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FW320说明书

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.1 特点和应用

FW300是SICK公司生产的第二代透光度测量仪表,它可以连续输出下列测量变量:

●透光度

●黑度(浊度)

●消光度

●以mg/m3为单位输出含尘量(需要通过称重法进行标定)

特点:

●测量光路路径范围大(0.5米到15米)

●模块式设计

FW300只需更换个别的部件,就可以在不同条件下应用,从而可以在许多不同的领域内应用。

●含尘量的测量仅仅与烟道直径有关,与流速、湿度和颗粒的性质无关。

●测量值的数字化处理保证了高的测量精度和对干扰的低敏感性。

●气流中没有仪器部件,即部件不与被测介质直接接触。

●安装、调试简单。

●应用软件易于操作。

●维护费用最少。

应用:

●监测工厂厂房中散发的尘粒,以保证其含量在限定值之内。

●监测过滤器工业,以保证其在正常的工作状态内。

●测量排放气体中的含尘量。

●监测车间中的含尘量。

●在矿山和粉碎工厂中,测量其灰堆挥发的含尘量。

2.2 工作原理和测量变量

2.2.1 工作原理

FW300应用光透射的测量原理;用一个发光二极管(测量距离小于2米时)或用一个激光二极管(测量距离最大可到15米)作为光源,光线在可见光的范围(波长大约为650nm),光线发射到反射器上并经反射器反射回到接收器,光线两次通过含有烟尘的烟道(见图2.1),衰减后的光线信号被检测器接收(光电二极管),信号经放大后传送到微处理器上进行处理,微处理器是测量、控制和分析系统的主要部件。

图2.1 FW300测量原理

发射器二极管的发射能量被不断地监测使之保持恒定,发射/接收装置的分光镜将光线分光,分光后的光线在光电二激管上进行监测,同时经过反射后的光线也在同一个光电二激光上进行监测,因而,即使光线强度有微弱的变化也会被检测出来,光线强度的变化通过微处理器处理后,并根据要求将信号输出。

2.2.2 透光度、黑度(浊度)和消光度的计算

FW300使用下列测量变量:透光度、黑度和消光度。透光度是光线强度的变化情况,透光度的定义如下:

T=I/I0

公式中:T:透光度;I:接收光强度;I0:发射光强度

如果光线强度没有减弱,则:I= I0

也就是说,透光度最高为1或100%;实际上,光线强度的减弱与装置的部件和测量距离的大小有关,因此引入标准系数(N)来保证透光度真正地在100%。

对于FW300,用测量信号I测量来代替I,用I标准代替I0,透光度的计算公式为:

T=N·I测量/I标准

测量变量“黑度”和“消光度”与透光度的对应关系为:

黑度:O=1-T

消光度:E=log(1/T)

透光度和黑度通常用%表示,二者之和为100%。

2.2.3 含尘量的确定

由于颗粒的吸收和散射,使得光线强度衰减,与含尘量的关系符合朗伯-比尔定律。

公式中:c:含尘量

k:消光系数

L:两倍的测量距离(仅适用于双光路透射的方法,见图2.1)经过公式转算:

使用消光度的概念,则公式可以表示为:

即,消光度与含尘量成正比;在理想状态下,含尘量与消光度的关系如图2.2所示。

考虑到不同的颗粒尺寸、不同的尘粒密度以及不同的组成对透光度的影响,当进行含尘量的测定时,必须通过称重法进行标定,将标定的结果输入到FW300的修正系数公式中。

含尘量=cc2·Ext2+cc1·Ext+cc0

公式中:Ext:消光度;cc:修正系数:cc0:二次系数,cc1:线性系数,cc0:常数项。

(在4.3.2部分;工厂的标准设定为:cc2=0,cc1=1,cc0=0)

图2.2 透光度、消光度与含尘量之间的相互关系

2.2.4 响应时间

响应时间(t90)是在测量值突然变化时,达到最终数值90%时的测量时间(见图2.3)。t90时间可以在0.1秒到600秒之间任意设定。t90时间越长,在测量值发生变化时,测量信号输出曲线越光滑。

图2.3 响应时间

2.2.5 检查循环

检查循环是用来自动检查发射/接收装置和反射镜的功能正确性的。任何超出标准范围的偏差均会以故障信号的形式显示出来。检查循环可以按照固定的间隔自动触发(见软件的设定,4.3.2部分),也可以手动触发(在接通电源1分钟之后,或者在软件设置中由维护模式转换为测量模式时。

如果出现维护报警,可以通过手动触发检查循环来查找故障原因(见第6章)。

检查循环包括零点检查和跨度点检查,系统显示的检查值与测量变量无关。零点检查相当于系统不工作,跨度点检查(测量范围的70%)通过改变光强度实现。检查值可以在模拟输出中输出(见4.3.2部分)。

检查循环(自动运行)

