在线监测仪（精选12篇）
在线监测仪 篇1
1 背景
大海虽然为我们提供了丰富的食物和矿产,但是环境污染以及风暴潮等海洋环境的变化正在影响着海洋生物的栖息和繁衍,甚至危机着人们的生命。我国拥有18000多公里的海岸线以及300万平方公里的管辖海域,采用高新技术对海洋进行全方位检测迫在眉睫。为此,我国政府把“海洋监测技术”列入国家863计划“九五”研究计划中,此技术作为国家863计划的一个主题,对推动我国海洋检测高技术的发展具有重大意义,“九五”期间投入1.2亿元海洋检测高技术研究经费,“十五”期间投入2.4亿元,“十一五”期间为了加强海洋监测高技术研究,更加大了投入。
2 与国外监测技术差距
目前,在海洋仪器中,主要以国外仪表为主,比如应用最广泛的美国的声学海流剖面仪(ADCP)、挪威的安德拉海流计、HYDOLAB公司的Mini Sonde型多参数水质监测仪和美国SEABIRD温盐深测量系统等,他们在国际市场上有很高的占有率,都是集技术、生产、商贸为一体的产品。而国内的海洋仪器基本是研究所的产品,仅有山东省科学院海洋仪器仪表研究所立足于海洋仪器行业。研究所由于生产能力不足、企业技术素质和开发产品的能力不高,因此在现有体制下很难互补,这是海洋仪器行业存在的通病。由于海洋仪器基本属于科学仪器范畴,技术复杂、市场面窄以及批量小,加上国内元器件市场混乱,导致了国内海洋仪器缺乏竞争力。如果不从体制上进行解决,很难扭转我国目前海洋仪器仪表行业日渐衰退和产品没有竞争力的局面。
3 国内外海洋监测技术
3.1 海洋监测参数
随着海洋环境检测技术的不断创新,目前监测的物质和参数主要有:
第一,水文气象参数:风速、流速、气温、波浪、流向、水温等;
第二,物化指标参数:p H值、有机物、溶剂氧、盐度等;
第三,营养物质和毒性参数:各种营养盐、重金属、核辐射等。
海洋环境污染监测技术包括物理、化学以及生物监测技术等。长期以来在监测各种有毒有害物质时主要通过现场取样分析或取样进行实验室化学分析方法,因此缺乏实时性。面对海洋污染现状的复杂性,为了研究他们之间的函数关系以准确掌握海洋污染物的分布情况,探索海水的细微结构和海洋污染程度,要求对海洋水质污染的重要参数进行现场综合的自动、长期和连续的监测。因此,此技术的研究和应用得到了各国的重视。
3.2 海洋监测传感器的技术状况
采用海洋生态环境监测常规指标从目前国际来看,在线监测海流、溶解氧传感器以及盐度等的技术十分成熟,可靠性和精度都已经达到了相当高的水平。但是,在营养盐和重金属等毒性指标方面的化学分析技术和生物传感器技术还不过关。国内外的传感器都向着智能化、模块化以及网络化、小型化、自动化以及多功能化发展。化学和生物传感器是正在发展的载体平台自动取样分析技术的关键。
根据国际海洋环境检测技术的发展动态,结合我国现状,目前我们的总体目标具体表现为:第一,在物理、化学传感器研究方面向模块化、智能化、网络化发展,向小型化和多功能化发展;提高分析和测量的精度;环境生态自动连续监测系统的研究;与国际接轨共同开发新的分析原理和方法。第二,发展现场、连续、自动监测系统;信息采集、传输、存储和处理的模块化和集成技术;自动浮标站的研制等。
3.3 近海环境自动监测技术
近岸海域是污染和生态环境监测的重点,适合发展各种小型轻便的传感器集成平台技术,适宜在海湾、河口及浅海增养殖区的使用,形成了多种便携式水质监测仪器。目前,生物学研究、污染和生态环境检测、卫星遥感定标以及真实性检验研究等应用的传感器或仪器是发展的重点。目前,微电极和阵列电极在实验室已取得一定的研究成果,测量痕量物质的微电极已有样品,p H和溶解氧电化学传感器的性能也得到了显著改善,总体上,生物传感器还处于实验室研究阶段。模拟动物味觉和嗅觉系统由多传感器阵列组成的电子舌和电子鼻的研究也有所进展。
3.4 海洋遥感技术
在海洋和近海环境的观测和检测中,海洋监测结合传统常规的手段取得了过去常规手段无法取代的重大成果。虽然此技术能够利用海洋水色遥感探测与海洋水色环境有关的参数,但是需要借助卫星等通讯设备,不仅造价高,并且建设周期很长。遥感飞机作为监测海洋环境的遥感平台,具有全球、连续、大尺度以及费用低和实施是环境影响小等特点,此技术对于周期短和尺度小的海洋环境变化具有独特的优势,不仅在海洋环境遥感检测方面起到了巨大的作用,更为广大海洋遥感作者和管理决策部门提供了大量的科研数据和决策依据。
3.5 痕量物质测量和分析仪器
随着海洋污染物的种类越来越多,为了分析和测定重金属、有机污染物以及放射性物质等痕量物质,将大量的海水样品带回实验室进行分析测量是常规的办法。取样分析方法和微电极测量方法都在国外得到了发展,美国在便携式分析方面发展了用微电机测量Cd、Pb、Cu、Zn等重金属的方法,采用阵列微电极技术测量多种重金属成分。
3.6 营养盐现场自动分析仪
亚硝酸盐、磷酸盐以及硅酸盐等营养盐虽然是海洋生物生存的基本营养物质,但是富营养会又可能引发赤潮以及生物的病害。因此,生态环境和污染环境的必测项目就是营养盐。目前的方法,微机控制的全自动测量并使其微型化的方法代替了原来的人工操作的实验室分析方法,即在现场建立一个全自动的微型营养盐分析实验室,一般采用实验室的化学分析流程。
3.7 多参数水质监测仪
海洋监测设备多讲究小型化、多功能化和多参数化,小型多参数海洋环境浮标监测核心是水质传感器。该水质传感器选用美国YSI公司的6600V2型多参数水质监测仪,水质传感器的外观如右图所示。
4 结论
海洋监测作为一门技术含量高且作为一个独立的专业,刚步入社会时,总会遇到各种困难,如:技术人才不足、技术集成环境差、市场容量有限以及外国技术市场垄断等,而民族海洋检测技术作为一个海洋大国,必须发展自己独立的海洋经济、海洋管理以及海洋服务和海洋军事。我国的海洋监测与国外相比,还有很多的差距,主要体现在监测能力、监测设备和监测技术方面,想要在海洋监测中立足,必须要有自己的新技术,目前最欠缺的技术就是重金属污染物、有机污染物、石油类污染物和营养特征污染物的在线实时监测技术,如果在这些方面有所突破,必然会给海洋监测带来很大的技术变革。
参考文献
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[3]唐原广,王金平.SZF型波浪浮标系统[J].海洋技术,2008,27(2):31-33.
