张岩;秦逸轩;陈聪;谭城军;史斌
【摘 要】介绍了火电厂CEMS与数据采集仪的数据传输技术要求,阐述烟气流速(或流量)和烟气中污染物排放浓度等数值信号在传输过程中的正确处理方式,分析了模拟量数值产生数据传输偏差的原因,并提出了相应的解决方法. 【期刊名称】刘喀生《浙江电力》丙烯酸酯共聚物
【年(卷),期】2012(031)012
【总页数】氯化钠晶体4页(P60-63)
【关键词】CEMS;数据采集传输仪;数据传输偏差
【作 者】张岩;秦逸轩;陈聪;谭城军;史斌
【作者单位】浙江省电力公司电力科学研究院,杭州 310014;浙江省电力公司电力科学研究院,
杭州 310014;浙江省电力公司电力科学研究院,杭州 310014;浙江省电力公司电力科学研究院,杭州 310014;浙江省电力公司电力科学研究院,杭州 310014
【正文语种】中 文
【中图分类】X830.3
随着国家对环保事业的日益重视，不仅需要环保设施能正常投用，环境监测工作也需要做得更为系统、全面和规范，污染源的在线环境监测成为监测工作的重中之重。火电厂作为环境监测的重点对象，污染源在线自动监测数据采集传输仪是污染源自动监控系统的重要组成部分，在环保部门监控中心和污染源现场监控端之间发挥着承上启下的作用，对于监控数据的采集及传输具有十分重要的意义。环保部门已经对数据采集传输仪的技术性能及污染源CEMS（Continuous E-mission Monitoring System，连续监测系统）的技术要求发布了相应的标准[1，2]，火电厂在线仪表的测量准确度也日益完善，但在实际应用中普遍存在因信号传递的问题或未按环境监测要求折算、换算导致监测数据存在偏差[3]，不能正确反映污染源的实际排放情况。
1 数据传输的技术要求
1.1 传输流程及数据类型
CEMS至数据采集传输仪的信号传输流程如图1所示，就地的污染物、颗粒物及烟气参数监测仪表测定的数据经CEMS自身的数据采集系统处理后传送至数据采集传输仪，再传送至环境监测传输网络。传输的数据类型包括模拟量和开关量2种[1]，数据采集传输仪要求至少具备8个模拟量输入通道，支持4～20 mA电流输入或4～5 V电压输入。还要求至少具备4个开关量输入通道，用于接入污染治理设备的工作状态信号。而作为重要传输内容的模拟量数据在实际应用中最容易出现数据传输的偏差。
1.2 模拟量数据采集及传输项目
根据火力发电厂的排污特性及相应的排污标准[4]，由火电厂CEMS传送环境监测用的数据必须包含以下7项内容：排放烟气中的烟气温度、烟气压力、烟尘浓度、SO2浓度、NOX浓度、O2浓度和烟气流速（或流量）。其余非必需的数据还烟气湿度等。
图1 CEMS至数据采集传输仪数据传输流程
2 数据传输偏差的原因分析及解决方法
CEMS与数据采集仪的数据偏差包括硬件导致的偏差和软件导致的偏差。由于电流、电压模拟量传输导致的偏差非常容易诊断和解决，本文仅就采样系统和数据换算及折算中产生的偏差进行分析。在7项必须的模拟量数据中，烟气温度基本采用热电偶测量，经就地仪表传输至数据采集传输仪；烟气压力基本采用压力变送器测量，经就地仪表传输至数据采集传输仪，属于匹配度相对较高的模拟量数据，只要电流或电压传输正常，基本不会产生偏差。较易产生数据传输偏差的模拟量数值是烟气流速（或流量）、烟尘浓度、SO2浓度、NOX浓度和O2浓度。
2.1 烟气流速（或流量）的数据传输偏差
2.1.1 数据传输要求
目前，常用于电厂烟风速度测量的仪表主要有差压式流量计、热导式流量计和超声波流量计等[5，6]。就地测量仪表输出的模拟量信号为流速或流量。
