粉尘仪关键技术专项方案.doc

PM-200型颗粒物
在线监测系统
技术方案

聚光科技（杭州）股份
二○一六年七月

目 录
1 项目介绍 2
2 项目实施标准 2
3 项目方案 3
3.1 测量项目 3
3.2 测量方法 3
3.3 系统组成 3
3.4 外观设计标准 4
3.5 系统关键技术指标 4
3.6 系统特点 5
4 组成部分具体介绍 5
4.1 烟气采样系统 7
4.2 β射线分析模块 8
4.3 走纸运动机构 9
4.4 对外通讯 9
5 供货范围（单套系统） 10
6 协议实施进度 11
6.1 交货期 11
6.2 文件交付 11
6.3 现场指导安装、调试 11
6.4 培训安排 15
6.5 系统验收 15
6.6 质量确保和售后服务 16
7 系统运行方案 17
7.1 运行方法 17
7.2 维护保养方法 17
附录 19

1　 项目介绍
PM-200型颗粒物在线监测系统（以下简称PM-200 系统）是聚光科技（杭州）股份旗下子企业荷兰Synspec企业新推出一款抽取式低浓度粉尘测量仪表，关键用于高湿度和含有粘性粉尘烟气连续在线监测。该仪表基于抽取式稀释采样法β射线测量原理，可应用于燃煤电厂湿法脱硫和湿法除尘后低浓度粉尘测量。

图1 PM-200现场应用场景
2　 项目实施标准
本系统设计、制造、验收规范关键按下列标准和技术规范进行：
n HJ/T48-1999 《烟气采样器技术条件》
n HJ/T75- 《火电厂烟气排放连续监测技术规范》
n HJ/T76- 《固定污染源排放烟气连续监测系统技术要求及检测方法》
n GB16297-1996 《大气污染物综合排放标准》
n GB/T16157-1996 《固体污染源排气中颗粒物测定和气态污染物采样方法》
n GB 18484- 《危险废物焚烧污染控制标准》
n DB 11 503- 《危险废物焚烧大气污染物排放标准》
n GB 9078-1996 《工业炉窑大气污染物排放标准》
n DB 11-237- 《冶金、建材行业及其它工业炉窑大气污染物排放标准》
n GB12519-1990 《分析仪器通用技术条件》
n US EPA METHOD 5 - DETERMINATION OF PARTICULATE MATTER EMISSIONS FROM STATIONARY SOURCES
3　 项目方案
3.1　 测量项目
Ø 烟气中颗粒物浓度
3.2　 测量方法
Ø 采样方法：基于等速采样抽取式采样，等比稀释采样；
Ø 测量方法：β射线方法检测
3.3　 系统组成
PM-200监测系统组成图2所表示, 系统关键由烟气采样系统、β射线分析模块、走纸运动机构、电控系统和气源预处理箱等组成。测量时采样探头抽取烟道中烟气并进行稀释，稀释后样气经过β射线分析仪完成样气中颗粒物富集、分析和校准。

图2 PM-200 系统组成图
PM-200系统监测软件用于监测和统计颗粒物浓度信息和工作状态信息，同时存放数据、统计历史数据、和环境保护部门联网通信等功效。
使用环境条件
PM-200系统能够在恶劣环境下长久安全运行，系统运行满足以下条件：
供电电压：220 VAC 50 Hz，大于4kVA
供 气：0.5-0.8MPa，供气量大于450L/min
环境温度：（-30~55）℃
环境湿度：10-100 % RH
环境压力：（60-101.3）kPa
烟气温度：≤280℃
PM-200系统含有防电磁辐射、防雷设计，系统防护等级：IP55。
3.4　 外观设计标准
PM-200系统贴有产品铭牌，铭牌上标有仪器名称、型号、生产单位、出厂编号、制造日期。
PM-200系统仪器各零部件连接可靠，表面无显著缺点，各操作按钮使用灵活，定位正确。
PM-200系统仪器各显示部分刻度、数字清楚，涂色牢靠，没有影响读数缺点。
PM-200系统仪器外壳耐腐蚀、密封性能良好。
3.5　 系统关键技术指标
产品性能指标：
关键参数
指标
测量范围
0-10mg/m3, 0-20mg/m3, 0-50mg/m3,0-200mg/m3
最低检测限
0.1mg/m3
测量周期
测量周期可选，最短7min
预热时间
60min
零漂
1.5%F.S./24h
量漂
1.5%F.S./24h
放射源
C14放射源
探测器
盖革管
纸带
玻纤滤纸
烟气湿度
最大可至100% RH
烟气温度
最大可至280℃
喷嘴规格
2.4mm、3.2mm、4.8mm、6.4mm
依据工况可选
等速追踪范围
4-40m/s
系统采样总流量
16.7-100L/min可调
稀释比
1：5-1：20
采样方法
射流采样
信号输出
4路4-20mA模拟量、6路开关量、1路RS485、1路以太网
IP等级
IP55
尺寸
探头：371.5mm（H）x354mm（W）x404mm（D）
主机：850mm（H）x490mm（W）x500mm（D）
重量
探头：35kg
主机：100kg
工作温度
-30~55℃
供电
220 VAC 50 Hz, 大于4kVA
供气
0.5-0.8MPa，供气量大于450L/min