在线监测仪 篇2
摘要：氨氮在线自动监测仪已在我国水质自动监测系统中得到广泛应用.其生产厂家日趋成熟、相关标准逐步出台、仪器性能基本达标.但在实际应用过程中,该仪器仍有许多问题需要进一步认识与改进.本文从方法选择、干扰排除、国家标准、比对、质量控制等几个方面,分析了该仪器存在的`问题,并提出了相关建议.作 者：王经顺 李军 WANG Jing-shun LI Jun 作者单位：王经顺,WANG Jing-shun(江苏省环境监测中心,江苏,南京,210036)
李军,LI Jun(连云港市环境监测中心站,江苏,连云港,22)
输电线路在线监测系统研究 篇3
关键词：输电线路；在线监测系统
中图分类号：TM72 文献标识码：A 文章编号：1000-8136(2009)35-0015-02
1研究背景概述
随着社会经济的高速发展，各行各业对电力供应的质量和数量提出了更高的要求，由于电网中输电线路所处环境的不确定性，使线路运行是否安全已成为电网可靠性的一项重要指标。
由于输电线路纵横延伸几十甚至几百千米，处在不同的环境中。因此高压输电线路受所处地理环境和气候影响很大，每年电网停电事故主要由线路事故引起。
以前，输电线路检查主要靠运行人员周期性巡视，虽能发现设备隐患，但由于本身的局限性，缺乏对特殊环境和气候的检测，在巡视周期真空期也不能及时掌握线路走廊外力变化，极易在下一个巡视未到之前由于缺乏监测发生线路事故。因此，线路在线监测系统应用而生，其通过无线(GSM／GPRS／CDMA)传输方式，对输电线路环境温度、湿度、风速、风向、盐密度、泄漏电流、覆冰、雷电流、周围施工情况、杆塔倾斜等参数进行实时监测，提供线路异常状况的预警，通过对线路各有效参数的监测，能够提高对输电线路安全经济运行的管理水平，并为输电线路的状态检修工作提供必要的参考。
2系统工作原理
系统由两部分组成，分别是数据采集前段(太阳能接收板、通讯系统、采集系统、抗干扰系统等)和后台收集系统组成。采集前段是一台高性能的嵌入式计算机，其主供电源为太阳能接收板，可以全天候作业。通过预先设定的程序定时对周围的各种数据。比如温度、湿度、风向等进行分析收集，视频探头可以不间断对周围环境进行实时监测，前台系统对所收集数据进行处理后，通过无线(GSM／GPRS／CDMA)传输方式可以及时传输至后台控制中心。后台接受终端可以对所收集的相关数据进行分析，根据分析结果有针对性地对相关杆塔采取防范措施，降低线路事故的发生。
3输电线路在线监测系统的组成
该系统可以采取积木式结构，针对不同地理环境和气候监测不同的线路参数，监测中心服务器采取统一的软件平台，便于综合分析、比较。现对常用的几种监测仪进行分析：
3.1微气象监测系统
输电线路由于其分散性特点，所处环境变化较多，极易由风偏、雷击、污秽等引起线路故障，特别是局部环境的变化及时掌握更需要在线数据的监测。
微气象监测系统主要对输电线路走廊微气象环境数据进行在线监测等，能将所测监测点温度、湿度、风速、风向、气压、等气象参数及严密数据进行分析。通过定期数据传送，使线路技术人员根据数据曲线能及时掌握线路运行环境的气候变化规律，以便采取相应的措施(比如：雷区安装氧化锌避雷器、污秽区采取调爬等)防止线路发生停电事故。
3.2无线视频监控系统
由于经济发展，各种建筑施工改造频繁。另外处在荒郊野外的杆塔线路极易受到外力的破坏，由此引起的线路跳闸事故逐年增加，传统的巡视方式已不能满足现有的安全需求。
因此，在电力行业，急需一种有力的监控、监测手段对输电线路周边状况及环境参数进行全天候监测，使输电线路运行于可视可控之中。架空输电线路危险点远程监控系统采用先进的数字视频压缩技术，通过无线通讯实时将线路周围情况传至后台监控中心，并可设置程序对危及线路安全的行为进行报警。采取红外探测技术对输电线路高危地区杆塔进行全天候监测，将事故隐患及时消除。有效地减少由于线路周围建筑施工等外力破坏引起的电力事故。在巡视人员不易到达地区，大大减少巡视次数，为输电线路的巡视及状态检修开辟了新思路。
系统软件强大的查询、比较、分析功能。可及时了解设备及环境变化信息，为事故预防及事后分析提供事实依据。
3.3输电线路覆冰监测
通过在易覆冰区域的铁塔上安装覆冰自动监测站。通过在线测量绝缘子垂直负荷的变量，建立在一个垂直档距单元内导线自重、风压系数、绝缘子倾斜角、绝缘子垂直负荷和导线等值覆冰厚度的数字模型。适时检测在一个垂直档距单元内等值覆冰厚度的变化，在根据线路设计标准，為用户提供预警值。还能够对现场的覆冰情况进行扪照，通过GPRS／CDMA无线通讯网络将照片、环境参数传往监控中心，在监控中心即可随时掌握线路的覆冰情况。通过对照片的比较分析可判断积冰速度，综合各种气象条件，作出相应的处理措施，防止大范围停电事故的发生。
3.4杆塔倾斜仪
由于一些朴塔处在采空区和易冲刷地段，为防止由于杆塔倾倒而引起倒杆断线事故的发生，就需要及时掌握杆塔倾斜发展情况，以便及时采取相应的措施。
杆塔倾斜仪通过自身设备，程序设计传输时间间隔，定时将朴塔顺线路及垂直线路方向的倾斜角度数据传输至后台控制中心，通过对传输同数据的曲线分析，可以及时判断杆塔倾斜的发展趋势，在达到报警状态时及时处理，是矿由开采及雨水朴刷较多地区进行在线监测的一种有效手段。
3.5输电线路防盗报警系统
输电线路近年来被盗事件逐年上升，据不完全统计，中国由于塔材被盗、导线被割引起的经济损失达上亿元之多。由于输电线路分散在野外，距离长、分散性大，一直以来没有有效的安全防范措施。
在电力线路上安装一种探测器，此探测器主要感应振动和热能，当有人靠近杆塔进行偷盗时，仪器感应发出报警，通过无线网络短信传送至相关人员手机上及信息中心。同时还可根据需要开发图像功能，在启动报警同时。启动图像功能将图像传至监控中心，保留相关视频已做为犯罪证据以供警方确认。
4项目意义
浅析重金属离子在线自动监测仪 篇4
该仪器的基本原理是根据传感器敏感膜/溶液界面上发生的faraday过程引起的“时滞现象”提出“时滞”与去极剂浓度的关系式以及“时滞”与去极剂浓度关系的线性范围。采用微分信号, 在液晶屏上直接按环保要求检测限量显示。重金属离子浓度与垂线间的距离成线性关系, 通过仪器软件的换算得出重金属离子的浓度, 并通过液晶屏显示出来。
2 仪器的技术特点
该仪器的理论创新点主要在于采用E～t和dE/dt曲线而不是采用dE/dt～E曲线的方式, 建立了去极剂浓度与“时滞”信号的数学关联。根据E～t和dE/dt曲线上提供的一个暂态电化学进程的极具丰富的信息, 在高扫描速率下, 电极表面不断更新, 解决了电极老化的问题, 应用在水质监测仪上可解决电极寿命短的问题。通过采用注入信号的变化, 使传感器能够对多种离子响应, 通过设计信号相位角及暂态T, 可设定环保标准要求的灵敏度。采集E～t和dE/dt曲线上有价值的数据信息, 进行相关处理, 直接显示出去极剂的浓度。此方法可应用在水体中重金属离子的监测上, 使用一台仪器可同时快速监测铜、锌、铅、镉等多种重金属离子。“时滞”信号的提取方法、信号的处理方法、测定结果的多种显示方法均为首创性提出。以上几种方法在技术上的创新为仪器测量的准确度、可靠性提供了保证。该仪器研制成功以后同国内外其他厂家的仪器相比, 在技术性能方面, 具有测量量程大, 检测下限低、测量速度快、准确度高、性能稳定等特点, 同时, 该仪器的电极简单、易制备、使用寿命长, 一种电极能够同时测量多种重金属离子, 而国内外其他厂家的一台仪器只能测量一种重金属国内外其他仪器低, 销售价格将大幅度降低。该仪器的研制成功能够填补该领域的空白, 能够达到国内领先和国际先进的水平。
3 仪器的技术设计方案
该仪器的技术方案是在重金属离子快速监测仪的传感器上施加交变电压E, 水体中的去极剂与传感器敏感膜相互作用, 在E-t曲线上发生“时滞”, 对“时滞”信号进行提取, 可定性分析出待测重金属离子的类型和浓度。
本项目的主要研究内容及关键技术包括:研制伏安传感器, 该传感器研制成功后, 在定量测量多种重金属离子含量、易制备和耐久性方面都是其他仪器使用的离子选择电极所不能比拟的;研究敏感膜/溶液界面上发生的faraday过程, 找出内在联系;根据内在联系关系, 寻求水体中重金属离子浓度与信号的数学关联;寻求检测信号的可靠方便的提取方法;寻求简单明了的结果显示方法。
4仪器的试验报告
在试验过程中, 我们用自己研制的简易模拟设备对水体中的铜、锌、铅、镉等重金属离子进行检测, 测定结果表明, 该方法可行, 测量结果准确度高, 测定速度快, 性能稳定, 在一定的浓度范围内线性相关性较好。试验报告如下表所示:
