專利名稱：一種測(cè)量爐膛出口截面溫度場(chǎng)的方法及裝置系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種測(cè)量爐膛出口截面溫度場(chǎng)的方法及裝置系統(tǒng)
背景技術(shù)：
工業(yè)鍋爐燃燒的基本要求在于建立和保持穩(wěn)定的燃燒火焰，燃燒不穩(wěn)定不僅會(huì)降低鍋爐 熱效率，產(chǎn)生污染物和噪聲，而且在極端情況下，會(huì)引起鍋爐爐膛滅火，如處理不當(dāng)會(huì)誘發(fā) 爐膛爆燃，造成事故。另外，工業(yè)燃燒過程具有瞬態(tài)變化、隨機(jī)湍流、設(shè)備尺寸龐大環(huán)境惡 劣等特征，給有關(guān)熱物理量場(chǎng)參數(shù)的在線測(cè)量帶來了困難，難以獲得描述實(shí)際燃燒過程的熱 物理量場(chǎng)參數(shù)，特別是溫度分布的測(cè)量很困難，導(dǎo)致燃燒調(diào)整得不到可靠的依據(jù)，燃燒優(yōu)化 運(yùn)行無(wú)法實(shí)現(xiàn)。傳統(tǒng)測(cè)溫手段的局限是DCS所能監(jiān)視到的僅是火焰有/無(wú)的信息；火焰TV 可以直接觀察爐膛火焰圖像，但僅提供了定性的火焰有/無(wú)和一定的火色信息，沒有定量的溫 度信息；煙溫探針僅在啟動(dòng)過程中監(jiān)視爐膛出口煙溫，但不能全負(fù)荷工況監(jiān)視。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種測(cè)量爐膛出口截面溫度場(chǎng)的方法及裝置系統(tǒng)。 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是 一種測(cè)量爐膛出口截面溫度場(chǎng)的方法及裝置 系統(tǒng)，其特征在于它包括如下步驟
a) 發(fā)聲源
b) 由傳聲器接收聲訊號(hào) C)經(jīng)信號(hào)電纜接收信號(hào)
d)將音頻信號(hào)通過數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)入計(jì)算機(jī)，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，通過專用聲 處理軟件包對(duì)音頻進(jìn)行分析，計(jì)算出路徑聲速C。再由路徑聲速值通過一系列算法擬合出溫 度場(chǎng)等溫線圖、路徑平均溫度、區(qū)塊平均溫度。其數(shù)學(xué)表達(dá)式如下
其中V—在某種氣體中的聲速，m/s;
d—聲波傳播距離，m;
t一聲波飛行時(shí)間，S;
r—特定氣體在定壓定容下的系數(shù)； R—?dú)怏w常數(shù)，8.314J/(mol*K); T—絕對(duì)溫度，K; M—?dú)怏w分子量，kg/mo1。在鍋爐的四周安裝一定數(shù)量的聲學(xué)傳感器，首先測(cè)量飛行時(shí)間t，然后通過重建算法及 計(jì)算機(jī)便可重建出溫度場(chǎng)某一截面的溫度信息。
所述系統(tǒng)軟件按照下列步驟進(jìn)行
a) 讀取音頻信號(hào)
b) 送入數(shù)據(jù)采集卡采集處理
c) PLC智能控制聲源
d) 經(jīng)PC機(jī)計(jì)算溫度場(chǎng)
它能檢測(cè)到爐膛出口截面溫度場(chǎng)的分布狀況，從而可以清晰觀測(cè)到爐膛內(nèi)部燃燒工況、
提高燃料利用率、有效防止?fàn)t膛產(chǎn)生結(jié)焦積灰現(xiàn)象以及降低NOx的排放。
圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖中標(biāo)號(hào)1-數(shù)據(jù)采集卡，2-計(jì)算機(jī)，3-信號(hào)電纜，4-控制線，5-傳聲器，6-前置放大 器，7-導(dǎo)波管，8-電磁閥，9-控制箱，10-顯示器
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖進(jìn)一步描述本發(fā)明
一種測(cè)量爐膛出口截面溫度場(chǎng)的方法及裝置系統(tǒng)它包括安裝在檢測(cè)口的(7)導(dǎo)波管、
(5)傳聲器、(6)前置放大器、(3)信號(hào)電纜、(4)控制線、(8)電磁闊、(9)控制箱、(1) 數(shù)據(jù)采集卡、(2)計(jì)算機(jī)、(10)顯示器及系統(tǒng)軟件；所述(5)傳聲器連接(6)前置放大 器，并通過(3)信號(hào)電纜接入(1)數(shù)據(jù)采集卡，然后接入(2)計(jì)算機(jī)；產(chǎn)生的聲場(chǎng)經(jīng)(5) 傳聲器接收到高阻抗信號(hào)，后經(jīng)(6)前置放大器信號(hào)調(diào)理送入(1)數(shù)據(jù)采集卡中，通過對(duì) 數(shù)據(jù)的分析處理得出所需的路徑平均溫度值，再經(jīng)過系統(tǒng)軟件的擬合計(jì)算重建截面溫度場(chǎng)； 所述系統(tǒng)軟件包括菜單顯示圖例、等溫線輪廓、區(qū)塊溫度隨時(shí)間變化趨勢(shì)圖、通道或區(qū)塊 溫度曲線、通道顯示、溫度統(tǒng)計(jì)的信息。
該發(fā)明特點(diǎn)
