袋式除尘器在线高精准定点侧射型检漏装置及检漏方法.pdf

本发明公开了一种袋式除尘器在线高精准定点侧射型检漏装置，包括光信号发射子系统、光信号接收子系统、信号处理子系统、信号显示子系统、以及综合控制子系统，其中：所述光信号发射子系统安装于袋式除尘器箱体的花板上方的侧壁上，用于发出光信号；所述光信号接收子系统垂直安装于与光信号发射子系统相邻的侧壁上，用于接收光信号发射子系统发出的光信号；所述信号处理子系统、信号显示子系统以及综合控制子系统均不至于除尘器之外。本发明还公开了基于所述检漏装置的检漏方法。本发明的检漏装置和方法能够快速精确的定位破损滤袋的位置，从而及时进行更换。

权利要求书
1.  一种袋式除尘器在线高精准定点侧射型检漏装置，其特征在于包括光信号发射子系统、光信号接收子系统、信号处理子系统、信号显示子系统、以及综合控制子系统，其中：
所述光信号发射子系统安装于袋式除尘器箱体的花板上方的侧壁上，用于发出光信号；
所述光信号接收子系统垂直安装于与光信号发射子系统相邻的侧壁上，用于接收光信号发射子系统发出的光信号；
所述信号处理子系统用于接收来自光信号接收子系统的光信号，并对接收的光信号进行处理，以判断是否有滤袋发生泄漏的情况，并将结果发送给信号显示子系统；
所述信号显示子系统用于显示来自信号处理子系统的处理结果，并在处理结果为滤袋有泄漏时发出警报；
综合控制子系统分别与前述各子系统进行通信，以用于对各子系统进行协同控制、单系统时序和空间的指令控制。

2.  如权利要求1所述的检漏装置，其特征在于：所述光信号发射子系统为电-光信号发射器，其发出的光信号包括可见光以及近红外光。

3.  如权利要求1所述的检漏装置，其特征在于：所述信号接收子系统为与电-光信号发射器相应的接收器，包括光电二极管阵列组成的CCD、COMS传感器，以及硫化铅、硒化铝、砷化铟、砷化锑、碲镉汞三元合金、锗硅复合传感器。

4.  如权利要求1所述的检漏装置，其特征在于：所述信号处理子系统是一个处理器，其对来自光信号接收子系统的光信号的处理包括去噪、特征提取、模糊模式识别、以及泄漏判断。

5.  如权利要求4所述的检漏装置，其特征在于：所述信号处理子系统包括DPS、FPGA，微型PC、以及单板机。

6.  如权利要求1所述的检漏装置，其特征在于：所述信号显示子系统包括显示屏和声光报警装置，以显示袋式除尘器的运行状态并在发生泄漏时发出声光警报。

7.  如权利要求1所述的检漏装置，其特征在于：所述综合控制子系统为可编程逻辑控制器。

8.  如权利要求1所述的检漏装置，其特征在于：所述信号发射子系统包括与滤袋的行或列数对应数量的若干个光源。

9.  如权利要求1所述的检漏装置，其特征在于：所述信号发射子系统包括设置于导轨上可沿轨道水平滑动的一个光源。

10.  如权利要求1所述的检漏装置，其特征在于：所述光信号发射子系统安装于侧壁的内侧或外侧。

11.  如权利要求1所述的检漏装置，其特征在于：所述光信号接收子系统包括与滤袋的行或列数对应数量的若干个传感器。

12.  如权利要求1所述的检漏装置，其特征在于：所述信号接收子系统包括设置于导轨上可沿导轨水平滑动的一个光源。

13.  如权利要求1所述的检漏装置，其特征在于：所述光信号接收子系统安装于侧壁的内侧或外侧。

14.  基于权利要求1-13中任一项所述的检漏装置的检漏方法，其特征在于：所述方法包括以行或列发出光信号，同时对列或行进行光通量的扫描检测，并以行列交错法对光通量发生异常的滤袋实施定位。

15.  如权利要求14所述的检漏方法，其特征在于：所述信号接收子系统接收的光信号通过信号处理子系统进一步处理，所述处理包括去噪，特征提取，模糊、统计或聚类模式识别，以及泄漏判断。