金属离子浓度与时滞在一定浓度范围内的线性关系:
5仪器的主要技术指标
测量范围:0～10mg/L;检测下限:0.1μg/L;准确度:≤±10% (0～0.1mg/L) 或≤±5% (>0.1mg/L) 重现性:≤±5%;零点漂移:≤±5%;量程漂移:≤±5%;响应时间:0.01S (测定离子浓度大于10-5mol/l) 、30S (测定离子浓度大于10-7mol/l) 、120S (测定离子浓度大于10-9mol/l) 。
摘要：随着工业的发展, 水体重金属污染已经成为全球性的环境污染问题。前几年, 我们国家主要加强了对水体中COD、NH3-N、PH等指标的治理和监测, 对水体中重金属离子的治理和监测力度还远远不够。在今后的几年, 质量性能稳定可靠, 测量数据准确, 价格合理的国产重金属离子监测仪会有很好的市场需求。
关键词：重金属,离子,在线,自动,检测
参考文献
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在线监测管理制度 篇5
第一条 为加强公司污染源在线监测监控系统的建设、运行和维护的监督管理，发挥污染源在线监测监控系统在环境管理中的作用，保证污染源在线监测监控系统达到相关标准和规定要求，结合公司实际情况，特制订本制度。
第二条 自动监控系统需经政府环境保护部门验收合格后保证正常运行，其数据作为政府环境保护部门进行排污申报核定、排污许可证发放、总量控制、环境统计、排污费征收和现场环境执法等环境监督管理的依据。
第三条 公司在线监测设施包括废水在线监测设施、废气在线监测设施、数据采集传输设施和流量测量设施及相关平台、管路、伴热等设施。
第四条 在线监测设施所属单位为在线监测设施的主体责任单位，负责在线监测设施的运行、维护、保养、巡检、记录、卫生、药剂更换等具体工作，根据公司及主管部门的要求做好在线监测设施使用管理工作；
安全环保管理部为公司在线监测设施主管部门，负责对全公司在线监测设施进行总体监督管理，对责任单位进行技术指导、提出运行维护管理要求，就设备使用、问题处理及时同生厂商、第三方运行商等沟通，协调问题处理工作，并对责任单位在线设施使用、维护、管理情况提出考核意见。
公司其他单位、部门依据各自职责分工担负相应责任。
第五条 在线监测设备的日常管理
1、设备巡回检查
（1）在线监测主体责任单位要根据在线分析仪设备特点，制定在线分析仪设备日常运行检查和数据记录、故障记录等。
（2）各主体责任单位每天应安排专人负责设备的巡回检查，项目包括：在线监测室内室外的设备、仪器运转情况，工作状态是否正常；数据显示是否超标，是否正常；现场设备是否有明显的损坏；系统测量的管路是否有漏水、破损，是否堵塞；室内屋顶是否漏雨，门窗是否锁紧等。
（3）安全环保管理部主管人员负责每周不定期对各在线分析仪设备管理、运行情况进行检查，项目包括：设备周围及设备内部卫生；设备运行情况；数据上传情况；样品采样处理及数据是否超标情况；定期检查设备运行所需药剂和标准气体，及时更换；和第三方运营商沟通，做好在线监测设备的定期校核工作及记录如零点、量程的检查和校正；详细做好在线监测设备日常运行检查和记录台帐，包括日常定期维护、保养、消耗品更换、易损件更换、停电等检查及详细记录；在线监测设备因故障不能正常采集、传输数据时，应及时检修并上报公司调度室和公司环保部备案等情况。
（4）公司安全环保管理部每月应对在线监测运行、管理情况、制度执行情况进行检查。
2、在线监测设备故障处理
巡检人员发现在线监测设备出现问题时要及时进行处理并及时上报
安全环保管理部和调度室，需由厂家或运营商处理的由安全环保管理部同设备厂家或运营商进行沟通处理故障问题，并将处理意见和结果上报安全环保管理部备案。
3、安全管理
（1）各单位在线监测主管人员要按照公司、车间制定的设备巡回检查规定对设备进行定期检查，如生产厂商、第三方运营商及其他相关部门需要对设备检查、维护、保养时，需要本单位主管人员陪同。每次要做好工作记录，离开在线监测设备的同时，要锁好门窗。（2）在线监测设备房屋的钥匙要由各单位专人负责保管，不得转交他人。
（3）除公司维保单位，巡检人员外，外单位人员进入在线监测设备现场，操作设备，需要由主管单位或安全环保管理部管理人员陪同，必须经安全环保管理部同意，方能操作设备。
第六条 在线监测设施应具备监测、显示、记录、存储、查询、打印、上传等功能，应符合国家相关技术规定要求。
第七条 在线监测设施主体责任单位，应保证在线监测室内清洁和设备卫生，环境温度、相对湿度符合设备要求。
第八条 自动在线监测设施安装应符合环境保护规范要求的排污口位置，在线监测室内条件应满足相关标准要求。
第九条 公司相关单位应当按照有关规定对在线监测仪器进行定期校验，并做好在线监测监控系统的日常校验工作。
第十条 任何单位和个人都不得有随意闲置、拆除、破坏以及擅自改动自动监控系统参数和数据等行为。自动监控设备需要停用、拆除或者更换的，应当事先报经安全环保管理部批准同意。
第十一条 因检修、维护等原因需暂停运行在线监测设施的，应提前一天填写《排污/环保设施停运申报表》上报公司安全环保管理部，经同意后方可停运。设施发生故障需立即组织抢修的，主管单位应尽快向安全环保管理部办理环保设施停机报告手续。
第十二条 自动监控设备因故障不能正常采集、传输数据时，责任单位或相关单位应当采用人工监测方法取样监测，并由安全环保管理部或其指定部门及时向环境监察机构报告。
第十三条 公司相关单位应根据自动监测数据有效性审核管理规定的要求，定期按照相关报送审核材料。
第十四条 因管理不善造成在线监测设施损坏或随意拆除、破坏的，减当月体系建设考核分数5～10分；未按要求进行检查、未及时发现设施异常情况而造成较大影响的，减当月体系建设考核分数1～5分。
第十五条 在线监测设施停机未按要求进行执行报告制度的，罚相关责任单位200元/次
电能质量在线监测技术浅谈 篇6
但是，随着现代科学技术的迅猛发展，一方面，由于电力电子设备的应用领域越来越广，特别是各类冲击负荷和非线性负荷容量的不断扩展，使得电网中电压波形发生畸变，电压波动、闪变和三相不平衡等问题时有发生，严重地影响了电能质量;另一方面，由于人们越来越多地使用精密和复杂的电子设备，如计算机、通信设备以及各种过程控制系统来处理和管理工作过程和事务。这就要求高质量和高可靠性的配电系统，以提供与之相适应的电能。
而且，随着电力工业的飞速发展以及电网的不断扩大，电力运行对电力调度自动化水平的要求和安全性的要求越来越高，电力调度需要各种功能更为齐全、操作更为简便的各种电力检测仪器仪表。但是，目前为止用于监测电网用户端电能质量的仪器仪表并没有普及使用，而且随着电力工业的发展和电能质量概念的逐步深化，电能质量监测发生了新的变化。
随着电力行业的发展，随着经济的发展，供电公司要提高自身的竞争力，其中一个最重要的部分就是提供高质量的电能。那么，提供高质量电能意味着需要对整个电网进行动态实时的监测，这种监测是分散的，是多点监测的。
并且随着因特网的发展，电力企业更加要求监控具有多点成面的效果，能够构成全网的实时监测与全网监测信息的共享，在这个情况下，引进了分布式的概念，从而使得电能质量的监测也具有分布式的效果，完全符合电力企业的要求。
1.推广应用及市场前景
近年来，国际上非常重视电网的智能化运行和控制，自美国提出2030年智能电网规划后，掀起了智能电网的研究热潮。2006年，美国IBM公司与全球电力研究机构、电力企业合作开发了“智能电网”解决方案。电力公司可以通过使用传感器、计量表、数字控件、分析工具来自动监控电网、优化电网性能、快速恢复供电，同时加强与消费者的互动 ，以便让他们对电能的使用和管理更加了解。意大利埃奈尔能源公司与凯捷咨询合作启动了世界上最大的智能电表安装项目大约2700万用户安装了智能电表，这些电表具有双向通信、高级计量和管理能力，并通过IP实现数据的分层传输控制。
从发展规律来看，智能电网是电力系统发展到一定阶段后必然形成的，体现如下：电力系统信息系统的耦合性增强;复杂大系统的理论框架和理论与电力系统运行控制的结合空间增大;输配电领域与发电、用电侧的互动性增强。
从研究特点上看：在信息捕捉和应用上，要体现信息感知的敏锐性、信息筛选的精细化、信息预测的精确化。在智能理论和方法与电力系统技术的结合上要体现决策模型的高效化，优化决策的全局化，控制决策的过程化和结果展示的可知化。
我国智能电网的中长期发展目标和支持原则：
1）智能电网的自愈技术
包括数据的采集和监控系统，精密的测量单元，故障的诊断技术。
2）智能电网互动技术
配电网的与用户的电能双向互动及交易，用电信息的实时查询和用电实时管理平台。
