10．1量程、動態范圍的討論及調整

在PUE-6000出廠前已據用戶的反饋信息對動態范圍進行了調整，但由于煙塵散射與煙塵的光學特性相關，雖然對一個具體的排放源而言相同的煙塵濃度對應相同的信號輸出，但不同的排放源既使排放濃度相同由于煙塵顆粒物的光散射特性不同輸出信號卻可能有差異。儀器出廠前給出的量程是不準確的，準確的量程必須經過參比確定，這就有可能導致出廠前的動態范圍的設置不太適合用戶的現場條件，導致儀器安裝后信號輸出太低損失儀器的靈敏度或太高超出PUE-6000的動態范圍。如果PUE-6000安裝在排放源后，讀數一直低于測量量程的5%那么在進行參比試驗前應增大信號的增益值。利用光學頭電路板上的可調電阻把讀數調整到滿量程的10%以上，調整后使用校驗工具將新的滿度和跨度值記錄下來，作為以后維護時的固定參考點。如果PUE-6000安裝在排放源后讀數超出滿量程，首先要確認是否確實超量程。要排除掉兩個因素：a）是否在測量區有障礙物致使光束照射到障礙物的反射光被當作散射信號進入接受鏡頭b）是否測量區與煙道（煙囪）的直徑相匹配（如不匹配光束到對面煙道壁的反射光被當作有效信號）（關于測量區參照儀器的測量區章節）。排除掉以上兩個因素之外，如果儀器經校準器校準是正常的，當安裝到現場時輸出經常超出20mA就代表超量程了。超量程的情況一般采用以下方法處理： 在電路板上，設有兩個類似跳線的增益調整線（圖示），剪斷任意一個增益電阻的一只腳可以提高2-3倍量程，同時剪斷兩個增益電阻的腳可以提高約4-9倍的量程；

10． 2校準器跨度輸出的調整

校準器本身并不能改變儀器的量程（或跨度點），只是提供一個儀器的重復一致的校準點，，當儀器的量程或光路調整后，校準的跨度點會發生改變。比照一般儀器的滿量程輸出為20mA的慣例，煙塵儀在出廠時也設定為20mA。也就是儀器對特定量的散射光產生特定的20mA輸出。一般來講由于量程、光路造成跨度點變動后，可以不調整跨度輸出，只是要記錄該跨度值，以便以后進行跨度漂移的修正。

為了使的安上校準器作跨度調整輸出為20mA，可以采用以下方法：

a） 小范圍調整

所謂小范圍一般指調整量程20%以下，這時可以通過調整滿量程電位器實現，這樣做實際上改變了一些儀器的實際增益或量程

b） 大范圍調整

所謂大范圍一般指調整量程20%以上。對大范圍的調整參見測量區及調整部分。

10．3測量區的調整

測量區的大小與煙塵儀接受透鏡的口徑、傳感器大小、激光束的入射傾角、光束的衍射等相關。實際上當結構及光路確定后能夠調整測量區的量是激光束的入射傾角。

下圖為一個實際的測量區圖示。

傳感器能接受光的立體區域接近一個大約立體角1度的圓柱區域，在此區域中如果顆粒物發出確定調制頻率的光就會被傳感器接受到作為煙塵濃度信號。激光束穿過受光區域時，在受光區域內光束與顆粒物作用產生散射信號作為評價煙塵濃度的基本信號源。在受光區域外顆粒的散射光不能被傳感器接收到。

煙塵儀在使用安裝前標準的測量區設置為：L+L1+L2=2500；在煙道中的光路關系應為圖示的布局。

理論上講，激光束與受光區域的交點應在距離煙囪對面內壁（A側煙道壁）煙囪中心側100以上的煙囪內部，且在B側煙道壁煙囪內部煙囪中心側100以上。如果激光束傾角過小則激光束在受光區域內與A側煙道內壁相交，形成的滿漫反射光進入傳感器形成“偽”煙塵濃度信號，而且漫反射與煙塵顆粒物的散射比較要強幾個數量級，所以這時往往儀器會滿量程輸出；反之如果激光束傾角太大，激光束與受光區域的交點在B側煙道壁內部，取樣區不能代表實際的區域，表現結果是煙塵濃度過底且波動很小，因此對散射式煙塵儀法蘭筒而言不要太長，對于小直徑煙囪煙道壁厚加上法蘭筒的長度一定要仔細考慮不要太大。

一個值得注意的問題是如果在法蘭內筒有積灰或其它障礙物或在煙囪內有障礙物擋住了激光束也會產生類似激光束傾角過小的輸出滿量程的現象。

在實際使用過程中在煙塵儀選型時煙囪的大小壁厚等由于種種原因與選型時不一致，這時煙塵儀的使用就產生了問題。就必須對測量區進行現場的調整。對于現場的測量區設置不當主要有以下幾種情況：

1．測量區設置過大，致使激光束在受光區內與煙囪壁相交

2．激光束與受光區域的交點在B側煙道壁內部，取樣區不能代表實際的測量區域

以上兩種情況都需要調整激光器的傾角，調整過程如下：

1）將主機與校準器連接，調整零點在3.90-4.0mA；

2）在環境光較暗的地方將主機固定，激光器光束在較大范圍內無障礙。

3）調整緊固螺釘和調節螺釘使得激光器光束的傾角改變；

4）調整緊固螺釘和調節螺釘使得激光器光束的傾角改變的同時，使用一個灰色的材料如紙板水泥塊或報紙等作為靶子（模擬煙囪內壁的灰度值），沿著激光束方向由近及遠移動靶子，同時測量儀器的輸出；一般儀器的輸出由小變大到22mA以上，然后又慢慢變小，直到信號小到零點值加0.15左右的值時,記錄該點到煙塵儀端面的距離,該距離為圖示L+L1+L2,煙囪的內徑D加壁厚L2加扳手空間L1應大于該距離.經過多次反復調整可以將儀器調整到所需的煙囪直徑.

