[发明专利]一种声学法测量烟道内烟气流速的装置及方法

说明书

本发明公开了一种声学法测量烟道内烟气流速的装置，包括控制机柜、声波发射装置和声波接收装置，声波发射装置和声波接收装置相对设置在烟道外壁的两侧；其中，控制机柜包括工控机、信号发送采集模块、功率放大器和信号调理模块，工控机通过电缆与信号发送采集模块连接，信号发送采集模块分别通过电缆与功率放大器和信号调理模块连接，声波发射装置通过电缆与功率放大器连接，声波接收装置通过电缆与信号调理模块连接。本发明还公开了上述测量装置对烟道内烟气流速的测量方法。本发明测量方法采用二次函数凸型扫频方式的电声源信号进行测量，可以对烟道内烟气流速进行连续测量，抗干扰性强，测速结果稳定可靠，测量精度高。

技术领域

本发明涉及一种声学法测量烟道内烟气流速的装置，还涉及上述装置测量烟道内烟气流速的方法，属于环保工程技术领域。

背景技术

烟气流速的测量在能源、化工、电力、煤矿及冶金等领域都具有十分重要的意义，尤其是电厂烟气流速的准确测量对电厂安全生产和节能减排具有重要的指导意义。受烟尘阻塞、颗粒磨损、安装方式等因素的制约，皮托管等接触式测量方式的准确度会随使用时间的增加逐渐降低，且需要定期维护和标定，影响流场分布。激光多普勒测速(LDV)、粒子图像测速(PIV)和可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)等最小侵入和非侵入性方法虽然具备不易堵塞、不影响流场等优点，但这些技术受应用环境影响较大，容易失准，实现成本高，因此在工业现场应用难度较大。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是提供一种声学法测量烟道内烟气流速的装置，该测量装置安装在烟道外侧，测量过程中不易堵塞、不影响烟道内的流场。

本发明还要解决的技术问题是提供上述装置对烟道内烟气流速的测量方法，该测量方法采用二次函数凸型扫频方式的电声源信号进行测量，可以对烟道内烟气流速进行连续测量，抗干扰性强，测速结果稳定可靠，测量精度高，能够适用于电厂烟道、锅炉等测试区域截面、烟尘含量较大，且噪声强度较高的场所的烟气流速测量。

发明内容：本发明所采用的技术方案为：

一种声学法测量烟道内烟气流速的装置，包括控制机柜、声波发射装置和声波接收装置，声波发射装置和声波接收装置相对设置在烟道外壁的两侧；其中，控制机柜包括工控机、信号发送采集模块、功率放大器和信号调理模块，工控机通过电缆与信号发送采集模块连接，信号发送采集模块分别通过电缆与功率放大器和信号调理模块连接，声波发射装置通过电缆与功率放大器连接，声波接收装置通过电缆与信号调理模块连接。

其中，所述控制机柜还包括电源模块、断路器I、断路器II、排风扇和模拟量输出模块，工业现场的电源分别给断路器I、排风扇和功率放大器供电，断路器I的通断控制对断路器II的供电；断路器II的通断控制对电源模块的供电；电源模块给工控机、信号发送接收模块、信号调理模块和模拟量输出模块供电。

其中，所述声波发射装置包括声波发射器I、声波发射器II以及分别与声波发射器I和声波发射器II相对应连接的声波导管，声波发射器I和声波发射器II分别通过法兰固定在与其相对应的声波导管上，在烟道壁面进行开孔，声波导管通过焊接固定在烟道壁面。

其中，所述声波发射器I和声波发射器II的发射端(前端)还套设有遮尘罩，遮尘罩用于阻挡大体积的烟尘颗粒和障碍物堵塞声波发射器。

其中，所述声波接收装置包括声波接收装置I和声波接收装置II，还包括安装于声波接收装置I和声波接收装置II内部的气体吹扫降温装置，气体吹扫降温装置的前端和后端均伸出声波接收装置，气体吹扫降温装置的后端通过气管接入压缩空气，利用压缩空气通过气体吹扫降温装置对声波接收装置进行吹扫，以防声波接收装置堵塞。在烟道壁面开孔，声波接收装置固定在烟道壁面上。

其中，声波发射器I与声波接收装置I处于同一直线方向上的烟道两侧，与烟道壁面的夹角为45°。声波发射器II与声波接收装置II处于同一直线方向上的烟道两侧，与烟道壁面的夹角为45°。