3）智能电网高质量及其支撑技术
定制电力技术，电能质量技术。
4）制冷电网兼容理论与方法
考虑分布式能源的系统规划，考虑不确定因素的电网灵活规划（如没预料到的严重自然灾害）。
2.国内外相关概况、水平和发展趋势
美国、欧洲等发达国家己进行了多年的研究，获得了大量的数据，并取得了重要的理论和应用成果。我国对电能质量的研究正处于起步阶段，但也取得了较大的进展。早期的电能质量问题主要局限在频率偏移和电压偏移两个方面。但是，二十世纪八十年代以来，随着新兴负荷的出现对电能质量的要求更高，还需要设法解决诸如失去电压、电压跌落和开关暂态等多方面的电能质量问题。
目前，国内在电能质量监测方面的研究大多局限在谐波问题的研究。也提出和开发了一些监测和改善电能质量的电能质量补偿装置，包括各种有源电力滤波器、动态无功补偿装置、电能质量综合补偿装置，以及动态电压恢复器等，与国外的差距是非常明显的。
①电能质量监测的基础理论研究
电能质量监测的基础理论研究，包括统一的畸变波形下电能质量的含义，电能质量的界定方法、评价体系的研究，各功率成份的定义及物理意义研究等。目前为适应不同需要提出了许多功率成份的定义方法，在其数学表达式、物理意义及实施方面各有所长，但距离理论上和实际上的统一的并易于接受的表达式尚有一定的差距。
②测量方法及各种电能质量检测仪器和设备
各种电能质量指标均应有合理的计算分析方法，特别是针对不同干扰源的预测计算方法及其误差估计等，建立电能质量指标计算分析程序和数据库，同时还应建立起电能质量控制装置的系统仿真模型。
③积极采用数字化控制技术
随着高速数字信号处理器为基础的实时数字信号处理技术的迅速发展，并得到广泛应用，采用模拟量控制的电能质量控制置正用数字量控制代替。这有如下优点：可以程序控制，改变控制方法或算法不必改变控制电路;提高了系统稳定性、可靠性和灵活性，系统不受温度影响;可重复性好，易调试和批量生产;易实现并联运行和智能化控制。
3.其它情况
当前小、微电网的电能质量监测系统的设计解决方案层出不穷，以单片机、DSP、ARM、Nios II嵌入式处理器等为开发的系统均是较好的解决方案，之所以看中Nios II 软核处理器作为我们的设计开发核心，关键有以下一些考虑：
首先，SOPC是Altera公司提出的一个灵活、高效的SOC解决方案。它将Nios II处理器、存储器、I/O口等系统设计需要的功能模块集成到一个FPGA上，构件成一个可编程的片上系统。具有灵活的设计方式，提供了许多可用的IP核，可裁减、可扩充、可升级的功能。同时其高速的性能为该系统的复杂参数计算提供了很大的便利。
其次，Nios II属于软核嵌入式开发，具有灵活性、高性能、低成本、生命周期长等特点，并提供了大量的开发技术文档和实例，只要有能力，结合FPGA可以做出来任何想象的到的东西，其创造能力是强大的，这就是Nios II乃至其他所有软核CPU的最大的意义所在。Nios II支持MicroC/OS-II、uClinux等多种实时操作系统，支持轻量级TCP/IP协议栈，支持*.zip的文件系统，Nios II处理器允许用户增加自定义指令和自定义硬件加速单元，无缝移植自定义外设和接口逻辑，在性能提升的同时，方便了用户的设计。
再次，Altera在FPGA上开发嵌入式系统的研究一直走在前列，我们选择Nios II来开发这个系统，正是看中了这点，而且软核嵌入式的开发技术的发展正处于上升阶段，尽早掌握这项技术，可以使我们开发人员尽早占领嵌入式系统开发的前沿阵地。
综合上述的考量，设计面向用户终端设计，可自行操作，具备联网功能的分布式电能质量监测系统是很有必要的。
重金属在线监测仪产品设计研究 篇7
重金属主要是指汞 (水银) 、镉、铅、六价铬以及类金属砷等生物毒性显著的重元素, 其中, 六价铬、汞、砷、铅和镉已经被国家列入重点监测指标, 由于重金属不能被生物降解, 相反却能在食物链的生物放大作用下, 成千百倍地富集, 最后进入人体, 同时, 重金属元素由于某些原因未经处理就被排入河流、湖泊或海洋, 或者进入了土壤中, 使得这些河流、湖泊、海洋和土壤受到污染, 它们不能被生物降解, 因此, 在线监测重金属污染情况是非常有必要的。
2 设计需求
本研究根据以上国内外厂家性能和环保等角度分析, 采用有毒试剂循环回收利用的方法研制新型重金属监测仪器, 同时根据国家相关标准, 确定重金属监测仪市场需求, 请看下表:
3 设计方案
3.1 产品工作原理
溶出伏安法 (又称反向极谱法) 是从电化学分析中的极谱法发展起来的, 分为阳极溶出伏安法与阴极溶出伏安法, 但阳极溶出伏安法更为重要。在电解池内放入一个悬汞电极或其他固体电极代替极谱法的滴汞电极作为研究电极, 以饱和甘汞电极兼作辅助电极和参比电极。先将研究电极置于待测离子的极限盛有支持电解质和含有浓度很低的金属离子。在不断搅拌溶液下进行电解, 此时扩散电流的电位上, 一般负于半波电位0.2-0.3V, 金属离子在电极上还原成金属并生成汞齐, 这一步称为电积, 经过一定时间电积富集之后, 汞电极中的金属提高到必要浓度, 停止搅拌, 约20-30秒后把研究电极的电位向正方扫描, 这时汞齐中的金属在半波电位附近又重新溶解成为离子进入溶液, 这一步称为溶出, 在溶出过程中记录的电流—电位曲线上出现溶出峰型, 峰高或峰面积与待测离子的浓度成正比, 这是定量分析的基础。峰电位与离子的性质有关, 这是定性分析的基础。锌、镉、铅、铜等可以在适当的支持电解质溶液中, 以汞膜电极作工作电极, 以银-氯化银电极作参比电极, 加以适当的预电解电位, 经过一定时间的预电解富集, 还原到汞膜电极上, 于汞生成汞齐, 然后在较短的时间内作反向溶出扫描, 记录其溶出伏安曲线。根据溶出峰电位和峰高, 用标准加入法定量地测定每个杂质的含量。
3.2 硬件设计要求
控制原理:仪器配有三电极系统, 分别是研究电极 (玻碳电极) 、辅助电极 (铂电极) 和参比电极 (银-氯化银电极) , 分析过程分为三个主要步骤, 分别是富集、静置和溶出。电路设计结构图如下图所示:
D/A恒电位控制:电位控制精度1mV, 电位控制范围±12V, 电位能从-12V到12V扫描, 扫描速度控制范围1-1000mV/S;
电流采集单元:由于需要检测的电流属于微弱信号, 并且不同浓度下的电流大小不一样, 所以电流采集时需要选择不同的灵敏度, 灵敏度的控制可以通过精密电阻来切换, 切换原理图如图2, 电流通过电阻后产生电压, 根据U=I*R, 通过检测电压大小采集电流大小, 一般情况下, 0-10uA范围电流采用100K电阻, 10-100uA范围电流采用10K电阻, 0.1-1mA范围电流采用1K电阻, 1-10mA范围电流采用100Ω电阻, 电阻精度要求0.1%;
A/D转换:根据电流采集精度选用, 建议采用16位;
阀体控制:至少能控制30路电磁阀, 20路带24V电源, 10路不带电源;
试剂报警:6路液位AD输入;
3.3 软件设计
软件功能:
通讯模式:具有232串口数据输出端口, 可以通过数采仪上传数据, 同时具有四路4-20mA输出端口, 能同时输出4路数据;
参数设置:设定测量参数 (以Zn、Cd、Pb、Cu联测为例) :富集电位 (-1.3V) 、静置电位 (-1.2V) 、终止电位 (0V) 、富集时间 (120s) 、灵敏度选择 (10uA) 、是否消解, 如果需要设定好消解时间;寻峰范围设置:Zn (-1200—-800mV) 、Cd (-800—-600mV) 、Pb (-600—-300mV) 、Cu (-300—0mV) ;
3.4 工作电极设计
工作电极与电极线连接采用M3的铜螺纹连接, 保证接触良好, 玻碳采用日本进口材料, 直径为5mm, 与检测池的密封采用O型圈密封方式, 需要注意O型圈、塑料直径、检测池工作电极孔直径之间的配合间隙, 结构示意图如图4。
4 结论
通过软件设计、电路设计和电极设计, 成功研制了重金属在线监测仪器, 能应用于水质中重金属的在线实时监测, 具有准确、快速、安全和可靠等特点, 具备了良好的市场推广前景。
摘要：通过研究重金属监测技术, 提出电化学电位控制方法、硬件设计平台和软件设计, 基于阳极溶出伏安法的监测系统方案, 包括单片机设计、软件设计和工作电极设计等, 实现重金属在线监测。
关键词：电化学,在线监测,工作电极
参考文献
[1]高鹏.智能电化学工作站DSP软件的总体设计与研究[J].科学与研究, 2007.
[2]朱日龙, 胡军, 易颖, 潘大为, 谭杰, 潘海婷.阳极溶出伏安法快速测定地表水中镉[J].环境监测管理与技术, 2010-08-25.
