CN104132749A - 声波测定炉膛温度装置及测定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种声波测定炉膛温度装置及测定方法。传统的炉膛温度测量装置及测定方法测量不准确，起不到降低能耗，增加锅炉使用寿命的目的，并且在实际应用中受限，制约了炉膛温度测量装置的推广，同时一些电气元件由于受热感测不灵敏，这些问题一直未得到解决。本发明组成包括：接收器（1），所述的接收器与仪表气源相通，所述的接收器与信号处理器（2）连接，所述的信号处理器与触发器（4）连接，所述的触发器与声波发生器（3）连接，所述的声波发生器与空气源（5）连接。本发明用于锅炉炉膛内的温度测定。
Description
技术领域：
本发明涉及一种声波测定炉膛温度装置及测定方法。
背景技术：
传统炉膛温度测量装置主要有接触式(伸缩式温度计)和非接触式两类，而非接触式常见有辐射式温度计和光谱图象检测***，这些技术存在的缺点是：
1)接触式(伸缩式温度计)
目前300MW及以上机组的锅炉均配供有价格昂贵的测量炉膛出口烟气温度的伸缩式温度计，但由于探针深入炉膛很长，笨重、易变形卡涩，故障率高，因此，许多电厂实际上已停用。此外，探针受耐温限制，一般仅在锅炉启动时伸入炉膛测量出口烟气温度，当烟温达到一定值时，必须马上退出炉膛，因此，其允许使用温度范围和作用也有限。
2)辐射式温度计
众所周知炉膛烟气辐射大多不在可见光范围内，因此，目前常见的辐射式温度计主要是红外式温度计，它测量表面或区域的红外光强度。由于炉膛烟气是气态发光，温度分布不均匀，成分不固定，再加上飞灰颗粒辐射的存在，因此，组成的光谱波长和穿透力等不确定，从而导致被测区域不确定，测量误差大。由于上述缺点影响了辐射式温度计在锅炉炉膛烟气温度测量领域的应用。
3)飞灰颗粒辐射光谱测量
这类温度测量***是利用图像检测炉膛烟气中主要是飞灰颗粒辐射的可见光(包栝一定波长红外光，以提高温度测量上限)，经计算机进行极其复杂的图象处理，从而得到炉膛内烟气的温度分布。由于受飞灰颗粒成分浓度和分布的影响，镜头污染以及复杂图象处理算法等影响，测量误差大;被测量区域也存在很大的不确定性。加上采光***复杂，结焦或积灰使镜头保养困难，可靠性差，价格昂贵。从而使这类***在炉膛烟温测量的工程实际应用中受到限制。
发明内容：
本发明的目的是提供一种声波测定炉膛温度装置及测定方法。
上述的目的通过以下的技术方案实现：
一种声波测定炉膛温度装置，其组成包括：接收器，所述的接收器与仪表气源相通，所述的接收器与信号处理器连接，所述的信号处理器与触发器连接，所述的触发器与声波发生器连接，所述的声波发生器与空气源连接。
所述的声波测定炉膛温度装置的测定方法，该方法包括以下步骤：
（1）声波测量炉膛温度的基本原理建立在气体中的声速是按照一个温度的函数那样变化的事实之上，并且进一步的受到沿着声路的气体成份的影响，建立关系等式为：
c = d/t=sqrt[rRT/M]
在这里 r 是气体的比热，在常压下气体的比热是一个常数，M气体摩尔重量Kg/mol），R是气体常数（8.314J/K-MOL）， T绝对温度卡尔文；
（2）把一个声波发生器安装在炉子或锅炉的一边，把接收器安装在对边，一个声波信号就能够被传送器发射接收器探测，传送器和接收器之间的距离是已知的固定的，声波信号的传播时间的测量允许依照传送器和接收器之间的路径进行气体平均温度的计算。
所述的声波测定炉膛温度装置的测定方法，对于加热炉一定的产出，通过让热辐射区接近均匀与平衡的空间温度条件来实现燃料消耗的降低。
所述的声波测定炉膛温度装置的测定方法，气体平均温度的计算通过计算机成像技术，从不同方向摄取的多幅二位辐射图像，按照火焰辐射的衰减进行数据化处理。
