[发明专利]一种测量炉膛出口截面温度场的方法及装置系统

说明书

技术领域

一种测量炉膛出口截面温度场的方法及装置系统

背景技术

工业锅炉燃烧的基本要求在于建立和保持稳定的燃烧火焰，燃烧不稳定不仅会降低锅炉热效率，产生污染物和噪声，而且在极端情况下，会引起锅炉炉膛灭火，如处理不当会诱发炉膛爆燃，造成事故。另外，工业燃烧过程具有瞬态变化、随机湍流、设备尺寸庞大环境恶劣等特征，给有关热物理量场参数的在线测量带来了困难，难以获得描述实际燃烧过程的热物理量场参数，特别是温度分布的测量很困难，导致燃烧调整得不到可靠的依据，燃烧优化运行无法实现。传统测温手段的局限是DCS所能监视到的仅是火焰有/无的信息；火焰TV可以直接观察炉膛火焰图像，但仅提供了定性的火焰有/无和一定的火色信息，没有定量的温度信息；烟温探针仅在启动过程中监视炉膛出口烟温，但不能全负荷工况监视。

发明内容

本发明的目的在于提供一种测量炉膛出口截面温度场的方法及装置系统。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种测量炉膛出口截面温度场的方法及装置系统，其特征在于它包括如下步骤：

a)发声源

b)由传声器接收声讯号

c)经信号电缆接收信号

d)将音频信号通过数据采集卡进入计算机，将模拟信号转化为数字信号，通过专用声处理软件包对音频进行分析，计算出路径声速C。再由路径声速值通过一系列算法拟合出温度场等温线图、路径平均温度、区块平均温度。其数学表达式如下：

V=d/t=rRT/M]]>

其中：V-在某种气体中的声速，m/s；

      d-声波传播距离，m；

      t-声波飞行时间，s；

      r-特定气体在定压定容下的系数；

      R-气体常数，8.314J/(mol*K)；

      T-绝对温度，K；

      M-气体分子量，kg/mol。

在锅炉的四周安装一定数量的声学传感器，首先测量飞行时间t，然后通过重建算法及计算机便可重建出温度场某一截面的温度信息。

所述系统软件按照下列步骤进行：

a)读取音频信号

b)送入数据采集卡采集处理

c)PLC智能控制声源

d)经PC机计算温度场

它能检测到炉膛出口截面温度场的分布状况，从而可以清晰观测到炉膛内部燃烧工况、提高燃料利用率、有效防止炉膛产生结焦积灰现象以及降低NO_X的排放。

附图说明

图1为本发明的系统结构示意图；

图中标号：1-数据采集卡，2-计算机，3-信号电缆，4-控制线，5-传声器，6-前置放大器，7-导波管，8-电磁阀，9-控制箱，10-显示器

具体实施方式

下面结合附图进一步描述本发明：

一种测量炉膛出口截面温度场的方法及装置系统它包括：安装在检测口的(7)导波管、(5)传声器、(6)前置放大器、(3)信号电缆、(4)控制线、(8)电磁阀、(9)控制箱、(1)数据采集卡、(2)计算机、(10)显示器及系统软件；所述(5)传声器连接(6)前置放大器，并通过(3)信号电缆接入(1)数据采集卡，然后接入(2)计算机；产生的声场经(5)传声器接收到高阻抗信号，后经(6)前置放大器信号调理送入(1)数据采集卡中，通过对数据的分析处理得出所需的路径平均温度值，再经过系统软件的拟合计算重建截面温度场；所述系统软件包括：菜单显示图例、等温线轮廓、区块温度随时间变化趋势图、通道或区块温度曲线、通道显示、温度统计的信息。

该发明特点：

实时确定炉膛内燃烧场的空间温度分布状态；非侵入式、全自动化不需日常维护，可长期稳定、可靠地工作；而传统测温手段的局限是DCS所能监视到的仅是火焰有/无的信息；火焰TV可以直接观察炉膛火焰图像，但仅提供了定性的火焰有/无和一定的火色信息，没有定量的温度信息；烟温探针仅在启动过程中监视炉膛出口烟温，但不能全负荷工况监视。