16.  如权利要求14所述的检漏方法，其特征在于：对通光量发生异常的滤袋进行定位后还包括发出声光警报的步骤。

说明书袋式除尘器在线高精准定点侧射型检漏装置及检漏方法
技术领域
本发明属于环保领域，具体涉及粉末气体净化和收集技术领域，更具体地，是关于一种袋式除尘器在线高精准定点侧射型检漏装置及检漏方法。
背景技术
我国经济发展的同时，各行各业所产生的粉尘污染也日趋严重。目前，食品、建筑、化工、冶金、玻璃、水泥、垃圾焚烧、电力等行业的生产过程中，都会产生大量的粉尘。为了净化或收集这些粉尘，各行各业设计了各式的除尘器。其中袋式除尘器以其特有的捕集效率高、运行连续、运行负荷变化适应性强、处理气量大、可处理粉尘的种类多等特点，得到了广泛的运用。
滤袋在长期运行中，会出现不同程度的破损，究其原因有：滤袋在织造时的强度不一，滤袋在缝制时的漏针，滤袋在安装时被龙骨刺的勾损，滤袋在运行时气布比过大或脉冲气压力过高或频次过高而产生的劳损，以及滤袋在高温、高磨、腐蚀下老化等。如何在线对数千只滤袋进行诊断，是一直未被解决的难题。
现有的方法或装置主要有以下几种：第一类是袋式除尘器出口气体含尘量检测法，如多路激光法、MESA法、浊度法、β射线法、压电振动法等，均是以出口气体含尘总量来判断袋式除尘器中滤袋是否存在破损，但无法定位破损的位置；第二类是分室检测法，如电荷法、差压法、电容法、激光法等，均是只能判断出袋式除尘器中哪个分室有滤袋破损，但无法定位破损滤袋的准确位置，发现分室滤袋破损之后，只能停机对该室中数百条滤袋逐一抽出，进行人工检查，费工、费时、费力；第三类是逐一检测法，如抽气称重法、光导法等，即每个布袋口皆装有检测点，这对于常规装有脉冲反吹的袋式除尘器是个巨大障碍，并且装置复杂、投资高、适用面窄，所以在实际运用中难以推广。
为此，研究出一类带有普适性的在线定点检漏装置，并应用于各种袋式除尘器，是气体净化和收集领域中急需解决的问题。
发明内容
本发明的目的就在于解决现有技术中难以对大量滤袋的除尘器进行在线监测的问题，从而提供一种袋式除尘器在线高精准定点侧射型检漏装置。
本发明的第二个目的，在于提供一种基于所述袋式除尘器在线高精准定点侧射型检漏装置的检漏方法。
为实现上述目的，本发明的袋式除尘器在线高精准定点侧射型检漏装置包括光信号发射子系统、光信号接收子系统、信号处理子系统、信号显示子系统、以及综合控制子系统，其中：
所述光信号发射子系统安装于袋式除尘器箱体的花板上方的侧壁上，用于发出光信号；
所述光信号接收子系统垂直安装于与光信号发射子系统相邻的侧壁上，用于接收光信号发射子系统发出的光信号；
所述信号处理子系统用于接收来自光信号接收子系统的光信号，并对接收的光信号进行处理，以判断是否有滤袋发生泄漏的情况，并将结果发送给信号显示子系统；
所述信号显示子系统用于显示来自信号处理子系统的处理结果，并在处理结果为滤袋有泄漏时发出警报；
综合控制子系统分别与前述各子系统进行通信，以用于对各子系统进行协同控制、单系统时序和空间的指令控制。
根据本发明，所述光信号发射子系统为电-光信号发射器，其发出的光信号包括可见光以及近红外光。
根据本发明，所述信号接收子系统为与电-光信号发射器相应的接收器，包括光电二极管阵列组成的CCD、COMS传感器，以及硫化铅、硒化铝、砷化铟、砷化锑、碲镉汞三元合金、锗硅复合传感器。
根据本发明，所述信号处理子系统是一个处理器，其对来自光信号接收子系统的光信号的处理包括去噪、特征提取、模糊模式识别、以及泄漏判断。
根据本发明，所述信号处理子系统包括DPS、FPGA，微型PC、以及单板机。
根据本发明，所述信号显示子系统包括显示屏和声光报警装置，以显示袋式除尘器的运行状态并在发生泄漏时发出声光警报。
根据本发明，所述综合控制子系统为可编程逻辑控制器。
