淺論煙氣排放連續監測系統（CEMS）的集成
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節流式流量計——采用滿(mǎn)管式安裝與測量，精度略高、有國際標準可循，但也有其局限性：管徑越大造價(jià)越高、安裝檢修不便，維護工作量大；介質(zhì)壓力傳輸會(huì )帶來(lái)堵塞、降溫引起冷凝加劇腐蝕、結垢；使用中影響精度的因素多如工況參數變化、前后直管段不夠、銳角磨損等，都會(huì )使其不確定度增大；測量范圍窄、僅為3:1，壓損大、能耗大運行費用高。
均速管流量計——原理上與節流式流量計同屬于差壓使流量計，精度較節流式流量計略低但比單點(diǎn)測量法略高、因其測得的是管截面上介質(zhì)的平均速度，具有一定的代表性，反映了管內流速分布變化規律；造價(jià)比節流法低，但它避免不了上述節流式流量計的其它缺點(diǎn)，在流速較高、粉塵較多時(shí)易堵塞，而在低流速時(shí)輸出差壓??；其流量系數受測管大小、工藝管徑比、安裝等因素的影響。
渦街流量計——可采用插入式結構測量中心點(diǎn)的流速，不存在差壓式流量計的缺陷，在粉塵干燥、流速較高情況下，發(fā)生體堵塞的可能性小，信噪比高，維護量不大。應用中應注意振動(dòng)與儀表運行可靠性選擇問(wèn)題。渦輪流量計靈敏度高，但難以長(cháng)期適應含塵環(huán)境。（注：當粉塵濃度小于100g/Nm3時(shí)，一般可不考慮粉塵濃度對流量測量示值的影響。）
彎管流量計結構簡(jiǎn)單，內無(wú)任何附加節流件、插入件和可動(dòng)部件，不易堵塞、無(wú)壓力損失，因此適合于大管徑、低流速、低靜壓、多粉塵與腐蝕較強的場(chǎng)合，但它對90°彎頭的結構尺寸有要求：圓滑、管內無(wú)毛刺；對于特大管徑安裝檢修復雜；輸出差壓也較小。
在正確選型設計與安裝調試的同時(shí)，為了確保準確測量，除了應定期進(jìn)行維護維修工作外，必要時(shí)應設計安裝定期吹掃、清洗儀表探頭裝置，定期處理探頭上粘結的污物、信號取壓口與引壓口及引壓管的粉塵沉積或堵塞等。
四、監測系統的網(wǎng)絡(luò )構架
系統設計應考慮開(kāi)放性、低成本、高可靠性和良好的擴充性。完整的分布式監測管理系統應采用分布式數據采集、控制技術(shù)和多層結構組建監控中心，下設多個(gè)子站系統，拋棄專(zhuān)業(yè)架構而采用PC—based開(kāi)放系統，每個(gè)子系統都可獨立運行。
系統各部分功能如下：在線(xiàn)自動(dòng)監測儀表對各監測點(diǎn)的煙氣實(shí)時(shí)采樣、進(jìn)行預處理，及時(shí)可靠地對煙氣排放情況——粉塵濃度、SO2濃度和煙氣流量進(jìn)行檢測、處理、轉換和信號傳輸或通訊。監測子站根據需要可設在區域較集中的一些過(guò)程儀表主控室內，各子站內安裝一套監測計算機系統或利用現場(chǎng)已有的計算機過(guò)程測控系統；該系統能完成檢測儀表輸出信號的采集、數據處理、存儲、顯示、記錄和統計等功能；能實(shí)現與監測中心站計算機的實(shí)時(shí)、遠距離數據傳輸。監測中心站負責接收子站傳輸的信息和其它污染源的監測信息；負責對監測信息分類(lèi)、篩選和綜合分析；完成對數據的統計、運算、處理，能自動(dòng)生成各種報表和綜合分析與管理；具有存儲、顯示、記錄與打印、統計與查詢(xún)檢索功能；具備與其它信息中心聯(lián)網(wǎng)、與離線(xiàn)式監測計算機通訊的功能，具備系統管理與設備通訊自檢等功能。
如直接購買(mǎi)國外成熟的整套連續排放監測系統（CEMS）等標準的專(zhuān)用分析系統，不僅存在價(jià)格昂貴（約60萬(wàn)元/套）問(wèn)題，而且有些煙塵檢測儀和SO2分析儀適用范圍窄、并非最優(yōu)化，如ULTRAMAT23可測SO2濃度范圍僅為0～400mg/Nm3。