3.6　 系统特点
n 烟气颗粒物有效监测
采样β射线法测量，测量结果不受粉尘形状、颜色、颗粒物大小影响。
n 满足中国外标准要求
产品设计满足75/76标准要求，等速采样设计遵从美国EPA方法5要求。
n 自动校准
系统带校准膜，天天对系统进行自动标定校准，对稀释比定时校准，确保了测量结果长久稳定。
n 现场适用性好
采取稀释采样探头，不受湿度影响，含有愈加好现场适用性。
n 易使用、易维护
智能化软件设计，含有自诊疗自恢复能力，操作简单、界面友好。
n 丰富经验
聚光在CEMS领域积累有丰富经验，而且拥有遍布全国技术支持网络，可快速响应用户在系统应用中需求。
4　 组成部分具体介绍
PM-200型颗粒物在线监测系统关键由烟气采样系统、β射线分析模块、走纸运动机构、电控系统和气源预处理箱等组成。预处理控制箱对气体过滤除水，然后气体经过射流泵产生负压，实现对待测烟气抽取。烟气采样系统对烟囱内烟气进行采样并稀释，然后将烟气内颗粒物富集在滤膜上。经过走纸运动机构控制滤膜正确收放，将富集有颗粒物滤膜转移到β射线分析仪位置进行检测分析。图3所表示为PM-200系统技术方案和流路示意图。

图3 PM-200系统技术方案图
以下介绍PM-200系统仪表柜操作面、流路系统和电控系统等机构模块，分别图4和图5所表示。PM-200机柜部分部件名称和功效如表1所表示。
β射线分析模块
走纸运动机构
气源预处理箱
恒温腔加热组件件
显示器模块
校准膜机构

图4 PM-200系统操作面

电控系统
流路系统

图5 PM-200流路控制系统
表1 PM-200机柜部分部件名称和功效
部件名称
功效
气源预处理箱
对外界气源进行过滤、除水
流路系统
控制烟气采样
电控系统
确保设备供电，完成仪表各个步骤模块统一运行控制、数据保留及查询
恒温腔加热组件
使腔体内保持60℃恒温
走纸运动机构
自动实现滤膜收放
β射线分析模块
分析滤膜上富集颗粒物含量
校准膜机构
自动校准β射线分析仪检测参数
显示器模块
将分析出数据在显示器模块上显示出来

4.1　 烟气采样系统
PM-200系统采样单元关键由等动力采样探头和传输管线组成。
采样探头基于等动力采样原理，暴露于烟气中部分均采取耐热耐蚀316不锈钢，避免采样系统腐蚀。同时，采样探头全部和样气接触部分均采取保温处理，温度保持在60 ℃（温度可依据具体工况而定）以上，预防气体中水凝结和传输过程中颗粒物吸附损耗。

图6 采样探头
因为颗粒物易吸附，烟气中氯化氢、水等低温易冷凝，所以，采样探头、传输管线采取高温防静电（60 ℃）伴热，预防液体析出，同时也阻止静电吸附。
4.2　 β射线分析模块

图7 原理图
同位素放射物（如C14）发射出β粒子（即电子），其含有较强穿透力，当它穿过一定厚度吸收物质时，其强度随吸收厚度增加而逐步减弱，称为β吸收。当吸收物质厚度远小于β粒子射程时，吸收近似满足以下关系：

