Интегральный акустический анемометр в системе контроля выбросов в атмосферу

На сегодняшний день проблема контроля выбросов в атмосферу очень важна и актуальна. Наличие загрязняющих веществ в атмосфере пагубно сказывается на здоровье и жизнедеятельности человека. Система мер по предотвращению и уменьшению выбросов загрязняющих веществ в атмосферу определяет федеральный закон «Об охране атмосферного воздуха», а метрологические средства для обеспечения контроля выбросов определяет ГОСТ 8.589-2001 «Контроль измерения загрязнений окружающей природной среды» [1]. Основные загрязняющие вещества, продукты тепловых электростанций и черной металлургии:

• •    оксид углерода(CO)

• •  диоксид углерода(CO 2 )

• •  диоксид азота(NO 2 )

• •    оксид азота(NO)

• •    диоксид серы(SO 2 )

В данной статье рассказывается о применении Интегрального акустического анемометра в системе контроля выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. Схема типовой системы показана на рис. 1. Система состоит из датчиков концентрации загрязняющих веществ (2,3), расходомера (1) и блока обработки данных(4). Датчики концентрации выбираются в зависимости от специфики производства, например для тепловых электростанций, применяются датчики концентрации CO, NO 2 , SO 2 . Также могут применяться датчики температуры. В качестве расходомера применяется интегральный акустический анемометр, его основные преимущества перед другими видами расходомеров:

• •    отсутствие механических частей, что повышает точность измерений и удешевляет обслуживание и увеличивает срок службы.

• •    эпюра скоростей имеет сложную зависимость, которая зависит не только от скорости потока, но и от формы трубы, температуры и состава воздуха, поэтому точечные анемометры могут получить лишь примерную информацию о средней скорости потока.

• •    результат измерения не зависит от состава воздуха и его температуры.

• •    большой динамический диапазон и большая чувствительность.

  

Рус. 1.

Принцип действия данного прибора основан на прозвучивании сечения воздуховода под углом к его оси, это позволяет получить информацию о средней скорости и среднем расходе воздуха в этом сечении [2]. Интегральный акустический анемометр состоит из 3х частей:

Двух выносных блоков с излучателями 1.1 и 1.2 (рис. 1) и системного блока 4 (рис.1). Такое разделение позволяет увеличить соотношение сигнал шум, а, следовательно, и чувствительность прибора, за счет уменьшения длины аналоговых каналов и передачи данных в цифровом виде. Системный блок используется для обработки сигналов, в нем установлен достаточно мощный микропроцессор, что позволяет реализовать в нем не только обработку данных от выносных блоков, но и сбор данных с других датчиков системы.

Рис. 2.

Два ультразвуковых преобразователя устанавливаются в воздуховоде на фиксированном расстоянии R и под углом альфа к оси воздуховода (трубы). И по очереди излучают ультразвуковые колебания короткими импульсами. Тогда скорость потока воздуха может быть получена по формуле

V = — — (4^1) 2cos a t^

, где t1 и t2, время прихода сигнала в прямом и обратном направлении.

Расход рассчитывается по формуле

Oe = VS

, где V средняя скорость в сечении площадью S.

М = Ов7]Т

, где M – масса выброса вещества за временной интервал T, а n – концентрация вещества.

Применение интегрального акустического анемометра в системе контроля выбросов в атмосферу позволяет повысить точность измерений такой системы, облегчить её обслуживание и повысить надежность.

The article discusses the application of the integral acoustic anemometer in the system of air pollution control, the general scheme of such system, the advantages and disadvantages of using this type of anemometer.