根据本发明的一个优选实施例，所述信号发射子系统包括与滤袋的行或列数对应数量的若干个光源。
作为一种可替换的方案，所述信号发射子系统包括设置于导轨上可沿轨道水平滑动的一个光源。
本发明中，所述光信号发射子系统安装于侧壁的内侧或外侧均可。
根据本发明的一个优选实施例，所述光信号接收子系统包括与滤袋的行或列数对应数量的若干个传感器。
作为一种可替换的方案，所述信号接收子系统包括设置于导轨上可沿导轨水平滑动的一个光源。
本发明中，所述光信号接收子系统安装于侧壁的内侧或外侧均可。
本发明的基于前述的检漏装置的检漏方法，包括以行或列发出光信号，同时对列或行进行光通量的扫描检测，并以行列交错法对光通量发生异常的滤袋实施定位。
根据本发明，所述信号接收子系统接收的光信号通过信号处理子系统进一步处理，所述处理包括去噪，特征提取，模糊、统计或聚类模式识别，以及泄漏判断。
根据本发明，对通光量发生异常的滤袋进行定位后还包括发出声光警报的步骤。
本发明的袋式除尘器在线高精准定点侧射型检漏装置具有以下有益效果：
(1)普遍的适用性：适合于各种袋式除尘器。
(2)及时的发现性：一旦有滤袋出现破损，即可被查出。
(3)定位的准确性：克服了破损滤袋出现的行列重叠导致的误判。
(4)搜索的敏捷性：只需巡检一遍，就能定位破损滤袋，且用时很短。
(5)装置的易购性：绝大多数构件市场可购，且替代性强。
(6)改装、安装、检修的便捷性：非常方便于拆装。
附图说明
图1为本发明的袋式除尘器在线高精准定点侧射型检漏装置的组成示意图。
图2为实施例1的示意图。
图3为实施例3的光信号发射子系统和光信号接收子系统的示意图。
具体实施方式
以下结合附图，以具体实施例对本发明的袋式除尘器在线高精准定点侧射型检漏装置及其检漏方法作进一步详细说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限定本发明的范围。
术语说明：
1、反射效应：“三线共面，两线分居，两角相等”，光在前行时会在不规则的粉尘表面发生回光，即在法线夹角对等的另一侧出现反射光，从而形成了反射效应。
2、漫射效应：由于粉尘表面的不光滑和不规则的特点，光在粉尘的各个表面同时形成多方向的反射，从而形成了漫射效应。
3、折射效应：“三线共面，两线分居，两角三变”，粉尘对光除了有反射效应和漫射效应之外，有部分光可穿过粉尘界面并从另一界面透出，从而形成了折射效应。
4、散射效应：由于粉尘内部结构的非均一性，当粉尘接受光的能量后，其折射出的能量是立体发散的，从而形成了散射效应。散射效应包括，丁达尔效应，瑞利效应，米氏效应，拉曼效应，康普顿效应，逆康普顿效应，布里渊效应等。
实施例1
如图1所示，本发明的袋式除尘器(过滤器、集尘器)在线高精准定点侧射型检漏装置，包括光信号发射子系统、光信号接收子系统、信号处理子系统、信号显示子系统、以及综合控制子系统，其中：
如图2所示，所述光信号发射子系统11安装于袋式除尘器箱体13的花板14上方(上箱体)的侧壁上，用于发出光信号；
所述光信号接收子系统12垂直安装于相邻的侧壁上，用于接收光信号发射子系统11发出的光信号；
所述信号处理子系统、信号显示子系统以及信号控制子系统均布置在袋式除尘器之外，其中：
所述信号处理子系统用于接收来自光信号接收子系统12的光信号，并对接收的光信号进行处理，以判断是否有滤袋发生泄漏的情况，并将结果发送给信号显示子系统；
所述信号显示子系统用于显示来自信号处理子系统的处理结果，并在处理结果为滤袋有泄漏时发出警报；
综合控制子系统分别与前述各子系统进行通信，以用于对各子系统进行协同控制、单系统时序和空间的指令控制。
所述光信号发射子系统11优选为电-光信号发射器，其发出的光信号包括可见光、近红外光等；