I0 － 滤纸没有吸附吸收物质时β粒子计数值；
I －β射线穿过带有吸收物质滤纸β粒子计数值；
µ－质量吸收系数或质量衰减系数，单位为cm2/mg；
x－ 质量厚度，单位为mg/cm2。
测量时，抽气泵以一定流量抽取被测空气，颗粒进入仪器，并沉积在滤纸上。若流速为Q，单位为m3/h，采样时间为Δt，单位为h。滤纸上粉尘沉积区域面积为A，单位为cm2。则测量得到粉尘浓度C为：

β射线分析仪和光学方法相比，不受颗粒物粒径大小及分布、颜色影响，能够直接测量探头所在烟道或管道断面采样点处颗粒物质量浓度。
4.3　 走纸运动机构
测量时，压缩空气经过射流泵产生负压，以一定流量抽取被测烟气，颗粒物进入仪器并富集在滤膜上。经过走纸运动机构控制滤纸正确、可靠收放，使得盖革管能够正确测量粉尘沉积区域β粒子个数，最终得到粉尘浓度。

图8 走纸控制机构示意图
4.4　 对外通讯
仪表对外通讯关键有三种模式，分别是模拟量输出，开关量输出，RS485及以太网输出，图9所表示。模拟量输出有4路，分别代表颗粒物浓度、烟气压力、温度、流量；开关量有六路输出，代表仪表工作状态和报警信息，均在接口上，用户可直接接线。接线关系定义以下表所表示。

开关量输出6路
模拟量输出3,4
模拟量输出1,2
网口
RS485

图9 对外输出接口布局位置图

表3 对外输出接口管脚定义和要求
接口名称
序号
定义
备注
模拟量1-4
1
粉尘浓度（可配置）
4-20mA输出，负载+导线电阻不超出1kΩ
RS485
左
A
采取屏蔽线缆
右
B
中
COM
以太网

RJ45
标准RJ45信号定义
开关量1-6
1
运行状态
信号无极性，采取屏蔽电缆，开关量5,6备用
2
校准状态
3
维护状态
4
故障状态

5　 供货范围（单套系统）
序号
名称
规格和型号
单位
数量
生产厂家
备注
1.
烟气颗粒物在线监测子系统
1.1.
PM-200主机
PM-200
pcs
1
Synspec

1.2.
PM-200采样探头

pcs
1
Synspec

2.
随机备件
2.1.
纸带

pcs
12
GE

2.2.
AFM40过滤器滤芯
AFM40P-060AS
pcs
1
SMC

2.3.
AWD40过滤器滤芯
AFD40P-060AS
pcs
1
SMC

6　 协议实施进度
6.1　 交货期
协议签定后100天内一次性交清全部货物。
6.2　 文件交付
Ø 所提供技术资料包含系统说明书、施工方案、相关图纸、产品制造检验、现场调试验收等。
Ø 对于其它未列入协议技术资料，若是工程所必需文件和资料，一经发觉，卖方将立即无偿提供。
Ø 双方约定符合工程需要资料交付进度和补充资料。提供系统安装所需要相关技术文件。
Ø 全部文件、图纸上文字用汉字表述，单位采取国际法定计量单位。
Ø 卖方所提供图纸如有修改，卖方应在新版中显著明确表示并对应提供文字说明。
Ø 卖方提交给买方每一批资料全部应附有图纸清单，每张资料全部应注明版次，当提交新版资料时应注明修改处并说明修改原因。
Ø 卖方应提供在监测点安装设备全部要求，包含数量、尺寸和采样孔位置及硬件定位安装示意图等。
6.3　 现场指导安装、调试
双方于交货前2周协商安排卖方专职员程师到现场指导安装、调试和培训初步日程计划。
在含有现场安装条件情况下，买方提前一周书面通知卖方。卖方派有经验工程师到现场指导买方进行安装。
在含有调试条件情况下，买方通知卖方，并为卖方调试工程师提供工作上方便。卖方派有经验工程师到现场进行系统通电调试。并立即处理调试中出现设备问题。
6.3.1　 工程实施时间节点控制表
序号
工 作 内 容
责任人
时间节点
1
设备验收
买方