GIS绝缘在线监测 篇8
GIS是电力生产与输变电设施的主要设备之一, 使用六氟化硫 (SF6) 作为绝缘和灭弧介质, 具有占地面积小, 安装简单、功能全面的特点。随着我国电力工业的发展, GIS的使用还会日渐增多。GIS设备一旦发生故障, 引起的停电时间长, 检修费用高, 损失巨大。现场使用经验表明, 大部分故障是可以预先监测的, 因此采用先进的GIS在线故障诊断技术, 可以大幅度减少GIS的故障率。
2 在线监测意义
GIS在线监测可分为两部分, 一为SF6微水密度在线监测, 二为局部放电在线监测。
2.1 SF6密度微水在线监测
SF6气体的湿度、密度两项物理指标是否处于额定范围之内, 决定着SF6气体的绝缘和灭弧性能的有效与否。
SF6气体含有超标的水分后, 在一些金属物的参与下, 在200℃以上温度时可使SF6发生水解反应, 生成活泼的氢氟酸 (HF) 和有毒的SOF2、SO2F2、SF4和SOF4等低价硫氟化物, 在高温拉弧的作用下, 还将分解产生温室气体之一的二氧化硫 (SO2) 和氢氟酸 (HF) 。它们将腐蚀绝缘件和金属部件, 并产生热量从而导致气室内气体压力的危险升高, 断路器耐压强度和开断容量下降, 严重情况下将导致断路器爆炸,
电力相关规程规定:每日巡回监视气体密度, 每1-2年对SF6气体的含水量进行检测。含水量检测通常采用露点仪进行现场停电检测, 检测时按标准取样气体流量, 即30-40升/小时计算, 一次测试需排放SF6气体约35升。
安装SF6微水密度在线监测可时时监测SF6状态, 提前发现状况, 避免发生事故。
2.2 局部放电在线监测
局部放电是反映GIS绝缘性能的主要参数之一, 它是绝缘劣化的征兆和表现形式, 也是绝缘进一步劣化的主要原因。常规检测需要长时间的停电, 放气, 对电力行业的正常运行造成影响, 安装局部放电在线监测能发现其内部的早期缺陷, 以便采取措施, 避免其发展。
3 在线监测装置组成
3.1 SF6微水密度在线监测
SF6微水在线监测主要分为现场变送、信号传输、后台分析三部分。
现场变送:将SF6密度、微水、温度等参数转化为电信号, 经信号传输电缆传送到后台监测主机, 有后台分析软件分析当前设备运行状态。
3.2 局部放电在线监测
GIS内部发生局部放电, 会在外壳产生微弱电流, 在设备接地线上有高频电流通过, 局部放电还会使气室内压力突然增大, 产生超声波, 并且有电磁信号辐射。这些变化特征都可作为局部放电的检测对象, 目前常用的有以下几种方法。
(1) 耦合电容法:GIS内部产生局部放电时通过分布电容耦合, 在设备接地线上产生脉冲电流, 通过HFCT传感器采集到该信号, 能够检测到设备内部的局部放电状况, 检测频带为100KHz~30MHz。
(2) 超声法:GIS产生局部放电时会产生超声波, 超声波会通过外壳传出, 将超声传感器贴到GIS外壳上, 能够检测到设备内部是否发生局部放电。该方法最大的优势是可以通过电声或声声配合的方法实现对设备内部的放电点定位。
(3) 超高频法 (UHF) :局部放电产生时会向空间辐射特高频电磁波, 可利用UHF传感器接收频带为300MHz-1.5GHz的放电信号, 由于检测频率较高, 受环境的干扰小, 由于GIS封闭式金属外壳, 电磁波不容易传出, 可将UHF传感器安装在盆式绝缘子上, 接收GIS内部产生的局部放电信号。
3.3 在线监测方法的综合运用
由于引起GIS设备绝缘老化的原因有多种, 每种在线监测方法的都有它的优势和局限性, 采用多种监测方法综合运用, 能够提高GIS绝缘在线监测的准确性。
4 数据分析
在线监测是一个长期积累的过程, 通过数据的长期积累, 对检测数据的分析, 评估设备的运行状态, 因此数据的处理尤其重要。下面介绍几种常见的数据处理方法。
(1) 趋势图
将监测数据按时间显示, 可观察设备的运行状态走势, 判断当前设备的运行状态。
(2) 专家识别系统
将典型放电类型定义为一种放电模式, 通过对比, 识别当前局部放电类型, 对设备的运行状态进行评估。
(3) 综合评估系统
将在线监测中微水、局部放电信息集中到一起, 综合评估当前设备运行状态。
5 总结
在线监测技术的应用 篇9
1在线监测技术的缺陷以及改进
1.1在线监测技术存在的缺陷
在线监测技术在我们生活中有着十分重要的作用。通过在线监测技术我们可以对生活中各种东西进行相应的监控。但是在线监测技术也存在一定的缺陷。这些缺陷导致在线监测技术不能很好地实现自身的价值。首先就是软硬件问题。在线监测技术是利用相应的电子原件安装在需要监测的物体上, 对其运行的参数进行相应的监测。通过计算机对其数据进行分析输出结果。但是随着科技的进步生活中出现了很多种新型的事物, 我们的监测系统以及监测原件跟不上事物的发展速度。不能对其进行很好的数据分析。这让我们在监测中处在很被动的状态。监测系统跟不上事物的发展速度, 这样我们的监测系统不能很好地执行自身的功能, 不能给我们提供有效的数据, 让我们不能及时的发现机械等需要监测的事物的缺陷。同时在线监测技术没有实现面向对象的设计, 很多情况下我们只能照搬照抄其他的监测系统, 没有做到自主自主研发。这样与实际情况不完全符合的设计在一定程度上影响了我们的监测效果。
1.2利用科技对其进行相应改进
上文我们已经提出了在线监测系统存在的缺陷。我们要利用相应的技术对其进行改进。首先我们要加快硬件的发展。我们要及时对监测系统中的硬件进行更新, 让他们可以跟得上事物的发展, 做到传输数据更准确, 传输数据更迅速, 做到全方位的监测。同时我们要加快对相应的软件的发展。计算机只有通过软件与其本身快速的运算速度才能给我们提供方便, 所以仅仅有硬件的支持是不可以的我们也要重视软件的更新换代。加快运算速度, 做好核心代码的实现, 增加数据分析的准确率。这样我们才能更好的分析数据, 让人们得到直截了当的准确结果。让软硬件的发展齐头并进, 这样才能更好的完善我们的在线监测系统。
1.3根据实际情况进行设计变更
在线监测系统的应用方面是十分广泛的。并且在线监测系统是个设计方面十分广泛 (涉及到物理, 化学, 计算机, 光感系统等等) 。我们不能仅仅在一个层面上对其进行准确的定义。一个软件不能适用所有的监测系统。所以我们在对待不同的监测物体时我们要进行不同的设计。我们要让我们的在线监测系统是面向对象的, 而不是面向过程的一个系统。通过改变相应得硬件, 再利用软件的复写, 结构化的编程, 在不改变核心代码的情况下加装扩展包, 做出适合外部环境的在线监测系统。根据实际情况的不同我们建立不同的在线监测系统, 这样有助于我们充分的了解所要监测的事物。让监测结果更准确。
2在线监测技术的应用
2.1在供电方面应用
在线监测系统的应用方面是十分广泛的。由于应用十分广泛我们不能一一介绍, 我们只对三个主要的类别进行介绍。首先我们介绍在线监测系统在供电方面的应用。供电系统对于我国是十分重要的。由于供电系统的规模很大, 我们不能通过人力对其进行充分的监控, 所以我们采用了在线监测系统。首先在发电时, 我国运用的发电方法有火力发电与水力发电, 我们通过在发电机上加装监测设备, 实时的监测发电机的运行情况, 同时如果是火力发电我们通过在加料, 监测, 废料排除等方面进行实时的监控, 一旦有数据的异常我们可以及时对其进行处理。同时我们将在线监测系统与控制系统相结合, 通过智能软件的分析测试, 通过在线监测系统的返回数据进行充分分析, 直接利用控制系统对其进行加料等生产操作。这样可以很好地实现全自动化。在输送电力时我们在输送的铁塔以及电缆中可以假装监控器, 这样我们可以了解输送的过程是否顺利, 在发生故障时可以及时知道故障发生处, 及时的进行检修, 减少经济损失。
2.2城市管理方面应用
另一方面我们介绍在线监测系统给城市监管带来的好处。城市监管是个十分重要的活动, 我们想要城市安定以及更好的发展我们就要做到对城市全面的监管。我们可以通过在线监测系统对城市的各项事务进行统一的监测。我们利用相应的监测装置在给排水, 供水管道, 城市的道路情况, 桥梁安全, 人们出行情况, 以及各种管道等方面进行监控, 竭力创建一个智慧化的城市。通过这样的在线监测系统我们可以聊到整个城市各个方面的情况, 我们可以及时的处理突发事件, 或者及时的发现城市发展中的不足之处, 并且快速的讨论出解决方案。现在的百度公司实现了大数据的处理, 我们可以将我们的监测系统中传回来的数据上传云端进行大数据分析, 从中得出有用的信息, 通过对海量数据的分析我们可以更好地管理我们的城市中的事情, 加快我们城市的发展。
2.3对机械的监控作用
在线监测系统对机械的监控作用是很大的一方面, 随着科技的发展以及经济规模的发展, 很多企业中机械有很多, 如果一一进行监测是十分麻烦并且是不切实际的事情, 所以我们采用类似编程中多线程的方式, 实现多个机器同时进行监测。通过这样的监测方式我们清晰的了解每个机械的工作状况, 如果机器发生故障我们也可以及时定位故障机器以及故障部件, 及时的检修, 减少我们的经济损失。所以通过在线监测系统我们可以更好地对企业中机械的运行情况进行监测。
结束语
在我们生活中在线监测技术给我们的生活带来了方便与快捷。同时在线监测技术也可以很好地避免相应的器械的损坏, 可以让我们即时的对损坏的设备进行相应的检修工作。通过上文我们可以知道在线监测技术涉及方面很广, 在线监测技术也存在着相应的问题。所以我们需要通过相应地科技对其进行改进。成本“标准化”微型化“硬件安全”网络安全等方面, 这也需要多个领域的技术共同推进发展。通过改进在线监测技术我们对于机械, 城市的管理都会有更好的发展。
参考文献
[1]杨振涛, 李晓, 东李晓.管道沉降监测与应用研究[J].上海地质, 2006, (2) :45-47.