實(shí)時(shí)確定爐膛內(nèi)燃燒場(chǎng)的空間溫度分布狀態(tài)；非侵入式、全自動(dòng)化不需日常維護(hù)，可長(zhǎng) 期穩(wěn)定、可靠地工作；而傳統(tǒng)測(cè)溫手段的局限是DCS所能監(jiān)視到的僅是火焰有/無(wú)的信息； 火焰TV可以直接觀察爐膛火焰圖像，但僅提供了定性的火焰有/無(wú)和一定的火色信息，沒有 定量的溫度信息；煙溫探針僅在啟動(dòng)過程中監(jiān)視爐膛出口煙溫，但不能全負(fù)荷工況監(jiān)視。
權(quán)利要求
1、一種測(cè)量爐膛出口截面溫度場(chǎng)的方法及裝置系統(tǒng)，其特征是它包括下列步驟a)高壓氣體產(chǎn)生聲源b)由傳聲器接收聲訊號(hào)c)經(jīng)信號(hào)電纜接收信號(hào)d)將音頻信號(hào)通過數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)入計(jì)算機(jī)，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，通過專用聲處理軟件包對(duì)音頻進(jìn)行分析，計(jì)算出路徑聲速C。再由路徑聲速值通過一系列算法擬合出溫度場(chǎng)等溫線圖、路徑平均溫度、區(qū)塊平均溫度。其數(shù)學(xué)表達(dá)式如下<maths id="math0001" num="0001" ><math><![CDATA[ <mrow><mi>V</mi><mo>=</mo><mi>d</mi><mo>/</mo><mi>t</mi><mo>=</mo><msqrt> <mi>rRT</mi> <mo>/</mo> <mi>M</mi></msqrt> </mrow>]]></math></maths>①<maths id="math0002" num="0002" ><math><![CDATA[ <mrow><mi>T</mi><mo>=</mo><msup> <mrow><mo>(</mo><mfrac> <mi>d</mi> <mrow><mo>∂</mo><mi>t</mi> </mrow></mfrac><mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn></msup><mo>×</mo><msup> <mn>10</mn> <mn>6</mn></msup><mo>-</mo><mn>273.16</mn> </mrow>]]></math></maths>②其中V-在某種氣體中的聲速，m/s； d-聲波傳播距離，m； t-聲波飛行時(shí)間，s； r-特定氣體在定壓定容下的系數(shù)； R-氣體常數(shù)，8.314J/(mol*K)； T-絕對(duì)溫度，K； M-氣體分子量，kg/mol。在鍋爐的四周安裝一定數(shù)量的聲學(xué)傳感器，首先測(cè)量飛行時(shí)間t，然后通過重建算法及計(jì)算機(jī)便可重建出溫度場(chǎng)某一截面的溫度信息。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量爐膛出口截面溫度場(chǎng)的方法及裝置系統(tǒng)，其特征是所述系統(tǒng)軟件按照下列步驟進(jìn)行a) 讀取音頻信號(hào)b) 送入數(shù)據(jù)采集卡采集處理c) PLC智能控制聲源d) 經(jīng)PC機(jī)計(jì)算溫度場(chǎng)
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量爐膛出口截面溫度場(chǎng)的方法及裝置系統(tǒng)，其特征是所述系 統(tǒng)軟件包括菜單顯示圖例、等溫線輪廓、區(qū)塊溫度隨時(shí)間變化趨勢(shì)圖、通道或區(qū)塊溫度曲 線、通道顯示、溫度統(tǒng)計(jì)的信息。
4、 一種測(cè)量爐膛出口截面溫度場(chǎng)的方法及裝置系統(tǒng)，其特征包括安裝在檢測(cè)口的(7)導(dǎo)波管、(5)傳聲器、.(6)前置放大器、(3)信號(hào)電纜、(4)控制線、(8)電磁閥、(9)控制箱、(1)數(shù)據(jù)采集卡、(2)計(jì)算機(jī)、(10)顯示器及系統(tǒng)軟件；所述(5)傳聲器連接(6) 前置放大器，并通過(3)信號(hào)電纜接入(1)數(shù)據(jù)采集卡，然后接入(2)計(jì)算機(jī)。
5、根據(jù)權(quán)利要求4所述的測(cè)量爐膛出口截面溫度場(chǎng)的方法及裝置系統(tǒng)，其特征是所述導(dǎo) 波管開孔并連接電磁閥。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種測(cè)量爐膛出口截面溫度場(chǎng)的方法及裝置系統(tǒng)。它包括導(dǎo)波管、傳聲器、前置放大器、信號(hào)電纜、控制線、電磁閥、控制箱、數(shù)據(jù)采集卡、計(jì)算機(jī)、顯示器及系統(tǒng)軟件。它能檢測(cè)到爐膛出口截面溫度場(chǎng)的分布狀況，從而可以清晰觀測(cè)到爐膛內(nèi)部燃燒工況、提高燃料利用率、有效防止?fàn)t膛產(chǎn)生結(jié)焦積灰現(xiàn)象以及降低NO<sub>X</sub>的排放。
文檔編號(hào)G01K11/00GK101581609SQ20091006269
公開日2009年11月18日 申請(qǐng)日期2009年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月17日
發(fā)明者楊高利, 培 蔣 申請(qǐng)人:楊高利;蔣 培