5）測量區調整后一般零點不會變但跨度點會改變.如果將校準器與主機對接后跨度點變化較大,可以通過調整校準器改變跨度點.校準器的結構如下圖所示.調整時首先旋下端蓋,當跨度點超過20mA時,需旋緊調整螺釘(兩個調整螺釘均器作用),直到輸出值為20mA;當跨度點小于20mA時需要旋松調整螺釘,直到輸出為20mA. 校準器的反射端面采用鋁合金表面加工制作.調整調整螺釘時有一定的彈性區間,如果旋松調整螺釘時反射端面超出了彈性區間則需要將反射端面拆下,將反射端面用外力彎曲后再裝入殼體,再通過調整螺釘調整儀器的輸出.這種調整儀器輸出的方法只適用于在初次安裝煙塵儀時使用,當儀器進行了參比后就不在使用此方法了,對于輸出偏差在2mA以下的情況可以采用調整跨度電位器的方法.

10．3 高濃度問題

光學方法無論對穿法還是散射法在較高濃度時都存在非線性問題，也就是說濃度和儀器輸出之間呈現的不是比例關系。光閃爍法及靜電感應法都存在類似的情況。好在在一般的排放監測要求的濃度范圍內這種非線形造成的偏差可以忽略不計。一般而言沒有經過的計算憑現場經驗估測，光學法和靜電感應法煙塵濃度在500mg/m3以下不用考慮非線形因素造成的偏差（這里所說的非線性僅指由于顆粒間的干擾造成光或荷電變化引起的非線性因素）。當然對穿法和光閃爍法還要考慮光程的大小、散射法要考慮取樣測量區的大小及位置。在有些情況下需要測量很高濃度的煙塵排放，如在有些脫硫除塵前的測點，煙塵濃度可能超過1000mg/m3，有些測點的煙塵濃度可以達到20g/m3，這時就必須考慮非線性因素了。其實在每套儀器安裝到現場后如果是用于環保監測，都需要進行參比，以準確地定量儀器輸出與煙塵濃度的關系。從廣義上講兩組數據之間相關性及線形關系是兩個不同的概念。兩組數據之間相關系數為1（或者說*相關），但之間的關系可以不是線形關系。因此兩組數據之間還存在一個關系匹配模式的問題。參比試驗的兩組數據（參比數據及儀器記錄數據）之間的關系匹配模式一般采用多次回歸的方式達到。一般采用二次回歸即可達到環保排放要求的標準。所以對于高濃度下的測量需要一個二次以上的回歸匹配模式。

對于回歸可采用EXCEL直接進行：將回歸數據做成兩行

1．點擊圖表向導

2．選擇散點圖，點擊‘下一步’

3．選中要回歸的兩行數據 ，點擊‘下一步’

4．點擊‘完成’

5．光標移到圖中的數據點上，單擊選中數據系列后點擊右鍵

6．在談出的菜單上選擇‘添加趨勢線‘

7．選擇‘多項式回歸‘，階數選擇2

8．在‘選項’一頁中點勾‘顯示公式‘及’顯示相關系數‘

9．確定完成

方法：

一般煙塵儀4-20mA的輸出通過采集或軟件已經作了變換。電流變成了電壓V，電壓通過C=KV轉換成了濃度值 ，如果將系數K設為1，則軟件記錄的值為原始的信號電壓。將電壓及等動取樣的結果做回歸即可得到響應的系數 二次回歸的結果一般為 C=K0+KV-K1*V*V

如此回歸后可能存在很小的常數項，一般情況下可以忽略。

10．5 煙氣中水份的干擾

一般用戶在儀器選型時除了對各個參數指標考察的較為詳細外，總要問一個問題：煙氣的含水量會否器的測量結果。實際上，煙氣含水并不一定影響測量結果，要看水的積聚狀態。換言之，對于氣態的水，對于顆粒物的測量的干擾可以忽略不計。但以霧滴形式存在的水則對顆粒物的測量形成極大的困擾。儀器無法剝離細小水滴造成的散射及消光，因此也就無法準確地消除水霧的干擾。在現場常遇到以下幾種情景：1）煙氣溫度在100攝氏度以上，這時煙氣的水分以氣態形式存在，不會對測量結果造成干擾，這里指的100攝氏度以上是指在采樣點或測量區的溫度，盡管有時特別是在北方的冬天煙囪出口處排放的是白色煙霧（意味著環境溫度在煙氣的露點以下，煙氣中的水結成了微小的水滴），只要在測量區煙氣的溫度在露點以上即可（一般為100攝氏度以上），絕大多數電廠的排煙溫度在100攝氏度到200攝氏度之間，因此絕大多數電廠的排煙情況即是如此；2）煙氣溫度在100攝氏度以下，這時測量區的煙氣溫度一般低于露點，煙氣水分以霧滴狀的形式存在。在石化行業中可以遇到這種情景，采用水幕除塵的煙氣也大都是這種情況。這種情況下，如果煙氣的含水量變化不大，煙道采取了較好的保溫措施，煙氣中霧滴狀的水份變化不大，通過參比試驗可以消掉煙氣中的水滴的干擾。如果煙氣的含水量變化較大、煙氣中的水霧滴變化較大，則測量結果就會受到大的干擾，能否使用取決于參比試驗的相關性。