●检查值的判断,20秒。

●在模拟输出中输出90秒的70%值(如果输出被激活)。

●在模拟输出中输出90秒的零点值(如果输出被激活)。

零点值跨度值

图2.4 检查循环的输出

备注:

●当确定进行检查开始时9(持续时间约20秒)。在模拟输出中输出最后一个测量值。

●如果不在模拟输出中输出检查值,电流输出为保持最后一个测量值。

●激活维护继电器时通过信号进行检查循环。

●在液晶显示器上,显示检查循环,而且状态继电器6被激活。

●在进行装置的设置变化之前(或进行装置的重新设置),将按照参数设定的固定周

期自动地进行检查循环,在进行重新设置之后,将按照新的设定周期自动地进行

检查循环。

2.3 装置的组成

FW300测量系统的组成如下:(见图2.5)

●发射/接收单元

●反射镜

●适配器

●法兰

●计算单元

—带有内置的保护空气泵(烟气压力-70—+2mbar)

—没有内置空气泵;此时需要:

外置的保护空气泵(烟气压力-70—+30mbar)

图2.5 FW300的组成

2.3.1 发射/接收单元

发射/接收单元由光学镜头和电子模块组成,用来发射和接收光束,并进行信号的评价和处理。完整的光束应该在反射镜的中心,发射/接收单元与计算单元之间通过16芯的电缆连接,计算单元同时提供24V的电源。

使用适配器的搭扣进行安装。

图2.6 FW300SE的发射/接收单元

有两种型号的发射/接收单元:

●光电二极管(测量距离范围在0.5米到2米之间)。

●激光二极管(测量距离范围在1.5米到15米之间)。

基本型号的接口如下(在计算单元的端子排上):

工作状态也可以通过背后的小孔观察两个LED灯的颜色来判断:

即:绿色=运行,红色=故障。

基本型号还可以有数据存储器/事件存储器,CAN模块或安装第二个模拟输出(见2.3.7部分)。不同型号的标注定义如下:

发射/接收单元:FW3X0XX- X XX- XX

型号

-1:测量距离:0.5—2m;光源:光电二极管

-2:测量距离:1.5—15m;光源:激光二极管

基本型号

-SE:标准的

-EX:用于爆炸危险区域

数据存储器/事件存储器

-N:没有存储器

-M:有存储器

可选模块

-N:没有模块

-A:第二个模拟输出

-C:CAN模块

液晶显示(在计算单元上)

-N:没有液晶显示

-D:有液晶显示

特殊型号

-00:不是特殊型号

-SO:特殊设计(例如:不锈钢外壳)

例如:

FW320SE-M A D- 00

发射/接收单元型号320,标准配置,用激光二极管

数据存储器/事件存储器

第二个模拟输出

有液晶显示

不是特殊型号

2.3.2 反射镜

在玻璃上附着一层特殊的薄膜,用来将光束反射到发射/接收单元的接收器上。有两种不同的型号供选择:

旋转式反射镜,是通过马达带动玻璃和膜片旋转,从而提高了系统的灵敏度和测量精度。旋转式反射镜的外形尺寸与发射/接收单元相同。

反射镜与适配器通过搭扣连接固定。

固定式旋转式

图2.7 FW300的反射镜

不同的反射镜型号:

反射镜FW-R-XXX- X- XXX

镜头的有效直径(055/105)

型号(F:固定式,D:旋转式)

特殊型号(000)

备注:如果发射/接收单元和旋转式反射镜安装在室外,可以选用防护罩(见图2.22和2.23)。

2.3.3 适配器

适配器是用来安装发射/接收单元和反射镜的,同时保护空气通过适配器对镜头加以保护,从而防止热气或腐蚀性气体造成装置的污染、过热、腐蚀等危险。环状的插件提高了空气的防护性能。

搭扣

图2.8 带有保护空气接口的适配器

橡胶密封带用来密封适配器和法兰之间的空隙。

适配器的型号表示如下:

适配器FW-V-XXX-X-XXX

圆环内径(030/055/105)

保护空气接口(P:有,N:没有)

特殊型号(000/H00)

2.3.4 法兰

法兰是用来将适配器与烟道墙壁连接的,有不同长度、不同材料和不同尺寸的法兰。按照烟道墙壁的厚度、反射镜和发射/接收单元的型号选择法兰(见图2.9)。

FW-V-105-P-000型号的适配器。

2.3.5 计算单元

连接单元包括发射/接收单元和旋转式反射镜的供电、输入/输出信号的接线端子、与笔记本电脑连接的RS232接口(9孔插座),连接发射/接收单元的(16芯)电缆,电缆线长度为3米或10米。

有两种型号可供选择:

没有保护风机的计算单元

液晶显示器供电系统

图2.10没有保护风机的计算单元

有保护风机的计算单元

图2.11 有保护风机的计算单元

计算单元可以配有液晶显示器或继电器输出(见2.3.7部分)。

计算单元的型号表示如下:

计算单元AK1- X- XX XX-X- X

内置的保护空气风机

-P:有

-N:没有

电缆线长度(=保护空气软管的长度)

-03:3m

-10:10m

电源电压

-WR:100-240V,AC

-O2:24V,DC

液晶显示器

-N:没有显示器

-D:有显示器

特殊型号

-0:不是

-S:特殊设计(例如:不锈钢外壳)

保护空气软管和旋转式反射镜的电源供给

到发射/接收单元和反射镜的保护空气软管,和用于旋转式反射镜的供电电缆是测量系统的独立组成部分。

标准配置的长度分为3米、5米、10米和25米;以便用于不同的使用环境。

保护空气软管也有不同的长度。

2.3.6 外置的保护空气装置(选择部件)

如果烟气压力超过+2mbar或者使用大的FW-R-105-D-000旋转式反射镜时,内置的保护空气风机不能满足使用要求;此时,需要选择使用外置的保护空气装置。使用外置的保护空

气装置烟气压力最高可以到30mbar。

图2.12 空气保护装置SLV1

发射/接收单元和反射镜需要经过过滤的洁净空气来保护镜头。

如果空气保护装置安装在室外,需要安装防护罩(见图2.21)。

2.3.7 数据的获得、通讯、测量值输出和显示器、数据存储器/事件存储器的选择

最多可以连续地储存7280个测量值和100个事件。测量值是按照一定的时间间隔进行平均计算的结果(如半小时)。所有的装置状态(如维护、超出限定值、错误状态)的变化被记录下来,可以通过MEPA-FW参数程序进行阅读(见4.4.1部分)。

CAN模块

独立的计算单元用来完成输入/输出和连接(见8.2.8部分)。计算单元通过CAN模块与发射/接收单元进行连接,最多可以与三台FW300系统进行连接,其数据传送距离最远可以达到1000m。

第二个模拟输出

替代CAN模块,发射/接收单元与第二个模拟输出(0/2/4-20mA)匹配,第二个模拟输出同样为标准的输出,测量范围可以进行参数设定(见4.4.3部分)。

备注:如果安装了CAN模块或第二个模拟输出,则只能安装两个继电器输出(运行/维护、和限定值/故障;在MEPA-FW中可以进行设定),在此推荐下列选项:

LCD 显示测量值和状态信息,模块有一个两行的液晶显示器,两个LCD灯用于维护信号(绿色)和故障信号(红色),连接单元中三个附加的继电器用于维护、第二个限定值和检查循环的输出。

2.3.8 用来进行车间空气质量的监测

如果发射/接收单元和反射镜安装在室外(例如,监测灰堆)或安装在车间内,配用一个光/灰尘的防护管及安装支架;使用这种防护管的测量距离最大可以达到8米,防护管分为不带加热或有加热和有绝缘外层的形式。

2.13 光/灰尘防护管及安装支架

2.3.9 用于高烟气压力的附件

如果烟气压力在+30mbar到+30bar之间,需要使用特殊的组件用来安装发射/接收单元和反射镜。(见8.2.6部分)。

2.3.10 用于进行装置试验的附件

线形试验设备

线形试验能够完成透光度的测量是否正确的检查。在光路中插入已知透光度数值的滤光片,使用FW300进行测量,如果测量结果在允许的范围之内,则FW300的功能是正确的。滤光片及其支架在一个盒子内。

用于零点设定的调节支架

调节支架用来在无烟雾的环境中检查透光度的数值;按照与烟道中相同的测量距离设置发射/接收单元与反射镜之间的距离,调整光路的同轴度,设置此时的透光度数值为100%。

用于零点设定的零点管子

用来替代调节支架,使用管子进行FW300的零点设置;可以容易地使发射/接收单元和反射镜的光路同轴。管子的两端用盖子密封,灰尘不能进入到管子中;如果不能保证环境空气中没有灰尘,则需要使用零点管子进行零点设定。

2.4 装置的构造

备注:

根据安装现场的情况,可以按照下表选择软管的长度(使用内部保护风机,长度乘以2,使用外部空气保护装置,长度乘以1)。也可以订购一根软管按照需要长度截取。

备注:1)绝对值,在0℃到40℃之间的瞬时值。

2)内部允许的重复性最大值。

3)

含尘量测量范围

测量范围是SICK 根据多年的经验总结出来的,在不同的应用领域,其测量范围不同。 由于应用环境条件是多种多样的,不能准确地限定测量范围。

测量范围如下:

2.6 尺寸和部件编号

所有的尺寸单位都是mm 。 2.6.1 发射/接收单元

固定式旋转式

图2.15 FW300的反射镜2.3.6 适配器

图2.16 适配器

图2.7 法兰管

2.6.5 计算单元

没有内置风机的计算单元

图2.18 没有内置风机的计算单元(带有液晶显示器)有内置风机的计算单元

图2.19 有内置风机的计算单元(带有液晶显示器)

2.6外置空气保护装置

图2.20 外置空气保护装置(选件)

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