2
进厂准备（施工许可、场地安排和安全交底等）
买方

3
工程准备工作
买方
买方

直梯或折梯
桥架或管线
4
设备安装
买方（卖方配合）

5
布线
买方（卖方配合）

6
调试
卖方（买方配合）

7
联动
卖方（买方配合）

8
试运行
买方（卖方配合）

9
验收
买方（卖方配合）

10
交接
买方和卖方

上表为单套系统工程施工时间表。
6.3.2　 买方提供公用工程
Ø 电源要求
供电：220 VAC 50 Hz，大于4kVA
Ø 气源要求
a) 供气压力0.5-0.8MPa，供气量大于450L/min，洁净无油，气源含油量小于0.01ppm，粉尘过滤到1μ以下，气源露点低于-20℃，。
b) 气源管采取DN32镀锌钢管管道，假如环境温度低于-20℃，供气管道要保温，气源管末端应安装球阀，球阀接口为G1/2内螺纹。平台端气源接口距离PM-200系统不超出3米。气管出口方向尽可能水平方向。阀门处应有“未经许可不得关闭”标志。
c) 在同时供气给CEMS情况下，要多预留一个G1/2内螺纹接口

气源要求
序号
项目
参数
1
供气压力（Mpa）
＞0.5
2
供气量（m3/min）
＞0.45
3
露点（℃）
低于-20℃（环境温度低于-20℃，供气管道需要保温）
4
含油量 （ppm）
≤0.01
5
含尘粒径 （um）
≤1
6
供气管道直径
DN32
7
气源接口
G1/2内螺纹，并配置球阀

Ø 开孔要求
a) PM-200设备取样孔开孔直径φ135mm，应在烟道东北角一侧（预防夏季太阳直射温度过高），设备上方需安装遮雨遮阳篷。
b) PM-200设备取样孔应符合HJ/T75标准，优先选择垂直管段和烟道负压区域，垂直烟囱优先选择在烟囱1/3处。取样孔位置应避开烟道弯头和断面急剧改变部位，距离弯头、阀门、变径管下游方向大于4倍烟道直径，和距上述部件上游方向大于2倍烟道直径处。
c) 为了便于颗粒物参比方法校验和比对监测，PM-200设备不宜安装在烟道内烟气流速小于5m/s位置
d) 比对采样孔内径应大于80mm，采样孔管长应小于50mm。对于圆形烟道，采样孔应设在包含各测点在内相互垂直直径线上；对于矩形或方形烟道，采样孔应设在各测点在内延长线上。
Ø 平台要求
a) 采样口处绕烟道一周安装监测平台，平台使用钢架结构支撑，和烟道固定，承重按400kg/m2等效均布荷载设计。
b) 平台外边缘到烟道距离大于2米，护栏高度大于1.2米；在平台底部，沿着护栏周围焊接一条150mm宽钢板，以预防安装件掉下平台；平台底面使用防滑钢板，考虑雨天，不得积水，制成后平台应涂防锈漆和面漆。图10所表示
c) 平台上提供金属构件作为可靠接地点，用于设备接地。图11所表示，确保该金属构件和烟道主结构钢筋可靠搭接。

图10 垂直管道示意图

图11 接地点示意图

Ø 斜梯要求
a) 在平台一侧建造上下平台用梯子，抵达监测口和采样口。
b) 梯宽宜为1.2m，踏步高0.3m，护栏高1.5m。
c) 踏板采取厚度≥4mm花纹钢板，或经防滑处理一般钢板，或采取由25×4扁钢和小角钢组焊成格子板。
d) 扶手高应为900mm，或和GB4053.3中要求栏杆高度一致，采取外径30-50mm，壁厚大于等于2.5mm管材。
e) 立柱宜采取截面大于等于40×40×4角钢或外径为30-50mm管材。从第一级踏板开始设置，间距小于等于1000mm。横杆采取直径小于等于16mm圆钢或30×4扁钢，固定在立柱中部。
f) 梯高小于等于5m，大于5m时，应设梯间平台，分段设梯。　
g) 钢斜梯应全部采取焊接连接，全部构件表面应光滑无毛刺，安装后钢斜梯不应有歪斜、扭曲、变形及其它缺点。
h) 钢斜梯安装后，必需认真除锈并做防腐涂装。