所述信号接收子系统12优选为与电-光信号发射器相应的接收器，包括光电二极管阵列组成的CCD(电荷耦合器件)、COMS(互补金属氧化物半导体)传感器，硫化铅、硒化铝、砷化铟、砷化锑、碲镉汞三元合金、锗硅复合传感器等；
所述信号处理子系统是一个处理器，其对来自光信号接收子系统12的光信号的处理包括去噪、特征提取、模糊(统计、聚类)模式识别、以及泄漏判断，所述处理器例如DPS(数字像素系统)、FPGA(现场可编程门阵列)，微型PC、单板机等；
所述信号显示子系统包括显示屏和声光报警装置，以显示袋式除尘器的运行状态并在发生泄漏时发出声光警报；
所述综合控制子系统可以采用可编程逻辑控制器(PLC)。
本实施例中，所述光信号发射子系统11可以包括与滤袋的行或列数对应数量的若干个光源，也可以仅采用设置于导轨上可沿轨道水平滑动的一个光源；光信号发射子系统11安装于侧壁13的内侧或外侧均可；
与之相类似，所述光信号接收子系统12可以包括与滤袋的行或列数对应数量的若干个传感器，也可以如图2中所示的仅采用设置于导轨15上可沿导轨15水平滑动的一个光源；光信号接收子系统12安装于侧壁13的内侧或外侧均可。
本实施例的在线高精准定点侧射型检漏装置的操作过程为：
首先，由操作人员发出启动指令，打开所有子系统。然后，操作人员可选择检测方式：全覆盖密集的全室/逐行、列式检测、逐室/逐行、列式检测、稀疏型重点行、列式检测等。本装置会根据指令自动进行巡检：譬如全覆盖密集的全室/逐行、列式检测，各室某行光信号发射子系统发出光源，光以行方向直射该行所有滤袋口，侧面安装的列信号接收子系统，逐列的检测该行每个滤袋口光亮和光粒密度的变化，并经过光-电转换，变成电信号送到信号处理子系统。当该行每列检测完毕，再继续下一行，直至全部行，完成整个袋式除尘器的检测。
当某滤袋出现破损时，会有增量的粉尘涌出，发生不同的反射、漫射、折射、散射效应，侧面的光信号接收器会感受到光亮和光粒密度的增大，并经过光-电转换， 变成电信号送到信号处理子系统。信号处理子系统将环境噪声、设备(发射器、接收器、处理器自身以及传导辅件)噪声、算法噪声等予以消除，对真实可信的数据加以提取，用模糊度量法、统计估值法、聚类法等给予阈值，识别出该滤袋出现破损并记录，信号显示子系统在屏幕上显示破损滤袋的定位并报警。
采用本实施例的检漏装置只需巡检一遍，就能定位破损滤袋，并且在数分钟之内就能完成一个周期的巡检，快速高效。
实施例2
如图3所示为本发明的袋式除尘器(过滤器、集尘器)在线高精准定点侧射型检漏装置的第二个实施例，其与实施例1的差别在于：所述信号发射子系统11包括光源6和带有可选分光器的光纤7，所述信号接收子系统12包括传感器8和带有可选分光器的光纤9；所述光源6采用近红外光。
当检测第1行时，光源6发出的近红外灯光经过可选分光器选择第1行，光经过光纤7全反射至第1行，发射近红外光，其对应的光纤9的传感器8接收到近红外光；当检测第2行时，可选分光器选定第2行光路打开，近红外光经过光纤7全反射至第2行发射，其对应的第2行的光纤9的传感器8接收到近红外光；同上所述，逐行检测至最后一行完毕；随后再按以上方式逐列检测。当检测到某行或列的通光量发生变化时，即可通过信号识别子系统进行识别，进而确定发生破损的滤袋所在的行或列；最后，通过行列交错法对发生破损的一个或多个滤袋实施定位并由信号显示子系统显示并报警。
应用实施例1
本发明的袋式除尘器(过滤器、集尘器)在线高精准定点侧射型检漏装置用于中药生产线前段的磨颗粒工段，研磨吸粉布袋过滤器滤袋检漏，光信号发射子系统和光信号接收子系统安装在布袋过滤器上箱体内，采用图2所示内置式滤袋检漏装置。
吸粉布袋过滤器，处理含粉气体量为80000m3/h，气体温度为40℃，含粉浓度为3.7g/Nm3。布袋过滤器选用脉冲喷吹式，滤袋材质为无纺布，共设4个室，每个室256条Φ110×4000的滤袋，共1024条滤袋。布袋过滤器出口粉尘浓度为100mg/Nm3，吸粉效率97.3％。