根据相关标准要求[2]，需按式（1）计算烟道断面平均流速：
式中：Kv为速度场系数； 为测定断-面某一固定点或测定线上的湿排气平均流速；Vs为测
定断面的湿排气平均流速。
其中速度场系数定义[7]为：通过烟道或管道断面烟气的参比方法平均流速，与相同时间区间通过同一断面或非同一断面中某一固定点或测定线的烟气平均流速的比值。
实际工况下的湿烟气流量QS按式（2）计算：
式中：QS为实际工况下湿烟气流量；F为测定断面的面积。
哈尔滨水污染标准状态下的干烟气流量按式（3）计算：
式中：Qsn为标准状态下干烟气流量；pa为大气压力；ps为烟气静压；ts为烟气温度；Xsw为烟气的含湿量。
2.1.2 数据传输偏差原因分析
在实际工作中，容易导致CEMS与数据采集仪产生数据传输偏差的常见原因有：葫芦岛锌厂
食品添加剂都是坏东西吗（1）速度场系数确定及应用产生的偏差。
首先，在速度场系数Kv测定时，参比测定时间与自动连续监测仪的数据采集时间必须严格一致，否则容易导致Kv偏差。比如某机组烟气排放速度场系数测定试验中，参比方法测定的湿烟气平均流速为12.8 m/s，相应时段数据采集的湿烟气平均流速为13.5 m/s，而时间向后推移15 min的湿烟气平均流速为14.2 m/s，相应的速度场系数分别为0.9481和0.9014，速度场系数偏差达到了4.64%，因此总的烟气流量会产生较大偏差。另外，在烟道结构或烟气参数发生重大变化时，需重新测定并计算速度场系数Kv[8]。
其次是未能正确理解速度场系数Kv的准确定义，从而导致流速（或流量）的数据产生偏差。用速度场系数Kv修正前后的流速值是实际工况下湿烟气的流速。实际工作中经常用实际参比方法测量的干烟气流量与测量时段仪表测量的干烟气流量统计均值的比值作为速度场系数Kv，再得出断面的湿排气平均流速。因为参比方法测定时段内使用的温度、压力和湿度等都是测量前输入到仪器中的定值，而测量时段内仪表测量的干烟气流量折算时，温度、压力和湿度都是由瞬时值计算得出，因此容易产生偏差，导致速度场系数不准确。实际工作中还发现，有的发电厂为了方便修改逻辑，直接将速度场系数与流速（或流量）测量表计的量程相乘，有些还未按数值修约的标准规范处理[9]，给发电厂CEMS数据正确规范性管理、环境监测及环保核查工作带来了诸多不利影响，应避免此类现象的发生。
（2）当就地测量仪表输出的模拟量信号为速度场系数修正后的湿烟气流速（或流量）时，在将湿烟气流速（或流量）换算成干烟气数值的过程中容易产生偏差。正确的换算步骤应按公式（2）和（3）计算。若数据采集仪的模拟量输入信号中包括CEMS仪表测定的烟气湿度，则在数据采集仪一端输入相应的公式引用湿度数据即可。若无该数值，则在实际工作中容易因疏忽而导致最终得出的烟气流量为标准状态下的湿烟气流量，这一数值要大大高于标准状态下的干烟气流量。比如，某机组传送至数据采集传输仪的数据中不包含湿度，CEMS传送给数据采集传输仪的流速为12.8 m/s，根据公式（2）和（3）计算后，标准状态下的湿态烟气量为3239281 m3/h，但因为数据采集传输仪没有湿度数据，最后环境监测部门得到的数值就是3239281 m3/h，容易误解为该数值就是标准状态下的干烟气流量。解决办法是：环境监测部门与电厂通过切实可靠的实际测量等技术手段，掌握实际情况后协商1个湿度数据作为定值输入数据采集仪端的计算公式中，得出标准状态下的干烟气流量。对上述机组，可在数据采集传输仪一端设定湿度为9%，折算后得到标准状态下的干烟气流量为2947746 m3/h。
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