VRLA电池在线监测 篇10
VRLA即阀控式密封铅酸蓄电池, 是目前微波机房大量使用的电池, 通常称为免维护电池。在实际工作中, 它常常被误认为是不需要维护的电池。其实这是一种误解, VRLA只是相对于开放型富液式蓄电池少维护而已。要发挥电池作为后备电源的作用, 必须在日常工作中注重阀控密封铅酸电池的维护方法, 从环境温度、放电电流、放电时间和浮充、均充电压等综合因素考虑电池的使用, 才能保证电池的安全运行。为保证直流操作电源供电的可靠性, 必须对蓄电池组运行参数进行全面的在线检测。
目前, 广播电视系统中对蓄电池的一般维护方法及原则是:
1、浮充运行是最佳运行条件, 运行时电池一直处于满电荷状态, 在此条件下将达到最长使用寿命。
2、特殊情况运行均衡充电: (1) 单体电池浮充电压电压低于2.18V时。 (2) 新电池安装结束后需进行补充充电时。 (3) 电池放电超过20%的额定容量时。 (4) 搁置不用时间超过三个月。 (5) 全浮充运行1h以上。
均衡充电的方法:
1、限流限压充电法:
先限定电流将充电电流限制在0.25C10以下 (一般用0.1~0.2C10充电) , 待电池单体电压上升到2.3V~2.4V时, 立即以2.3V~2.4V电压恒压连续充电, 在充电电流下降到0.001C以下2~3h不变, 就认为电池已充足电。
2、恒压限流充电法:
以单体2.30V~2.40V电压充电, 同时电流不超过0.25C10直到充电电流降到0.001C10以下2~3h不变。
应该注意的是, 蓄电池无论在浮充充电, 或均充充电状态, 其电压均应随环境温度作适当调整, 温度越高, 则充电电压应越低, 不同厂家具体规定略有差异, 要根据具体规定去操作。
选择特定的浮充电压的主要目的是为了达到电池的设计使用寿命, 若浮充电压过高, 蓄电池浮充电流随着增大, 会引起板删腐蚀速度加快, 这样将造成电池的使用寿命缩短。若浮充电压过低, 则电池不能维持在满充状态, 会引起硫酸铅结晶, 容量减小, 也会降低电池的使用寿命。对阀控式密封铅酸蓄电池, 平时不建议均充, 因频繁均充可能造成电池失水, 出现早期失效。
常用检测方法存在的弊端及改进:
在微波传输系统中, VRLA蓄电池常用的检测方法, 就是平时测量单体电池的端电压, 以及每季度进行的容量核对性放电。但平时浮充状态下的蓄电池端电压测量本身并不能真实反映电池的性能状况, 即使性能变差的蓄电池在浮充时也能测得合格的端电压, 而一旦供电系统停电, 蓄电池放电时, 就可能无法保证事故状态下的放电要求, 从而扩大事故范围。
由于蓄电池的容量与蓄电池内阻存在很强的相对性, 一般而言, 电池的容量越大, 内阻就越小, 因此可以通过对蓄电池内阻的测量, 对电池的容量进行在线评估。蓄电池的在线监测, 就是通过实时测量蓄电池组的单体电池电压、单体电池温度、单体电池内阻及充、放电电流, 实现对蓄电池组运行参数的实时监测。
要想完全了解一个蓄电池系统是否能发挥作用, 只有采用以下几种方法对它进行测试:
1、容量测试:
基于正规的理论所进行的测试, 能够确定蓄电池在寿命周期中所处的位置, 所以这是最理想的方法。
2、掉电测试:
用实际负载来测试蓄电池系统, 通过测试的结果可以计算出一个客观准确的蓄电池容量。建议在测试时, 尽可能地接近或满足时间要求, 如果一个使用VRLA电池的系统在加载后无法保持原有电压, 应考虑对它做全面的测试。VRLA电池加入负载后, 出现“干涸”属于正常现象, 但如果端子上的电压出现迅速下降, 则说明蓄电池已无法支持系统工作。
3、测量内部电阻:
内阻是反映蓄电池功能状态的最佳标志, 这种测量虽没有负载测试那样绝对, 但实践表明, 最少能检测出80%~90%有问题的蓄电池。
对蓄电池的容量与内阻关系的研究表明:蓄电池的内阻由金属电阻和化学电阻组成, 其内阻的增加导致了铅酸蓄电池性能的退化。内阻的增加反映了蓄电池容量的下降程度。在实际工作中, 我们应该建立可靠永久的监控方案, 以此来确保蓄电池作为备用电源取得最大程度的可靠性。
单体电池的测量
1、电压测量
不少单位、部门虽已安装了蓄电池的检测管理系统, 但往往只是采集一些蓄电池的电压、温度数据, 而没有给出任何分析和建议, 用户无法判断VRLA蓄电池质量状况, 而VRLA电池又往往可能在没有任何迹象的情况下, 短时间内失效, 因此必须进行测试。
在直流操作电源系统中, 蓄电池一般采用多节电压为2V的单体电池串联而成, 单体电池两端存在较高的共模电压, 接在直流母线正端的蓄电池两端对母线负端的共模电压较大, 超过一般电子模拟开关如CD4051、MAX358等的共模电压输入范围。为消除共模电压的影响, 一般采用电磁继电器进行轮流切换, 来实现单体电池的测量。
2、温度测量
除了电化学反应的吸热和放热外, 在蓄电池充电或放电过程中, 由于电池内阻的存在, 蓄电池内部产生的热量也会引起电池的温度发生变化;在同样电流的条件下, 蓄电池内阻不同, 电池内部产生的热量不同, 电池的温度就不同。蓄电池温度的测量是在电池负极柱根部安置温度传感器, 通过测量在线电池的温度, 找出温度异常的电池。这实际上是将电池的内阻阻值通过温度间接地反应出来。实际研究表明:无论是恒流放电、限压恒流充电还是浮充状态, 荷电量最小的电池温度最高。
3、内阻测量
内阻测量是一个比较复杂的过程, 目前常见的方法主要有密度法、开路电压法和直流放电法。密度法主要是通过测量蓄电池电解液的密度来估算蓄电池的内阻, 显然不适合密封铅酸蓄电池的内阻测量。开路电压法通过测量蓄电池的端电压来估算蓄电池的内阻。精度较差, 甚至会得到错误的结论。而直流放电法就是通过对电池进行瞬间大电流 (一般为几十到上百安培) 放电, 测量电池上的瞬间电压降。通过欧姆定律计算出电池内阻。此方法在实践中得到了广泛应用。但直流放电法存在如下缺点: (1) 由于必须在静态或脱机状态下才能实现直流法的测量, 即无法真正实现在线测量, 这样就不可避免地带来设备运行安全性的隐患;如果在静态, 如此大的电流会对直流系统产生不利影响;如果在脱机状态下测量时间较长, 造成蓄电池的脱机时间较长, 则安全性隐患就会更大。 (2) 由于是大电流放电, 有的甚至达到100A以上, 会对蓄电池造成较大损害, 如果为检测蓄电池而频繁地进行测量, 对蓄电池的损害将会积累, 从而影响蓄电池的容量和寿命。 (3) 由于多出一个体积较大的负载, 即会造成现场安装复杂, 又会增加设备维护的工作量, 影响日常维护的便捷性。
在线检测最先进的方法是采用交流法进行在线测量蓄电池的内阻, 即对电池注入一个低频交流电流信号, 测出蓄电池两端的低频电压U0和流过的低频电流IS以及两者的相位差α根据公式Z=U 0/Is, R=ZCOSα, 计算出电池的内阻。
采用交流法无需放电, 不用使蓄电池组处于静态或脱机状态, 可以实现完全的在线检测管理, 避免了对设备运行安全性的影响, 同时由于施加的低频信号频率较低, 施加的交流电流也很小, 故不会对直流系统的性能造成影响, 并且不需要负载箱。
从以上的比较可以发现, 交流内阻测量具有很多显著的优点, 如体积小、对蓄电池无损害、适合在线快速测量、性能价格比高等等。
4、蓄电池充、放电电流的测量
蓄电池充、放电电流的测量相对比较简单, 多采用霍尔电流传感器, 它将电池充、放电电流转换成-40~+4v的直流电压, 直接经A/D转换即可。
电厂阀门内漏在线监测研究 篇11
关键词：
阀门内漏量； 传热原理； 等效焓降法； 在线监测
中图分类号： TK 268文献标志码： A
面对国家日益严格的节能减排要求，电力企业越来越关注发电机组的节能减耗和发电成本的降低.减少电厂阀门泄漏量是节能减耗的重要手段.
