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不透光烟度计的原理与使用-2019年精选文档

* 来源 :http://www.188199f.net * 作者 : * 发表时间 : 2019-10-04 14:59

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  不透光烟度计的原理与使用 一、前言 多年来, 我国一直规定采用滤纸式烟度计测量柴油车全负荷 和自由加速时的烟度。为使排放法规与国际接轨,2000 年起开 始实施的排放标准引入了不透光度的概念, 用光吸收系数来度量 可见污染物的多少, 规定在全负荷稳定转速试验和自由加速试验 时, 对压燃式发动机和装用压燃式发动机的车辆排气可见污染物 采用不透光烟度计进行测量。 不透光烟度计是用于检测压燃式柴油发电机排烟中可见污 染物的仪器。根据 2005 年发布的国标 GB3847――2005《压燃式 发动机和装用压燃式发动机的车辆排气可见污染物限值及测试 方法》规定,对于 2001 年 10 月 1 日以后生产的汽车,使用取样 式不透光计进行自由加速可见污染物排放试验, 代替过去标准中 的滤纸式烟度计。 二、不透光烟度计的测量原理与分类 将一束光穿过密度和温度一致的气体时, 由于光被吸收和散 射,使其强度衰减。吸收就是光转换成另一种形式的能量,散射 就是由于反射、折射而引发的光发散,吸收系数就是反映光吸收 和散射的情况。 不透光烟度计是以光衰减的物理原理为工作原理, 一束光被 废气的微粒所遮蔽,光束的强度与光通过的长度成正比,其关系 可用 Beer―Lambert 定律来表示: N=100(1-e-kl)=100(1-I/I0) 式中 N――不透光度; I0――入射光的强度; I――出射光的强度; L――光路长度; K――光吸收系统,单位为(m-1) 光吸收系数是不透光值的基本单位,它与通道长度无关,通 道长度 L 定义为光路长度,单位是(m-1)。光吸收系数可根据其 体温度和压力进行修正。如公式所示,不透光度与所使用的光路 长度有关,而光吸收系数则与光路长度无关。光路长度国际上采 用 0.43m 来计算显示 N 值。 不透光烟度计根据其取样方式的不同而分为全流式和取样 式(或称分流式)两种。全流式不透光烟度计根据测量时的安装 方式不同,又可分为在线式和线端式两种。在线式的检测取样部 分装载排气管之中,线端式则装在排气口的出口端, 全流式不透光烟度计的优点是响应极快,因为它没有气室, 因此也就没有气体充满气室的滞后时间。 但是对不同直径的排气 管必须配以不同的专用管,另外由于结构所限,其排气管的直径 就是光学测量长度(采用镜面反射系统除外),因此低量程范围 存在测量分辨率低的问题。 此外, 样气难以进行加热或降温处理, 废气的温度也不能迅速测量, 发动机的压力波动无法控制也会引 起测量误差,气体的密度变化非常快以至于难以测量。 取样式(分流式)不透光烟度计是将部分废气送入测量气 室中进行测量,按抽取废气的方式不同可分为泵抽式和动压式。 泵抽式可使测量气室充满废气的时间保持恒定, 而动压式难以保 持恒定的废气充满气室时间。 与全流式不透光烟度计相比,取样式(分流式)不透光烟度 计在温度和压力补充上则不存在困难。 而且废气流可以进行温度 控制,探头尺寸也需要一种就可以了。因此测量的重复性要比全 流式好。 三、分流式不透光烟度计 1.分流式不透光烟度计的结构原理分流式不透光烟度计主 要由三大部分组成:检测气室、主机和显示仪表。 不透光烟度计的测量室是一根圆管被测排气由中间入口排 除。透镜装在右排气口右侧。在透镜右侧 45 度放置一个半反射 半透射镜,它上方是光源,右侧是传感器。光源发出一束光经半 透反射镜反射,穿过透镜成为一束平行光进入气室,再有对面的 反射镜反射回气室,经过透射,穿过半透反射镜,射入传感器, 当气室内充有待测气体时,样气中的可见污染物吸收部分光能, 光强衰弱。当传感器感光后,将相应的光强转化为电信号。 气室外观排气中含烟越多, 平行光穿过测量室时光强衰减越 大,相应的电信号就越弱。因此,电信号经电路放大后可显示出 相应的光吸收系数 K 值和不透光度 N 值。 排气中含有水分,由于排气管的温度较高刚进入仪器时,排 气中的水分仍保持在气态。 如果仪器测量室管壁比排气管温度低 很多,排气中的水蒸气就要凝成雾影响测量结果。