所述的声波测定炉膛温度装置的测定方法，经过应用从绝对温度向华氏温度的折算，获得一个气体温度℉与传播时间、传播距离、气体成分的关系表达式，TF=(d/Bt)2 × 106 －460 式中：TF =气体温度℉d =传播距离ft， B=声波常数= sqrt[rR/M]t=传播时间, (ms)应用下面的等式，温度也可以用摄氏来表达 TC=(d/Bt)2 × 106－273.16 在这里 d = 传播距离。
本发明的有益效果：
1、本发明能够监视过热点，保护炉体和工件，减少非计划性停机，实现安全生产。由于在炉内燃烧过程中，声波气体温度测量***能够为我们提供精确的实时的温度分布数据和报警功能，为温度的控制提供了宝贵的数据资料。我们可以根据这些数据，监视有无火焰直接冲刷水冷壁管的现象，调整火焰位置以避免直接冲刷水冷壁管，避免水冷壁管的损坏，改善炉水循环并提高运行效率。监视有无低温区据以识别堵塞的或工作不正常的燃烧器，从而改善其空气/燃烧比例、改善喷油或燃烧分配、混合和炉水循环，改善热力分配和运行效率。延长使用寿命并降低热耗。
、本发明能够节能降耗，减少飞灰和烟尘排放，能够使我们通过调节控制装置，合理的改变燃料和空气的比例以及其他因素，使炉子在最合理最优化的燃烧条件下工作，实现最优化燃烧（完全燃烧），达到节能降耗，减少飞灰和烟尘排放，降低运行成本的目的。
、本发明能够延长炉子的使用寿命，降低消耗成本，节约开支，本发明是一种一次性投资，永久使用的非侵入式测量仪器，它的使用，一方面使我们可以替代热电偶之类的测温元件，没有了这些元器件的长期消耗，节约了开支。另一方面，使我们避免了炉体的过烧，延长了炉体的使用寿命。同时，还避免了由于炉体过烧损坏而停产所造成的损失。
、本发明能够降低废品率，提高产品质量，降低生产成本在热加工中，用户可以根据本发明提供的温度数据，正确控制炉温和温度分布，为生产出合格的产品提供可靠的工艺保障，提高了产品质量和生产效率，又降低了生产成本。在通过控制装置，合理的改变温度分布，使温度被控制在合理的范围之内，避免了温度过高或过低、局部过烧等现象，这样就可以避免了由于炉子和产品过烧所产生的损坏，降低了不合格品。为安全生产提供了可靠保证。
附图说明：
附图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式：
实施例1：
一种声波测定炉膛温度装置，其组成包括：接收器1，所述的接收器与仪表气源相通，所述的接收器与信号处理器2连接，所述的信号处理器与触发器4连接，所述的触发器与声波发生器3连接，所述的声波发生器与空气源5连接。
实施例2：
根据实施例1所述的声波测定炉膛温度装置的测定方法，该方法包括以下步骤：
（1）通过函数变化的事实之上，建立关系等式为：
c = d/t=sqrt[rRT/M]
在这里 r 是气体的比热，在常压下气体的比热是一个常数，M气体摩尔重量Kg/mol），R是气体常数（8.314J/K-MOL）， T绝对温度卡尔文；
（2）把一个声波发生器安装在炉子或锅炉的一边，把接收器安装在对边，一个声波信号就能够被传送器发射接收器探测，传送器和接收器之间的距离是已知的固定的，声波信号的传播时间的测量允许依照传送器和接收器之间的路径进行气体平均温度的计算。
实施例3：
根据实施例2所述的声波测定炉膛温度装置的测定方法，对于加热炉一定的产出，通过让热辐射区接近均匀与平衡的空间温度条件来实现燃料消耗的降低。
实施例4：
根据实施例2所述的声波测定炉膛温度装置的测定方法，气体平均温度的计算通过计算机成像技术，从不同方向摄取的多幅二位辐射图像，按照火焰辐射的衰减进行数据化处理。
实施例5：
根据实施例2所述的声波测定炉膛温度装置的测定方法，经过应用从绝对温度向华氏温度的折算，获得一个气体温度℉与传播时间、传播距离、气体成分的关系表达式，TF=(d/Bt)2 × 106 －460 式中：TF =气体温度℉d =传播距离ft， B=声波常数= sqrt[rR/M]t=传播时间, (ms)应用下面的等式，温度也可以用摄氏来表达 TC=(d/Bt)2 × 106－273.16 在这里 d = 传播距离。