1―踏板；2―梯梁；3―扶手；4―立柱；5―横杆；H―梯高；H1―扶手高；R踏步高；t―踏步宽；L―梯跨；α―坡度
不一样坡度钢斜梯，其踏步高R、踏步宽t尺寸如表1，其它坡度按直线插入法取值。
表1

常见坡度和高跨比（H∶L）如表2。
表2

6.3.3　 线缆要求
Ø 电源电缆：3芯电源电缆：单芯导体横截面≥4mm2。
Ø 4路模拟量电缆：两线对绞，对绞数≥4对，单芯导体截面积≥0.2 mm2，屏蔽电缆
Ø RS485信号线：3芯屏蔽电缆，120欧姆铠装专用电缆，单芯导体截面积≥0.2 mm2
Ø 6路开关量电缆：芯数≥12芯，单芯导体截面积≥0.2 mm2，屏蔽电缆
Ø 电缆铺设要求 ：电源线和信号线分开铺设，镀锌钢管防护
6.3.4　 项目实施安全技术方法
Ø 严格根据各相关安全要求进行施工，安全方法不到位不得施工。
Ø 设备在运输及安装过程中，应做好保护工作。
Ø 现场用电设备、机具必需可靠接地，线缆绝缘良好。
Ø 现场使用电、气焊时应配置消防器材，专员防护。
Ø 严禁将施工用电源线、电焊把线等搭挂在仪表设备或敷设有电缆桥架上。
电缆含有绝缘保护方法，严禁现场电缆金属芯线裸露在外，预防现场危险电压串入，造成对人身、设备意外伤害。
警告：在安装和维护时必需关闭电源，不然操作人员可能会触电或造成系统损坏。
6.4　 培训安排
依据本企业PM-200系统培训规范要求，考虑买方实际需求，在本期工程中，为使本项目协议设备能正常安装、调试、运行、维护及检修，我企业技术人员将负责对买方人员进行技术培训，方便买方了解设备特点和使用维护知识，提升使用质量，确保设备长久稳定地运行。
培训时间、人数、地点等具体内容最终可由投标单位和买方双方约定。
6.5　 系统验收
完整PM-200系统应在装箱前由聚光完成检验。这些检验是用于确定全部部件合理配置和功效，以确保设备满足或超出规范要求。
6.5.1　 确保
考虑到PM-200系统和它运行，卖方确保以下：
l 卖方按买方要求确保交货，并按协议要求装货、打包和做标签；卖方以书面方法表明，卖方熟悉安装现场和安装PM-200系统目标。卖方确保能使PM-200系统可靠地运行。
l 卖方确保PM-200系统是新和优质，设备在设计上没有缺点。
6.5.2　 工厂检验
卖方严格进行厂内各生产步骤检验和试验，检验范围包含原材料和元器件进厂，部件加工、组装试验至出厂试验；
6.5.3　 完工验收
PM-200系统由卖方指导，买方安装完成后，经卖方调试、正常运行后，卖方提供完工验收汇报，验收经过汇报经过买方确定后生效。
6.6　 质量确保和售后服务
卖方确保所提供货物完全满足买方技术要求，并确保系统功效完整。卖方所提供产品严格根据GB/T19001质量体系文件要求，从产品设计、采购、生产制造、检验测试、安装调试到售后服务各个阶段，推行严格过程控制，确保为买方提供一流产品和优质服务。
聚光科技对供货质量控制、施工质量控制和售后服务质量等全方面实施质量管理体系，确保：
l 提供设备是全新、符合国家质量标准、中国相关部门手续完备、含有生产卖方质量确保书（或合格证实）设备。
l 每台仪器须经检验合格后方可出厂，并附有产品合格证书。提供设备符合投标文件承诺和所签协议要求技术要求。
l 原材料和分包商质量控制：在关键原材料质量确保和分包商控制方面，企业实施《采购管理程序》、《外协管理制度》，确保关键原材料均起源于经过评价合格供给商处，同时对合格供给商进行动态管理，定时进行考评评价，确保供给商能稳定地提供符合企业质量要求产品。对传感器、电路元器件等关键原材料物料均到质量水平国际领先国外优异企业处采购，确保产品可靠性和耐久性。