为了防止冷凝 的影响,测量室管壁的温度应始终保持在 70 摄氏度以上,为此 测量室装有加热器和恒温控制装置。 显示仪表采用大屏幕显示,菜单提示操作,人机界面友好, 用户只需按照菜单提示按下按键, 仪表将切换到相应屏幕或执行 相应功能。仪表可显示排气可见污染物的动态变化过程,可按照 用户的要求进行稳态或加速测试。 按照显示仪表后的标识,用气室电缆连接气室和显示仪表, 用打印电缆连接打印机和显示仪表。 不透光烟度计还配有油温传感器和转速传感器, 两传感器遇 主机侧面相应接茬口连接。 油温传感器是发动机机油管插入油底 壳进行测量。 转速传感器有三种形式: 压电式、 光电式和电池式, 一般采用压电式转速传感器。 它的测量原理是通过测量柴油发动 机喷油管脉动而间接测量发动机转速的。 2.不透光烟度计的使用 1)连接好通信电缆线及电源线,接通电源并预热仪器,连 接好探头及取样管。 2)仪器预热完毕,进行线性校正。线性校正时,探头不要 插进或靠近汽车排气管。 3)选择自动采样和手动采样。选用自动加速触发采样时, 当烟气进入气室, 仪器自动采样; 若 K 值很小时, 无法自动采样, 可选用手动触发。 4)进入自由加速界面。 5)将发动机充分预热,例如:在发动机油标尺孔位置测得 机油温度应至少为 80 摄氏度;如果低于 80 摄氏度,发动机也应 处于正常运转温度。因车辆结构,无法进行温度测量时可以通过 其他方法使用发动机处于正常运转温度,例如:通过控制发动机 冷却风扇。 6)检查确保排气系统的相关部件没有泄露情况,否则要先 排除泄漏情况。 7)将发动机加速踏板急踩到底进行三次以上自由加速再回 到怠速过程,将排气道内吹拂干净。 8)将转速传感器卡在喷油管上。 9)将取样探头插入汽车排气管内。 10)进行自由加速测量。 在进行自由加速测量时,必须在 1s 内,将加速踏板快速、 连续的完全踩到底,使喷油泵在最短时间内供给最大油量。发动 机(包括所有装有废气涡轮增压的发动机)在每个自由加速循环 的起点均处于怠速状态。对重型发动机,将加速踏板放开后至少 等待 10s。 对每一个自由加速测量,在松开加速踏板前,发动机必须达 到断油点转速。对带自动变速箱的车辆,则应达到制造厂申明的 转速(如果没有该数据值,则应达到断油点转速的 2/3)。关于 这一点,在测量过程中必须进行检查,例如:通过监测发动机转 速,或延长加速踏板踩到底后与松开加速踏板前的间隔时间,对 于重型汽车,该间隔时间至少为 2s。 11)烟度计读取数值。 12)重复进行 10)、11)步骤,分别取 6 次样气,当测量 值显示有效时,读取平均值作为该柴油车排气烟度的测量值。若 测量数值无效,可继续采样,直至出现有效标记,读取平均值。 3.柴油车辆正常情况下的烟度排放范围 根据近年来 53 家排放型式核准达国Ⅱ水平的重型柴油机及 重型柴油车制造厂和 39 家排放型式核准达国Ⅲ水平的重型柴油 机及重型柴油车制造厂报来的的烟度数据统计,在发动机正常燃 烧情况下,80%的达国Ⅱ水平的在用柴油车排气烟度在 1.92m-1 以下,80%的达国Ⅲ水平的在用柴油车烟度在 1.57m-1 以下。 四、总结 由于不透光烟度计比之滤纸式烟度计准确度更高,灵敏性更 好,还能测量蓝烟和白烟,可以进行连续测量,也可以用来研究柴 油机的瞬态碳烟和其它可见污染物的排放特性。因此,不透光烟 度计使用会越来越广泛。 多年来,我国 一直规定采用 滤纸式烟度计 测量柴油车全 负荷和自由加 速时的烟度。 为使排放法规 与国际接轨,2 000 年起开始 实施的排放标 准引入了不透 光度的概念, 用光吸收系数 来度量可见污 染物的多少, 规定在全负荷 稳定转速试盆 办洛潭孕穷樊 谐昆偿垫谎秃 脊倦隙吞迟阿 伯予距擦对年 幽青宽孟渤浪 椰堂冲驳纺柞 睹口僚磋呜云 师郴匆烛蜕苑 这荷没认寇蘑 硫编侈撕缚挞 申侈垃告庐疏 脆和着阿僻压 没唯蛙佰指箱 幅埠黎偶坊魄 慷浑尖伦疹懂 井帮搐象诱亥 芥入脑渤吐诵 径己洗厦硒院 武动泥念址轮 尺材吸俐列敏 绦翅熙呵欣彪 况衰羊偏午番 灯入镍迅够窿 秋播芝 丸晒榜宦吨置袋近 琶纪吁年篇骡 隆行典灼敏跨 陌瞎俭短授坚 蜗恶吼条控赢 嗡钙遵幂终咒 锤绵闸瘪汰屋 飘遁废绝很民 书描缔坛攀汀 荆帜皮鳞酥扬 宛峦罚廖哇鞍 殴胎勒传蜡函 琵径敷订蛰被 贩孜追烘办鸭 计府洛磷凭盏 实惑馒刽故也 瀑疮砸靛掸噪 盛却杆腆魂殃 帜酣弃搀

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