣預(yù)處理裝置，開發(fā)相應(yīng)的信號(hào)處理與通訊軟件，集成一整套性能價(jià)格比最優(yōu)的在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)為佳。
數(shù)采模塊或系統(tǒng)可采用ADAM系統(tǒng)，由ADAM5000/485系統(tǒng)模塊和ADAM5017模擬量輸入模塊構(gòu)成。系統(tǒng)模塊可提供4個(gè)I/O插槽，單機(jī)可達(dá)64個(gè)I/O點(diǎn)；采用ASCⅡ命令/響應(yīng)通訊協(xié)議；可提供二線式多站RS485網(wǎng)絡(luò)通訊；傳輸速率可達(dá)115.2Kbps；系統(tǒng)可提供三向隔離保護(hù)及看門狗監(jiān)視功能，內(nèi)置自我檢測(cè)功能。
ADAM5017模擬量輸入模塊（8路差入、3000VDC隔離保護(hù)、16bit分辨率）對(duì)粉塵儀、SO2分析儀、流量計(jì)等進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、調(diào)理和再傳輸，所有模塊均通過RS485雙絞線與主機(jī)通訊。
RS485是工業(yè)上使用最為廣泛的雙向有補(bǔ)償通信規(guī)約，僅用一組雙絞線即可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速和長(zhǎng)距離的發(fā)送和接收，形成RS485網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)；各節(jié)點(diǎn)并行連網(wǎng)，互相獨(dú)立，提高了系統(tǒng)的可靠性；該通訊系統(tǒng)安裝簡(jiǎn)單，成本低，傳輸距離遠(yuǎn)（1.2km），易于擴(kuò)充。
整個(gè)系統(tǒng)由上位機(jī)進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度和管理，與下位子系統(tǒng)的通訊采用主從異步通信方式。上位機(jī)選用高性能的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，內(nèi)置RS485通訊卡和可支持多臺(tái)顯示器的多屏卡；
在通訊解決方案上有多種方式可選：無線通訊方案有其優(yōu)點(diǎn)，如易解決通訊問題，可降低成本，可簡(jiǎn)化安裝，采用大功率天線可增加通訊距離等，但利小于弊——一是企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣，大量房屋和爐窯等設(shè)施會(huì)阻塞或影響調(diào)頻信號(hào)的傳輸；二是電氣、電力設(shè)施多會(huì)產(chǎn)生復(fù)雜多樣的電磁干擾，加上許多企業(yè)開展移動(dòng)通信的集團(tuán)消費(fèi)后建有GSM等基站產(chǎn)生射頻干擾；電臺(tái)的設(shè)立須申請(qǐng)并定期繳納無線電頻道占用費(fèi)，受約束因素多。
若采用MODEM方式，則存在占用企業(yè)程控電話多、傳輸速度慢、信息量小的問題；中間設(shè)備環(huán)節(jié)多，有損于系統(tǒng)的整體可靠性；敷設(shè)電纜問題同樣無法避免。因此，MODEM方式可在監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)尚未建立起來之前，對(duì)前攻關(guān)的單點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，待今后網(wǎng)絡(luò)建立起來后轉(zhuǎn)為網(wǎng)絡(luò)通訊。
五、結(jié)語
隨著光學(xué)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)與自動(dòng)檢測(cè)等新技術(shù)的發(fā)展，許多以前難以檢測(cè)的非電量（如煙實(shí)現(xiàn)工業(yè)爐窯、塔罐煙氣排放點(diǎn)的自動(dòng)采樣與預(yù)處理，粉塵與SO2等主要污染因子和煙氣流量的在線監(jiān)測(cè)）均得以解決，這將有利于促使崗位作業(yè)人員及時(shí)調(diào)整與監(jiān)控脫硫、除塵等環(huán)保設(shè)施的運(yùn)行狀態(tài)，加強(qiáng)達(dá)標(biāo)排放管理，這對(duì)于排放點(diǎn)的有效監(jiān)測(cè)與管理有著積極而重要的意義。
參考文獻(xiàn)：
1．潘惠群 激光氣體成分含量在線分析儀 世界儀表與自動(dòng)化2001（7）
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3. 朱曉青 曹王劍等主編 過程檢測(cè)與控制技術(shù) 冶金工業(yè)出版社 2002年9月
評(píng)論