实施例6：
根据实施例1所述的声波测定炉膛温度装置的测定方法，接收器为不锈钢 316L 合金（也可订购其他的材料）尺寸：直径 7.88″(200.03mm),长度 12.78″(324.62mm) 法兰：根据 ASTM 标准为 3″150lb 管法兰重量：11.8kg 工作温度：法兰-最大值为 450℉（232℃）环境-最大值 130℉（54℃）储藏温度：15℉-150℉（-9℃-65℃）湿度：防溅(非防水)。
实施例7：
根据实施例1所述的声波测定炉膛温度装置的测定方法，声波发生器利用工厂普通压缩空气的充气式声源，声源使用气压：80-120psig (5.5-8.3Bar)。
Claims (5)
1.一种声波测定炉膛温度装置，其组成包括：接收器，其特征是：所述的接收器与仪表气源相通，所述的接收器与信号处理器连接，所述的信号处理器与触发器连接，所述的触发器与声波发生器连接，所述的声波发生器与空气源连接。
2.一种利用权利要求1所述的声波测定炉膛温度装置的测定方法，其特征是：该方法包括以下步骤：
（1）声波测量炉膛温度的基本原理建立在气体中的声速是按照一个温度的函数.变化，并且进一步的受到沿着声路的气体成份的影响，建立关系等式为：
c = d/t=sqrt[rRT/M]
公式中： r 是气体的比热，在常压下气体的比热是一个常数，M气体摩尔重量Kg/mol，R是气体常数8.314J/K-MOL， T绝对温度卡尔文；
（2）把一个声波发生器安装在炉子或锅炉的一边，把接收器安装在对边，一个声波信号就能够被传送器发射接收器探测，传送器和接收器之间的距离是已知的固定的，声波信号的传播时间的测量允许依照传送器和接收器之间的路径进行气体平均温度的计算。
3.根据权利要求2所述的声波测定炉膛温度装置的测定方法，其特征是：对于加热炉一定的产出，通过让热辐射区接近均匀与平衡的空间温度条件来实现燃料消耗的降低。
4.根据权利要求2所述的声波测定炉膛温度装置的测定方法，其特征是：气体平均温度的计算通过计算机成像技术，从不同方向摄取的多幅二位辐射图像，按照火焰辐射的衰减进行数据化处理。
5.根据权利要求2所述的声波测定炉膛温度装置的测定方法，其特征是：经过应用从绝对温度向华氏温度的折算，获得一个气体温度℉与传播时间、传播距离、气体成分的关系表达式，TF=(d/Bt)2 × 106 －460 式中：TF =气体温度℉d =传播距离ft， B=声波常数= sqrt[rR/M]t=传播时间, (ms)应用下面的等式，温度也可以用摄氏来表达 TC=(d/Bt)2 × 106－273.16 在这里 d = 传播距离。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN107389220A (zh) * | 2017-07-06 | 2017-11-24 | 中国船舶重工集团公司第七〇九研究所 | 一种锅炉内温度场分布的检测方法 |
| CN107575886A (zh) * | 2017-09-04 | 2018-01-12 | 湖北亚钢金属制造有限公司 | 一种炉膛冷却报警装置 |
| CN107917768A (zh) * | 2017-10-18 | 2018-04-17 | 华北电力大学 | 一种基于低频声波的空气温度测量装置及方法 |
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| TWI832542B (zh) * | 2022-11-07 | 2024-02-11 | 中國鋼鐵股份有限公司 | 爐體溫度的量測裝置 |
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2014
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