因此，針對不同測量對象特征，采用最先進(jìn)、最適用的多臺單參數或雙參數自動(dòng)測量?jì)x表，并集成與開(kāi)發(fā)或制作反向吹掃和取樣預處理裝置，開(kāi)發(fā)相應的信號處理與通訊軟件，集成一整套性能價(jià)格比最優(yōu)的在線(xiàn)自動(dòng)監測系統為佳。
數采模塊或系統可采用ADAM系統，由ADAM5000/485系統模塊和ADAM5017模擬量輸入模塊構成。系統模塊可提供4個(gè)I/O插槽，單機可達64個(gè)I/O點(diǎn)；采用ASCⅡ命令/響應通訊協(xié)議；可提供二線(xiàn)式多站RS485網(wǎng)絡(luò )通訊；傳輸速率可達115.2Kbps；系統可提供三向隔離保護及看門(mén)狗監視功能，內置自我檢測功能。
ADAM5017模擬量輸入模塊（8路差入、3000VDC隔離保護、16bit分辨率）對粉塵儀、SO2分析儀、流量計等進(jìn)行數據采集、調理和再傳輸，所有模塊均通過(guò)RS485雙絞線(xiàn)與主機通訊。
RS485是工業(yè)上使用最為廣泛的雙向有補償通信規約，僅用一組雙絞線(xiàn)即可實(shí)現數據的高速和長(cháng)距離的發(fā)送和接收，形成RS485網(wǎng)絡(luò )通訊系統；各節點(diǎn)并行連網(wǎng)，互相獨立，提高了系統的可靠性；該通訊系統安裝簡(jiǎn)單，成本低，傳輸距離遠（1.2km），易于擴充。
整個(gè)系統由上位機進(jìn)行統一調度和管理，與下位子系統的通訊采用主從異步通信方式。上位機選用高性能的工業(yè)控制計算機，內置RS485通訊卡和可支持多臺顯示器的多屏卡；
在通訊解決方案上有多種方式可選：無(wú)線(xiàn)通訊方案有其優(yōu)點(diǎn)，如易解決通訊問(wèn)題，可降低成本，可簡(jiǎn)化安裝，采用大功率天線(xiàn)可增加通訊距離等，但利小于弊——一是企業(yè)現場(chǎng)環(huán)境惡劣，大量房屋和爐窯等設施會(huì )阻塞或影響調頻信號的傳輸；二是電氣、電力設施多會(huì )產(chǎn)生復雜多樣的電磁干擾，加上許多企業(yè)開(kāi)展移動(dòng)通信的集團消費后建有GSM等基站產(chǎn)生射頻干擾；電臺的設立須申請并定期繳納無(wú)線(xiàn)電頻道占用費，受約束因素多。
若采用MODEM方式，則存在占用企業(yè)程控電話(huà)多、傳輸速度慢、信息量小的問(wèn)題；中間設備環(huán)節多，有損于系統的整體可靠性；敷設電纜問(wèn)題同樣無(wú)法避免。因此，MODEM方式可在監測網(wǎng)絡(luò )尚未建立起來(lái)之前，對前攻關(guān)的單點(diǎn)進(jìn)行數據采集，待今后網(wǎng)絡(luò )建立起來(lái)后轉為網(wǎng)絡(luò )通訊。
五、結語(yǔ)
隨著(zhù)光學(xué)技術(shù)、計算機技術(shù)與自動(dòng)檢測等新技術(shù)的發(fā)展，許多以前難以檢測的非電量（如煙實(shí)現工業(yè)爐窯、塔罐煙氣排放點(diǎn)的自動(dòng)采樣與預處理，粉塵與SO2等主要污染因子和煙氣流量的在線(xiàn)監測）均得以解決，這將有利于促使崗位作業(yè)人員及時(shí)調整與監控脫硫、除塵等環(huán)保設施的運行狀態(tài)，加強達標排放管理，這對于排放點(diǎn)的有效監測與管理有著(zhù)積極而重要的意義。
參考文獻：
1．潘惠群 激光氣體成分含量在線(xiàn)分析儀 世界儀表與自動(dòng)化2001（7）
2. 曹王劍 幾種流量測量?jì)x表選型設計商榷 煉油化工自動(dòng)化 1997（5）
3. 朱曉青 曹王劍等主編 過(guò)程檢測與控制技術(shù) 冶金工業(yè)出版社 2002年9月
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