[发明专利]一种基于超声波的锅炉炉膛烟气温度测量装置

说明书

技术领域

本发明属于高温烟气温度测量技术领域，尤其涉及一种基于超声波的锅炉炉膛烟气温度测量装置。

背景技术

在大型燃煤、燃油锅炉中，例如火力发电厂锅炉、炼钢高炉、水泥回转窑、炼焦器等高温设备，炉内烟气温度的测量，直接关系到燃烧的稳定与优化，对于设备的安全、经济运行具有重要意义。

常用的火焰温度测量方法分为非接触式温度测量和接触式温度测量两种。接触式温度测量方法有常用的热电偶温度计、膨胀式偶温度计、压力表温度计、黑体腔温度计和光纤测温法，举例来说，采用抽气式高温烟气探针实现高温测量，其实质是基于热电偶测量原理，该方法需要复杂的冷却装置，而且只能用于锅炉点火时，防止管道超温做短时间测量，超过540℃时探针自动退出，无法实现锅炉运行时的实时测量。受物理因素限制，接触式温度测量方法仅仅在实验室或者炉内温度不太高的区域使用，其缺点是响应速度较慢、误差较大，难以实现温度场测量。

非接触式温度测量分为光学法和声学法，虽然光学法是目前实验室火焰研究和诊断的主要手段，然而其以激光技术为基础的测量方法不能适应大尺寸的炉内燃烧温度分布的测量。由上可知，现有的锅炉炉膛烟气温度测量方法误差较大，无法实现锅炉运行时的实时测量。声学法作为实际工业炉膛内高温烟气温度分布的一项实用测量技术，具有测量精度高、测温范围宽、测量空间大、非接触、实时连续操作、维护方便等优点，日益受到重视和采用，已成为目前国内外研究的热点。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种基于超声波的锅炉炉膛烟气温度测量装置，该装置能够实现对炉膛烟气温度长期稳定、准确、实时的在线监测。

该装置包括：电脑、接线盒、左超声波换能器、右超声波接收器、信号调理器和双通道数据采集卡，所述左超声波换能器和所述右超声波接收器在炉膛的两侧炉墙对称位置设置，且分别连接所述信号调理器，所述信号调理器连接所述双通道数据采集卡，所述双通道数据采集卡通过USB线连接所述电脑，所述左超声波换能器通过所述接线盒连接所述电脑并接收所述电脑发出的超声信号。

进一步地，所述左超声波换能器、所述右超声波接收器与所述锅炉之间通过法兰连接，便于组装、拆卸和更换。换能器自身既可以作为超声波发射端又可以作为超声波接收端。

进一步地，所述左超声波换能器、所述右超声波接收器均采用柱型换能器，声阻在截止频率附近变化均匀，指向性强，便于声波的直线传播。

进一步地，所述左超声波换能器、右超声波接收器均封装在不锈钢套管中，防止炉膛内飞灰由于自身重力而产生沉积，影响传声效果。

进一步地，所述双通道数据采集卡具有两路输出和两路输入，分别对应所述左超声波换能器和所述右超声波接收器发送声波或接收声波。

进一步地，所述信号调理器对接收到的超声信号进行滤波和放大。

进一步地，所述电脑选用笔记本电脑，用USB线与双通道数据采集卡连接，形成一套便携式测量系统。

本发明提出了一种新型的基于超声波的锅炉炉膛烟气温度测量装置，其在锅炉炉膛两侧炉墙对称位置上各安装一个超声波换能器和超声波接受器；作为发射端的超声波换能器发出超声信号，同时被对侧作为接收端的超声波换能器接收并将其转变成电压信号，通过信号调理器后用电缆输入双通道数据采集卡转换为数字信号，再通过互相关分析得出声波飞渡时间，最后经计算机和软件计算出烟气温度。

本发明所述装置不受炉内高温、多尘、腐蚀、湍流等复杂恶劣环境限制，具有非插入式、准确、实时、便携测量等优点，能够及时判断锅炉的燃烧情况，便于调节和控制。

附图说明

图1是基于超声波的锅炉炉膛烟气温度测量装置的结构示意图

具体实施方式

下面结合附图，对实施例作详细说明。

图1是基于超声波的锅炉炉膛烟气温度测量装置的结构示意图，如图1所示，在炉膛(4)的炉墙侧壁中部以上对称位置分别安装左超声波换能器(3-1)和右超声波接收器(3-2)，左超声波换能器(3-1)通过接线盒(2)连接电脑(1)，左超声波换能器(3-1)和右超声波接收器(3-2)均连接到信号调理器(5)，信号调理器(5)与双通道数据采集卡(6)连接，双通道数据采集卡(6)具有两路输出和两路输入，分别对应左超声波换能器(3-1)和右超声波接收器(3-2)发生声波或接收声波；双通道数据采集卡(6)通过USB线连接到采用笔记本电脑的电脑(1)，形成一套便携式测量系统。