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案例頻道1、概述：
CTY-II鍋爐飛灰含碳量監測裝置是用于電站鍋爐煙氣飛灰含碳量在線連續監測的儀器。它是利用安裝于鍋爐尾部煙道內的灰樣收集器，適時收集待測灰樣。利用介質微波檢測傳感器將灰樣的含碳量轉換成與之相對應的電壓信號。經微機處理單元運算，向系統傳送飛灰含碳量數據，為鍋爐運行提供燃燒調整以及熱效率計算的依據。
使用本裝置對鍋爐經濟運行，節約能源將起到很大的促進作用。
2、工作原理：
CTY-II鍋爐飛灰含碳量監測裝置由智能取樣裝置、現場電控單元、系統主機單元通過現場總線連接組成。
兩套智能取樣裝置分別安裝在甲、乙側煙道除塵器前，尾部煙道水平段下方。智能取樣裝置為帶有微處理器的智能化設備，能夠自動完成煙道飛灰的采樣、檢測、排灰、故障報警等功能，并將檢測的數據進行預處理，通過現場總線傳送到現場電控單元。壓縮空氣氣源通過預留的馬壓嘴口接入。
現場電控單元向智能取樣裝置提供控制電源，并通過現場總線與智能取樣裝置連接起來，可完成現場參數設置，含碳量顯示、數據標定及仿真試驗等功能，留有兩通道隔離的模擬量輸出4～20mA，向其他系統（如DCS等）傳送含碳量信號。一通道隔離的開關量輸入，接受外部來的投油保護接點信號。一通道隔離的開關量輸出，指示系統運行正常/故障報警狀態。通過高速現場總線與系統主機單元通訊，相互傳遞數據。
系統主機單元完成對含碳量數據的顯示、記錄及分析處理，并能夠以圖形方式顯示實時含碳量曲線、年月周日平均含碳量或某一段時間內的歷史曲線等，通過系統主機單元可對現場電控單元和智能取樣裝置進行參數設置。
3、引用規范和標準：
GB11920-98 電站電氣部分集中控制裝置通用技術條件
GB4720-84 低壓電器電控設備
JB616-84 電力系統二次電路用屏（臺）通用技術
IEC144 低壓開關和控制設備的外殼防護等級
ANSI488 可編程儀器的數字接口
ISA-55．2 過程運算的二進制邏輯圖
ISA-55．3 過程操作的二進制邏輯圖
ISA-55．4 儀表回路圖
SAMA PMS 22．1 儀表和控制系統功能圖表示法
NEMA-ICS4 工業控制設備及系統的端子板
NEMA-ICS6 工業控制設備及系統的外殼
TCP/IP 網絡通訊協議
IEEE802 局域網標準
4、系統功能：
4．1 實時含碳量數值及曲線顯示
系統能隨時跟蹤鍋爐煙道飛灰含碳量的變化，顯示含碳量的數值和發展趨勢，供電廠相關人員及時調整鍋爐的燃燒，控制含碳量的數值。
4．2 平均含碳量數值及曲線顯示
系統能根據電廠的運行要求，處理、顯示一時間段內的平均含碳量數值。
4．3 歷史含碳量曲線顯示，可保留一月內的快速趨勢和一年的歷史趨勢。
4．4 系統報警及狀態顯示。
4．5 含碳量模擬信號輸出。
4．6 數據外存功能。
4．7 在線標定功能。
4．8 同步留灰功能。
4．9 在線防真功能。
4．10 現場總線接口。
5、技術指標
a) 測量范圍0～20％含碳量
b) 輸出模擬量信號：4~20mA
c) 輸出一路數字信號
d) 輸出開關量信號：干接點
e) 測量周期：2~30 分鐘可調
f) 測量精度 ±0.4％ （含碳量在0～ 10％時）
±0.6％ （含碳量在10～ 20％時）
6、特點：
l 系統采用智能化前端設備及現場總線技術，實現了數據控制、采樣、傳輸、處理的全程數字化，有效的保證了數據的完整性、實時性和可靠性。方便了操作使用及維護。提高設備的可用率。
l 現場電纜連接全部采用IP67防護等級的連接器，保證可靠連接的要求。
l 系統主機單元采用工業控制計算機，配以彩色液晶顯示器，使用工業圖形組態軟件平臺，顯示操作界面更加科學化、人性化，具備豐富的圖形處理功能。
l 智能取樣裝置中的電磁閥均采用進口品牌，保證其動作的可靠。
l 取樣頭采用高抗磨損的不銹鋼金屬材料。
l 微波檢測單元采用波導管傳輸微波，減少傳輸損失，采用導波管隔離器，防止微波反射干擾，提高檢測的精度和穩定性。
l 完善的系統故障在線檢測和診斷功能
l 設備壽命管理功能，可顯示閥門動作次數，便于系統維護。
l 具有在線仿真功能，方便系統調試和維護。
三.飛灰含碳量在線檢測裝置電源與氣源要求及安裝方案
1、安裝位置：
每套CTY-II飛灰含碳量在線檢測裝置包含三部分：智能取樣裝置（包含取樣頭、取樣管、收灰單元、排灰單元等）2套，現場電控單元1套，系統主機單元1套。其中智能取樣裝置和現場電控單元安裝在現場，系統主機單元安裝在集控室。
智能取樣裝置安裝在鍋爐除塵器前，尾部煙道水平段下方。現場電控單元的安裝靠近飛灰取樣裝置。左、右側煙道各安裝一臺智能取樣裝置。