例如：第2室第11行第3列、第3室第7行第9列和第3室第11行第9列同时出现滤袋破损，启动各室的行高压汞灯发射器11和CCD光传感器12，第一行的光束发射，列的CCD图像器沿导轨逐列接收光侧向的光量，各室第一行所有列检测完毕，光发射器沿导轨至第二行，光接收器再沿导轨逐列接收光侧向的光量。同理，至第7行时，第3室光接收器再沿导轨至第9列时，发现图像光斑闪烁，A/D转换送到信号处理器，经去噪、特征提取、增强反差后，分类识别出第3室第7行第9列有滤袋破损存储并在显示屏上声、光报警；继续各室至第11行，在第2室第3列发现光斑闪烁，巡至第9列，又发现第3室第11行第9列光斑闪烁，从而锁定第2室第11行第3列、第3室第7行第9列和第3室第11行第9列出现滤袋破损，存储在案并递交显示，屏上出现第2室第11行第3列、第3室第7行第9列和第3室第11行第9列的红色跳闪，提示更换。
应用实施例2
本发明的袋式除尘器(过滤器、集尘器)在线高精准定点侧射型检漏装置用于1台500t/d垃圾焚烧尾气净化布袋除尘器滤袋检漏，光源采用LED灯，安装在布袋除尘器上箱体外，采用图2所示的外置式滤袋检漏装置。
500t/d垃圾焚烧炉尾部烟气量为90000Nm3/h，烟气温度为80℃，粉尘浓度为5g/Nm3。布袋除尘器选用脉冲喷吹式，共设6个室，每个室196条Φ150×4000的滤袋，共1176条滤袋。布袋除尘器出口粉尘浓度为20mg/Nm3，除尘效率99.6％。
6个室分为二排，每排各3个室，每个室在行侧设置可见光源LED灯11，在布袋除尘器外侧安置COMS工业传感器12。打开行LED灯，由COMS逐列检测，操作人员在操控室观看视频，当发现某室某行某列有侧光闪烁增大增亮，说明该滤袋破损，随后发出警报提示更换滤袋。
应用实施例3
本发明的袋式除尘器(过滤器、集尘器)在线高精准定点侧射型检漏装置用于石油化工分离含有高密度聚乙烯粉料气体的袋式集尘器滤袋检漏，光源采用红外光，安装在袋式集尘器上箱体外，采用图2所示的外置式滤袋检漏装置，光信号发射子系统和光信号接收子系统则采用图3所示的带有可选分光器的光纤的形式。
脉冲袋式集尘器其风量为40000Nm3/h，气温为600C，聚乙烯粉质量浓度为15～20g/Nm3，粉平均径为0.1mm，最小粒径为0.02mm。气力输送含有高密度聚乙烯粉料，先经过旋风除尘器一级初过滤，再经过袋式集尘器二级细过滤。袋式集尘器滤袋为Φ140×2200mm共840条滤袋，滤袋材质为丙纶加金属纤维合成。袋式集尘器出口粉尘浓度为120mg/Nm3，去除率为98.8～99.4％。
袋式集尘器分为4个室排成二排，每排各2个室，每室15行×14列，第1、3室设带有可选分光器的光纤7，并且设红外光源6；第1和第2室之间、第3和第4室之间设带有可选分光器的光纤9，并且设红外传感器8；第2、4室设带有可选分光器的光纤7，并且设红外光源6。
打开第1、2、3、4室的行红外灯6和InSb光量子型红外传感器8，由控制系统发出第几室第几行的指令。当检测某室第1行时，红外灯光经过可选分光器选择第1行，光经过光纤7全反射至第1行，发射红外光，其对应的传感器9接收到红外光；当检测第2行时，可选分光器选定第2行光路打开，红外光经过光纤7全反射至第2行发射，其对应的第2行传感器9接收到红外光；同上所述，逐行检测至第15行完毕。一般可以对面双室同时检测。例如第2室第10行第7列滤袋出现破损时，第2室第10行第7列出现光的增加，由CCD送到信号处理器，经温度补偿、去噪、特征提取、图像的阈值，分类识别出第2室第10行第7列有滤袋破损，存储在案并递交显示，屏上出现第2室第10行第7列的红色跳闪，提示更换。