l 服务质量控制：企业质量管理部负责对服务部门服务质量监督和管理，接收买方投诉，跟踪投诉处理过程，进行买方服务满意度调查和分析。当因产品或服务质量问题引发投诉事件发生时，该部门将经过具体了解事情前后，给买方一个满意回复，而且帮助工程服务部门进行整改，并跟踪结果，推进买方服务质量提升。以预防类似事件再次发生，从而确保服务质量快速稳步提升。
整个项目实施期间卖方提供优良项目管理服务，卖方指定固定、有经验项目工程师负责整个项目标实施及文件资料往来。在项目实施过程中，假如有必需，双方仍可就系统硬件具体设计和工程设计之间进行必需协调，经双方确定文件及传真和协议附件含有相同法律效力。
l 货物质保期：发货之日起15个月或系统验收合格后正常运行之日起12个月，以先到者为准。
l 售后服务：质保期内卖方提供全部货物无偿维修或更换，在质保期内若卖方所提供系统发生问题，卖方确保在二十四小时内响应；质保期后卖方提供优惠维修服务。
7　 系统运行方案
7.1　 运行方法
买方确保电源正常供电；
有巡检人员定时巡检，如发觉异常现象，立即联络卖方，卖方在二十四小时内响应。
7.2　 维护保养方法
7.2.1　 日常维护
日常维护对于保持和提升PM-200系统运行效率和使用寿命至关关键。PM-200系统日常维护项目关键有以下几方面：
Ø 天天检验时，应注意仪表气味，如发觉异味，立即检验管路是否泄漏，电器无件是否有过热和烧损现象。
Ø 查看仪表、温度控制器等读数是否正常，是否有故障指示信号；如不正常，首先检验工况是否改变，如工况没有改变，对仪器进行一次标定，如还不正常，请联络卖方技术支持部门。
Ø 检验仪表风压力是否正常，假如不正常，检验气路连接是否漏气。
Ø 定时检验滤膜剩下量，如滤膜不足请停机，并立即更换新滤膜。
Ø 定时检验滤膜抽气斑分布情况，如抽气斑出现重合等不规则形状，请联络卖方技术支持部门；
Ø 定时检验烟气采样探头，立即维护清扫。
Ø 定时检验过滤器滤芯情况，对过滤器进行手动排水，立即更换滤芯。
Ø 其它电气、仪表、设备维护参考通用电气、仪表、设备维护规范进行。
7.2.2　 系统故障
下表列出了PM-200监测系统常见故障描述、可能原因和处理方法，用户能够经过查找常见故障处理方法或可能原因，进行立即处理。
故障及故障信息
故障原因
检验及排除方法
滤膜不足
滤膜剩下量小于3天
检验供纸轮滤膜余量是否不足，立即更换滤膜。
盖革管计数异常
计数率小于计数时间（s）*50
检验盖革管接线是否接错或脱落。
盖革管高压异常
读取电压在[350V-0.5，350V+0.5]范围之外
检验盖革管接线是否接错或脱落。
主板通讯异常
主板和工控机通讯异常
检验串口线和COM口连接是否牢靠、串口线是否正常工作。
温度传感器故障
读取温度传感器电压在要求范围之外
检验温度传感器接线是否接错或脱落、温度传感器是否正常工作。
温控异常
检测温度在控制目标要求范围之外
检验加热器总开关是否开启、接线是否接错或脱落、加热器是否正常工作。
电机运动超时
电机运动超出要求时间30秒
检验光电开关挡片有没有走到位、光电开关是否正常工作。
绞盘轮压盘未压下
压盘未压下
检验压盘是否未压下、压盘对应光电开关挡片是否走到位、对应光电开关是否正常工作。
预热超时
开机，温度控制累计30分钟未达成目标温度2%范围内
检验加热器总开关是否开启、加热器接线是否接错或脱落、加热器是否正常工作。
气路阻塞
开始抽气60-90秒内，文丘里压力大于50Kpa,流量小于设定值20%；
检验气路是否存在阻塞或未连接管路
仪表风报警
仪表风压力不足，压力开关产生报警
检验压缩气源是否正常供气、预处理箱过滤减压阀泄压阀是否被拧紧、压力开关接线是否接错。

注意
未按要求内容进行日常维护，将降低系统使用寿命。