阀门是电厂广泛使用的热力设备，作为流体管路的控制装置，其基本功能是接通或者切断管路介质的流通，改变介质流动方向，调节介质的压力和流量，保护管路和设备正常运行[1].对绝大多数阀门而言，泄漏是其最主要的破坏形式，也是影响阀门安全运行的首要问题.由于密封性能差或者密封寿命短而产生的流体外漏或内漏，不仅造成系统压力损失，流体浪费，更会影响发电企业的经济效益.阀门在电厂管道系统中所处的位置不同，其泄漏的几率和对机组经济性影响的大小也不同.汽轮机主蒸汽管道、高压缸排汽管道、再热段蒸汽管道、高压缸本体等位置的疏水阀门，因工作环境恶劣，产生泄漏的可能性较大.据文献[2]报道，在某300 MW机组旁路系统中针对阀门内漏对机组经济性影响的计算结果表明，当高压旁路门前疏水门、后疏水门、低压旁路疏水门分别泄漏1 t·h-1时，机组供电煤耗分别升高0.42、0.30、0.37 g·（kW·h） -1.
阀门泄漏可分为内泄漏和外泄漏.对于阀门外漏，检测技术和手段较为成熟，可采用人体感观检查、化学气体检查、质谱分析等多种检测手段.阀门内漏一般较难发现，检测也较为困难，目前阀门内漏检测的主要方法有：压力法、声学法[3]和温度检测法[4].压力检测法的原理是在管道沿线和阀门处设置压力传感器，把采集到的压力信号汇总后组成系统整体压力分布图，根据压力曲线的变化特性确定泄漏位置和程度；声学法的检测原理是一旦阀门发生内漏，流体通过缝隙泄漏时会产生喷流噪声，喷流噪声通过阀门壁面传播，利用传感器可接收到这种应力波，再根据频谱分析，确定阀门泄漏程度和流量；温度检测法主要用在被测流体温度比环境温度显著高的场所，利用安装在固定表面的热电偶测量发生泄漏的阀门处温度，从而计算泄漏流量.电厂各管道内大多数是高温高压蒸汽，温度差异较大，所以较适合采用温度检测方法计算电厂阀门泄漏量.本文研究了基于传热学原理的阀门泄漏检测方法以及经济性影响计算方法，结合电厂现场测量实例，给出了一套适合电厂阀门内漏量检测的在线系统.该系统能定量计算阀门内漏量以及内漏量对机组经济性的影响.
1阀门内漏量计算原理
当电厂蒸汽管道旁路阀门或疏水阀门发生内漏时，管道内就有温度高于周围环境温度的蒸汽或水流动.其传热过程如图1所示，其中：t0、t1、t2、t3、ta分别为工质、管道内壁、管道外壁、保温层外壁、周围空气的温度.管道内流体通过管壁与管外保温层向外散发热量.若阀门内漏量不变时，传热过程趋于稳态，则散发热量和管壁温度维持在一定值.传热过程为：管道内流体通过对流换热将热量传递给管道内壁，再通过热传导从内壁传递至外壁，再以热传导方式由管道外壁传递至保温层外壁，最后进行对流换热，将热量传递至周围空气.管道内工质通过管壁和保温层依次以对流换热-热传导-热传导-对流换热向外传热，通常认为这四种方式传递的热量Q相等[5].若t2、ta、管内流体压力p和t0已知，则可计算因工质流动导致的散热损失，从而计算出管道内流体的流速和流量，即得阀门的内漏量.下文将分别对以上四个传热过程进行分析，得出阀门内漏量的计算流程和方法.
式（1）、（5）、（6）、（7）、（8）中，t2、ta可通过热电偶测量得到，其它相关参数可通过计算或者测量得到.通过计算最终得到的参数为Q、tc、V、t1、t3.
不同位置阀门的内漏量对机组经济性的影响也不同.本文采用等效焓降法[7]计算不同阀门内漏量对机组经济性的影响，主要分为两个步骤：首先根据选取工况下热力系统各部分的热力参数计算出机组新蒸汽的变热量等效焓降和各个级段的抽汽等效焓降，以及相应的抽汽效率；然后以第一步的计算结果为基础参数，同时假定补水从凝汽器补入，求出各个负荷工况下，不同阀门泄漏点处，每内漏1 t·h-1工质使机组经济性下降的相对变化量，最终可得到各个阀门热经济性相对变化量与负荷之间的相互关系.
2监测系统硬件布置与软件连接
被监测阀门一般为高温高压阀门，主要为主蒸汽管道、再热冷段蒸汽管道、汽机高低压旁路等关联的疏、放水阀门，隔离阀门等，选取的阀门因工作条件恶劣，内漏的可能性较大，对机组经济性影响也较大.按照理论计算的要求，需在选取的监测阀门上游安装两个壁温测点，下游安装一个壁温测点，阀门附近安装一个环境温度测点，通过电缆将信号与布置在控制室的计算机进行数据通讯，同时需要将相关运行压力、温度数据通过数据接口接入计算机.具体数据采集流程图如图2所示.
数据采集包括阀门各处温度采集和机组运行参数采集.被监测阀门上、下游安装的热电偶穿过保温层焊接在管道外壁，热电偶信号就地采集，通过网线将数据送入位于集控室的工控机中.由于各电厂的实时数据库类型各不相同，因此利用应用于过程控制的对象连接与嵌入技术（简称OPC）对电厂实时数据库运行数据进行采集.
3试验结果分析
为了验证阀门内漏在线监测系统的准确性和可靠性，在上海某电厂300 MW机组上安装了该系统.在电厂配合下进行了一次对比验证试验.试验从被监测的24个阀门中选取了热段A疏、抽一逆前疏、抽一逆后疏阀门，在机组稳定工况下，对应其关闭和开启状态，分别测定机组热力系统热耗率以及影响煤耗情况，进而和利用阀门内漏在线监测系统得到的经济性计算及影响煤耗情况进行对比验证.
一般情况下，试验阀门打开时，很难通过某种测量仪器或手段直接测得蒸汽流量，因此将测量得到的阀门内漏量与该监测装置测量结果直接进行对比存在困难.但是阀门内漏量直接影响机组经济性和煤耗情况，所以可以通过两者经济性的比较验证阀门内漏量在线测试系统的计算准确性.
试验过程分三段：第一阶段为电厂常规运行，时间为9：30～10：35，机组平均负荷为280.057 MW；第二阶段打开热段A疏疏水阀门，时间为10：40～11：00，机组平均负荷为276.347 MW；第三阶段再打开抽一逆前疏和后疏阀门，时间为11：05～11：25，机组平均负荷为275.198 MW.表1给出了对比试验的数据.
图3分别给出了开启阀门期间，热段A疏、抽一逆前、后疏阀前、后温度随时间的变化.随着阀门开度的增加，阀前、后温度不断上升，最终随着阀门内漏量逐渐稳定，阀前、后温度趋于稳定，并且两者的差值亦趋于稳定.热段A疏阀前温度稳定在490 ℃附近，阀后温度稳定在464 ℃附近，两者差值稳定在26 ℃.抽一逆前、后疏阀前温度分别稳定在300、340 ℃，阀后温度分别稳定在287、328 ℃，两者之间相差13 ℃和12 ℃.
将测量到的温度和采集得到的实时数据输入内漏量计算模型，得到该阀门处的内漏量，并通过等效焓降法计算该内漏量对于机组经济性的影响，最终得到发电煤耗影响水平.表2给出阀门内漏在线监测系统与热耗试验数据对比计算结果.
4结论
本文对电厂阀门内漏监测技术进行了研究，从计算原理和软硬件设备上介绍了阀门内漏在线监测系统，主要结论如下：
（1） 基于传热学原理的阀门内漏检测技术可以定量计算阀门内漏量，并可利用等效焓降法计算内漏量对于机组经济性影响.
（2） 阀门内漏在线监测系统包括数据采集硬件和数据处理软件系统，其中数据采集系统包括阀前、后温度采集和电厂实时运行参数采集.
（3） 基于传热学原理的阀门内漏在线检测系统具有非接触式、在线、实时测量等优势，计算得出的阀门内漏量值可以为电厂运行人员提供检修、检漏的依据和参考.