2、智能取樣裝置和現場電控單元安裝：
飛灰取樣頭安裝于鍋爐除塵器前的尾部煙道的底部。
安裝時在煙道底部中心線上開取灰孔，然后將飛灰取樣頭基座焊接在煙道下方。焊接要求周邊密封，不允許有漏風。詳細內容請參照飛灰取樣頭基座安裝圖。
智能取樣裝置機柜尺寸為550mm×600mm×1500mm（寬×深×高），機柜要求安裝在飛灰取樣頭的正下方，飛灰取樣頭至機柜集灰器部件的取樣管要保證垂直。機柜頂部距煙道底部應留有1m空間。若煙道較高時，應制做牢固的機柜安裝支撐架。支撐架頂面距煙道底部為2.5m間距，并在機柜的前面和后面留有足夠的人員工作面積。
現場電控單元機柜尺寸為550mm×600mm×1500mm（寬×深×高），靠近智能取樣裝置，便于現場操作。
機柜安裝地腳開孔尺寸參照附圖。
3、現場氣源：
智能取樣裝置要求有壓縮空氣氣源，可采用現場儀用壓縮空氣氣源。
智能取樣裝置留有氣源輸入馬壓嘴接口。
4、電氣安裝：
智能取樣裝置機柜與現場電控單元機柜、現場電控單元機柜與系統主機單元機柜和外部電氣信號連接現場采用IP67防護等級的航空插頭；系統主機單元與外部電氣信號連接采用接線端子連接，智能取樣裝置、現場電控單元與系統主機單元采用現場總線連接。現場電控單元供電電源為單相220VAC 50Hz 200VA，系統主機單元供電電源為單相220VAC 50Hz 1KVA。詳細內容請參照系統接線圖。
5、接地：
智能取樣裝置、現場電控單元、系統主機單元要求有可靠的電氣接地。
四、關于負壓排灰及微波測量原理說明：
煙道飛灰通過取樣槍進入集灰器，14級紅外式灰位檢測器可以準確檢測灰位高度，當集灰器收滿飛灰后，微波檢測單元開始檢測飛灰含碳量，檢測完后（大約3毫秒），集灰器下端的排灰電磁閥打開，集灰器下端通過空氣過濾器與大氣連通，由于煙道為負壓，飛灰經由原取樣回路迅速排入煙道（大約2秒），灰位檢測器可準確檢測排灰狀況，排灰完成后集灰器下端的排灰電磁閥關閉，負壓消失，又進入收灰過程。
當機組在啟動/停機過程時，有時負壓比較小，不足以在規定時間內將灰排出。這時集灰器下端的排灰電磁閥關閉，動力排灰電磁閥打開，利用現場提供的儀用壓縮空氣，將飛灰反吹回煙道。排灰完成后，動力排灰電磁閥關閉，又進入收灰過程。徹底解決了堵灰問題。
特點：電磁閥只通過空氣或儀用壓縮空氣，不通過飛灰，提高了電磁閥的壽命。
現有個別飛灰含碳量檢測裝置的廠家因解決不了防堵問題，而將微波檢測裝置和發射裝置直接安裝在煙道兩側測量，并引入蒸氣流量信號校正，說明如下：
微波是一種高頻電磁波，是一種電磁能量，頻率大約為9GHz，它不同與超聲波，因為超聲波只是一種機械能，它只對被測介質的體積有反應。 鍋爐飛灰中含有未燃盡的碳微粒，由于碳具有導電性，它對微波具有吸收作用，吸收要求被測介質在靜止狀態，需要一個短的時間過程。吸收作用來自兩個方面；
1、被測飛灰樣本的多少。同樣含碳量的灰樣，被測樣本越多，對微波的吸收就越多。
2、被測飛灰樣本的含碳量。在同樣多的灰樣下，含碳量越多，對微波的吸收也就越多。
CTY-II飛灰含碳量在線監測裝置，通過取樣器每次將灰樣收集在固定大小的集灰器內，每次測量取同樣多的灰樣，這就剔除了灰樣多少的因素對微波的吸收作用。只留下樣本的含碳量對微波的吸收作用。
所有的微波檢測設備只能對飛灰含碳量測出一個相對線性關系值，含碳量的絕對值，需要通過人工對同一飛灰樣本（儀器測量過的樣本）進行化學分析一次，測出含碳量的絕對值，對微波檢測設備進行一次標定，這樣微波檢測設備每次就可以測量出飛灰含碳量的絕對值。
如果將微波發射和檢測設備直接安裝在煙道兩側，隨著機組負荷的變化煙道飛灰量是個變量，兩相介質流場也是個變量，微波無法區分是灰樣多少的變化還是飛灰中含碳量的變化引起檢測信號的變化，直接影響含碳量的測量。 鍋爐蒸汽流量和煙道飛灰量不具備唯一的對應關系，煙氣中飛灰的濃度和風量、燃煤的揮發份都有直接的關系。用鍋爐蒸汽流量只能粗劣地補償煙道的飛灰量，每次瞬間測量的飛灰量根本無法確定，樣本不確定，何談測量精度？實際測出的是煙氣中煙塵的濃度，而不是含碳量。這種引入外部信號校正飛灰含碳測量裝置的做法已經失去了在線測量的意義。
人工標定無法做到取同一個飛灰樣本，也就無法標定設備。如果設備不能標定，它所測出的值就失去了實際意義。國內外許多廠家做過大量的試驗，將微波發射和檢測設備直接安裝在煙道兩側，都是由于被測樣本不確定，放棄了該方案。我國的熱工所、中試所和電廠的化學分析，都是采用取樣定量分析法。因此，將微波發射和檢測設備直接安裝在煙道兩側來測量飛灰含碳量，原理上就有缺陷，所謂新技術更無從談起。
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號