一种基于声学的锅炉炉膛烟气流速监测系统及监测方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102830245A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102830245A(43)申请公布日2012.12.19(21)申请号201210291564.6(22)申请日2012.08.15(71)申请人华北电力大学地址102206北京市昌平区朱辛庄北农路2号(72)发明人沈国清安连锁王博许伟龙张世平(74)专利代理机构北京众合诚成知识产权代理有限公司11246代理人张文宝(51)Int.Cl.G01P5/24(2006.01)权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书33页页附图附图22页(54)发明名称一种基于声学的锅炉炉膛烟气流速监测系统及监测方法(57)摘要本发明属于电站锅炉烟气监测领域，具体涉及一种基于声学的锅炉炉膛烟气流速监测系统及监测方法。在烟气流动的炉膛一侧内壁上，每隔4-6米均匀设置一个测点，并在每个测点处安装一套监测装置；监测装置的结构为：由声波导管、声波发生装置和驻极体式传声器组成的声波收发器布置在测点处；声波发生装置连接到功率放大器，功率放大器与接线盒输出端连接；驻极体式传声器连接到信号调理器，信号调理器与接线盒的输入端连接；接线盒与双通道数据采集卡连接，双通道数据采集卡连接到工控机。采用多点采样，可以克服烟道气流不稳定，流速在烟道中分布不均使得烟气测量不准确的问题。不受炉内高温、腐蚀、多尘等恶劣环境的限制，真实反映炉内烟气流速，响应快，测量范围广。CN1028345ACN102830245A权利要求书1/1页1.一种基于声学的锅炉炉膛烟气流速监测系统，其特征在于，在烟气流动的炉膛（19）一侧内壁上，每隔4-6米均匀设置一个测点，并在每个测点处安装一套监测装置；监测装置的结构为：由声波导管（16）、声波发生装置（15）和驻极体式传声器（17）组成的声波收发器（10）布置在测点处；声波发生装置（15）连接到功率放大器（14），功率放大器（14）与接线盒（13）输出端连接；驻极体式传声器（17）连接到信号调理器（18），信号调理器（18）与接线盒（13）的输入端连接；接线盒（13）与双通道数据采集卡（12）连接，双通道数据采集卡（12）连接到工控机（11）。2.一种基于权利要求1所述锅炉炉膛烟气流速监测系统的监测方法，其特征在于，炉膛烟气通过在两个相邻声波收发器（10）之间产生的声音信号，转换为电压信号，并通过信号调理器（18）滤波和放大，经过接线盒（13）的输入端被双通道数据采集卡（12）得到；工控机（11）中的软件将两个通道的信号进行互相关分析，得出两个传声器之间的声波传播时间，由于两个传声器之间的距离固定并已知，可以得到：V1=α+v，V2=α-v，式中，V1、V2为烟气流过相邻两测点间声音传播的速度；α为声音传播的速度，m/s；v为两测点间烟气的流速；即可得到，并在电脑的软件显示窗口给出。2CN102830245A说明书1/3页一种基于声学的锅炉炉膛烟气流速监测系统及监测方法技术领域[0001]本发明属于电站锅炉烟气监测领域，具体涉及一种基于声学的锅炉炉膛烟气流速监测系统及监测方法。背景技术[0002]烟气作为一种比较特殊的介质，一般的温度范围在100~1300℃，特别情况下可能达到更高的温度。另外，烟气中一般会存在粉尘和酸性气体等，如何克服高温、高粉尘和酸性物质而保证烟气流速的在线监测，是一个十分困难的问题。[0003]目前大多数电站的CEMS系统中，对于烟气流速的检测方法主要有：皮托管差压法、热扩散/热导法和超声波法。[0004]皮托管差压法的工作原理为：通过测量压力来测量流速，操作时将测速管放置在烟道内中心位置，使管口与烟气流速方向垂直，测得该位置上的动压与静压之差，从而根据公式（ΔP为总压和静压之差，ρ为被测流体的密度）计算出该点的流速。存在问题：为实现流速的测量，仪表需配备差压变送器，尤其是在小流速（10m/s）的测量，由于皮托管产生的压力很小，故对于低流速的测量，皮托管气体流量计有其自身的弊端：精度差，不能测低速烟气，经常堵塞。[0005]热扩散/热导法的工作原理为：2个RTD（电阻温度探测器）置于烟道中，一个被加热，一个感应过程温度，之间的温差与过程流速及过程介质的性质有关；温差在无流量状态下最大；随着流量的增加，被加热的RTD冷却，温差减小，从而根据温差大小计算出流速大小。存在问题：在高湿、高粉尘、高腐蚀的烟气容易对热丝造成损坏，烟道内滴落腐蚀性液体和泥浆也会影响身背的正常工作。[0006]超声波法的工作原理为：当超声波束在介质中传播时，介质的流动将传播时间产生微小的变化，其传播时间的变化正比于介质的流速。存在问题：超声波衰减严重，无法在电站锅炉炉膛环境中应用。发明内容[0007]为了克服现有的锅炉炉膛烟气流速在线监测装置精度不高，不能