参考文献：
[1]王超.基于DSP的无线阀门泄漏检测装置的研究[M].上海：华东理工大学，2011.
[2]李江海，崔培强.国产引进型300MW机组旁路系统阀门内漏对机组经济性的影响[J].华中电力，2003，16（4）：49-53.
[3]张颖，戴光，赵俊茹，等.阻塞流下阀门内漏率的声学检测与计算[J].化工机械，2006，33（5）：296-299.
[4]孙宝芝，姜任秋，姚熊亮，等.基于传热原理的高温蒸汽流量测量研究[J].计量学报，2005，26（4）：326-328.
[5]袁镇福，吴骅鸣，浦兴国，等.基于传热原理的电厂阀门泄漏量计算方法[J].动力工程，2004，24（5）：725-728.
[6]杨世铭，陶文铨.传热学[M].北京：高等教育出版社，2006.
在线监测仪 篇12
1 问题分析
在GB/T 11914-89中, 明确指出水样中氯离子含量过高时需要加入硫酸汞等屏蔽剂加以屏蔽。其影响因素主要表现为两点:
(1) 氯离子被氧化剂氧化, 因而消耗氧化剂导致测定结果偏高, 具体反应方程式为:
由上式可知, 理论上完全氧化1mg氯离子相当于消耗0.226mg氧。
(2) 由于反应体系中需加银盐做催化剂, 氯离子与银盐反应生成Ag Cl沉淀使催化剂中毒, 从而造成消解过程中对水样的氧化能力下降, 可能会造成氧化不完全, 导致测试结果偏低, 影响测定结果。
(3) 对于本在线监测仪, 有两种解决方案:第一种是不加催化剂硫酸银, 这样不会有Ag Cl沉淀, 但氧化能力下降, 可能COD测定值会产生负偏离, 但也有文献[2]认为对于微波消解法不加硫酸银也可以达到效果, 但对于该化工废水, 还需实验证明;第二种是对水样进行稀释, 使氯离子浓度降至硫酸汞可完全掩蔽范围内, 本文中将设计实验对这两种方案进行验证, 并找到解决途径。
2 试验部分
2.1 仪器与试剂
(1) SERES 2000 COD在线自动监测仪及配套试剂, 其测量原理是采用重铬酸钾微波快速消解法, 在165℃的条件下与硫酸、硫酸银及强氧化剂重铬酸钾一起加热消解10min, 冷却至室温后, 于600nm波长下测定生成的Cr3+的含量, 从而计算出COD含量;
(2) 试剂符合GB/T 11914-1989《水质化学需氧量的测定重铬酸钾法》、HJ/T 70-2001《高氯废水化学需氧量的测定氯气校正法》和废水中氯离子质量浓度的测定[1]的要求。
2.2 实验方法
(1) 配制COD质量浓度为0, 氯离子质量浓度为2、3、4、5、6 g/L的系列1标准溶液;
(2) 配制COD质量浓度为120g/L, 氯离子质量浓度为2、3、4、5、6g/L的系列2标准溶液;
(3) 实验方法符合GB/T 11914-1989《水质化学需氧量的测定重铬酸钾法》、HJ/T 70-2001《高氯废水化学需氧量的测定氯气校正法》和废水中氯离子质量浓度的测定的要求。
3 实验结果与讨论
(1) 依据SERES 2000 COD在线监测仪的技术说明, 此型号仪器在测定氯离子质量浓度低于2g/L的水样时, 其COD测定结果可靠;当氯离子质量浓度超出2g/L时, COD的测定结果就会受影响。为此, 本文作了在线监测仪与重铬酸钾改进法两种方法的数据比对, 配制了COD标准溶液和氯离子标准溶液, 在实验室中用近似条件进行COD测量。用氯气校正法[4] (简称校正法) 、COD在线监测仪不加催化剂硫酸银 (简称在线无银法) 和COD在线监测仪加催化剂硫酸银, 自动稀释3倍 (简称在线稀释法) 测得的系列1标准溶液的COD值见表1。
(单位:mg/L)
(2) 用氯气校正法 (简称校正法) 、COD在线监测仪不加催化剂硫酸银 (简称在线无银法) 和COD在线监测仪加催化剂硫酸银, 自动稀释3倍 (简称在线稀释法) 测得的系列2标准溶液的COD值见表2。
(单位:mg/L)
表1, 表2说明氯气校正法可准确测量配置的氯离子质量浓度不大于6g/L的系列标准溶液;而SERES 2000 COD在线监测仪不加催化剂硫酸银在测定氯离子质量浓度低于3g/L的系列标准溶液时, 其COD测定结果可靠。而COD在线监测仪加催化剂硫酸银, 自动稀释3倍 (简称在线稀释法) 在测定氯离子质量浓度不大于6g/L的系列标准溶液时, 其COD测定结果可靠。
(3) 用氯气校正法 (简称校正法) 、COD在线监测仪不加催化剂硫酸银 (简称在线无银法) 和COD在线监测仪加催化剂硫酸银, 自动稀释3倍 (简称在线稀释法) 测得的对某化工废水进行测定的COD值见表3。
(单位:mg/L)
由表3可以得出如下结论: (1) COD在线监测仪 (不加催化剂硫酸银) 测定废水时, 整体测值偏低, (2) 对于高氯废水, 在加入硫酸汞的量不足时, 水样中不能被屏蔽的过量氯离子被氧化剂氧化产生正干扰, 从而使测定结果发生偏离, 使分析数据失去准确性。 (3) 由于受在线监测仪设定测定条件中测定体积、试剂加入量等因素的制约, 不能无限制多加入掩蔽剂, 但即使加入过量掩蔽剂, 由于竞争性的化学反应, 氯离子还可以是部分催化剂中毒。因此, 必须对采用在线监测仪测定高氯离子水样时的进样量进行成比例稀释, 以保证掩蔽剂可以将其完全掩蔽, 这样得到的数据稳定可靠。
(4) 用氯气校正法 (简称校正法) 、COD在线监测仪加催化剂硫酸银, 自动稀释4、6倍 (简称在线稀释法) 测得的对某化工废水进行测定的COD值见表4。
(单位:mg/L)
从表3、表4中可以看出, 对于该废水COD在线监测仪稀释3、4或6倍的结果都在误差允许范围内 (≤±15%) , 但是稀释倍数增加, 相对误差也会相应增加, 当稀释6倍的时候, 相对误差较大, 接近超过允许范围, 因此, 如果在废水成分中氯离子的浓度相对稳定的情况下, 选择最小的稀释倍数是兼顾稳定性和准确性的做法。如果水样自动稀释3倍, 该仪器可准确测量COD≥30mg/L (该仪器检出限为10mg/L) , 且氯离子质量浓度≤9000mg/L的该类废水。在该化工厂废水监测中, 采用该方法后, COD在线监测仪得到了良好的应用。
4 结语
通过用经典的重铬酸钾改进法即氯气校正法与COD在线监测仪对于系列标准溶液和某化工厂高氯废水测定结果进行分析与实验比对, 得出以下结论:
对于基于分光光度法的在线监测仪而言, 高氯根的干扰要比基于硫酸亚铁铵滴定法的在线监测仪严重, 可采用抗干扰方案为不加入催化剂硫酸银或者采用稀释法。
SERES 2000 COD在线监测仪, 采用不加入催化剂硫酸银的方法, 测定氯离子质量浓度不大于3 g/L的标准样品时, 其结果可靠。
在本文讨论的某化工产废水的监测中, SERES 2000COD在线监测仪采用不加入催化剂硫酸银的方法, 虽会避免产生沉淀影响测量, 但会引起测定结果偏低的问题, 经分析是由于该废水中含有较多难氧化有机物而由于催化剂的缺失, 在线监测仪氧化率不足造成的。
在本文中, SERES 2000 COD在线监测仪采用自动稀释的方法, 可以准确测定该水样, 如果水样自动稀释3倍, 该仪器可准确测量COD≥30mg/L, 且氯离子质量浓度≤9000mg/L的该类水样。
对水样进行自动稀释, 不仅可使氯离子浓度降至硫酸汞可完全掩蔽范围内时, 这时氯离子不会产生正干扰, 也不会引起催化剂中毒, 生成沉淀, 因此, 对于基于分光光度法测定含高氯废水的在线监测仪, 对水样采用自动稀释和硫酸汞络合氯离子相结合的方法, 既消除氯离子干扰, 结果又与国家标准HJ/T70-2001《高氯废水化学需氧量的测定氯气校正法》测得结果一致。为类似的COD在线自动监测仪的应用提供了可借鉴的成功案例。
参考文献
[1]HJ/T70-2001高氯废水化学需氧量的测定氯气校正法[S].北京:化学工业出版社, 2001.
[2]蔡文艳, 唐永明, 俞斌, 等.常压微波消解分光光度法测定COD的研究[J].工业水处理, 2006, 26 (8) :63-65.