CN114839395A - 烟道流场测量装置及烟道流场测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种烟道流场测量装置及烟道流场测量方法，涉及流场测量的技术领域，该烟道流场测量装置包括流线型外壳，流线型外壳的首端连接牵引绳；流线型外壳的内部设有压差传感器、姿态传感器、采集控制电路和无线传输模块；压差传感器用于获取气流的压差信号，压差传感器与采集控制电路电连接；姿态传感器用于通过三轴加速度值和角速度值计算出烟道流场测量装置在烟道内的三维姿态信号，姿态传感器与采集控制电路电连接；采集控制电路连接无线传输模块。缓解了现有技术中存在的不能最大限度地还原烟道真实流场的技术问题，达到了可以最大限度的还原烟道真实的流场、不仅可以测得流速，还可以测出流向的技术效果。

Description

烟道流场测量装置及烟道流场测量方法

技术领域

本发明涉及流场测量的技术领域，尤其是涉及一种烟道流场测量装置及烟道流场测量方法。

背景技术

SCR（Selective Catalytic Reduction），即选择性催化还原法，其原理是在催化剂作用下，还原剂NH₃在290~400℃下有选择地将NO和NO₂还原成N₂，而几乎不发生NH₃与O₂的氧化反应，从而提高了NO、NO₂的选择性，减少了NH₃的消耗。

现有技术测量SCR烟道内流场的方法有人工测量法和毕托管测量法。其中，人工测量法需要人进入到烟道内部手持风速计测量，环境恶劣且工作危险系数高；而毕托管译“皮托管”，亦称“测速管”，俗称“风速管”，是一种依靠测量流体总压力与静压力之差值来计算流速的仪器，毕托管测量部署不方便，可以测量的点数有限，不能充分反应真实的流场。

发明内容

本发明的目的在于提供一种烟道流场测量装置及烟道流场测量方法，以缓解现有技术中存在的不能最大限度地还原烟道真实流场的技术问题。

第一方面，本发明提供一种烟道流场测量装置，包括：流线型外壳，所述流线型外壳的首端连接牵引绳；

所述流线型外壳的内部设有压差传感器、姿态传感器、采集控制电路和无线传输模块；

所述压差传感器用于获取气流的压差信号，所述压差传感器与所述采集控制电路电连接，所述采集控制电路通过计算用于将所述压差信号转换为风速信号；

所述姿态传感器用于通过三轴加速度值和角速度值计算出所述烟道流场测量装置在烟道内的三维姿态信号，所述姿态传感器与所述采集控制电路电连接，所述采集控制电路通过计算用于将所述三维姿态信号转换为三维坐标信号；

所述采集控制电路连接所述无线传输模块，用于将所述风速信号和所述三维坐标信号传输至分析***，并通过图像进行展示。

进一步的，所述流线型外壳的内部还设有供电电池，所述供电电池与所述采集控制电路连接，用于为所述烟道流场测量装置供电；

和/或，所述流线型外壳的尾端设有尾翼。

进一步的，所述压差传感器包括两个端口，其中一个端口朝向迎风面设置，另一个端口朝向背风面设置。

进一步的，所述流线型外壳包括首段、中间段和尾段；

所述首段的横向尺寸由前至后逐渐增大设置；

所述中间段的横向尺寸由前至后保持不变；

所述尾段的横向尺寸由前至后逐渐减小设置。

进一步的，还包括测量网格；

所述测量网格包括多个交叉点；

在测量时，所述牵引绳连接在其中一个所述交叉点上。

进一步的，所述测量网格由多根铁丝交织呈网状构建。

进一步的，在测量时，所述测量网格布置在SCR装置催化剂上方1~2m之间。

第二方面，本发明提供一种烟道流场测量方法，包括以下步骤：

将测量装置吊装在烟道内；

通过风机向所述测量装置吹送气流；

在风力、所述牵引绳和所述测量装置的作用下，所述测量装置呈现出近似于平行气流的姿态；

通过所述测量装置内的压差传感器获取压差信息，并转换为风速信号；

通过所述测量装置内的姿态传感器获取所述测量装置在烟道内的三维姿态信号，并转换为三维坐标信号；

将所述风速信号和所述三维坐标信号传输至分析***，并通过图像进行展示。

进一步的，在测量装置吊装在烟道内的步骤中，需要在烟道内布置包括多个交叉点的测量网格，并通过牵引绳将测量装置吊装在其中一个所述交叉点上。

进一步的，将多组测量装置分开吊装在对应的所述交叉点上，以获取多组所述风速信号的平均值，以及多组所述三维坐标信号的平均值；

将多组所述风速信号的平均值和多组所述三维坐标信号的平均值传输至分析***，并通过图像进行展示。

本发明提供的烟道流场测量装置及烟道流场测量方法的有益效果为：

在测量时，测量装置通过牵引绳吊装在测量网格的其中一个交叉点上，在风力、牵引绳和测量装置的作用下，测量装置可呈现出近似于平行气流的姿态；由于流线型外壳的内部设有压差传感器、姿态传感器、采集控制电路和无线传输模块，压差传感器可获取气流的压差信号，压差传感器与采集控制电路电连接，采集控制电路通过计算可压差信号转换为风速信号；姿态传感器可通过三轴加速度值和角速度值计算出烟道流场测量装置在烟道内的三维姿态信号，姿态传感器与采集控制电路电连接，采集控制电路通过计算可将三维姿态信号转换为三维坐标信号；采集控制电路连接无线传输模块，可将风速信号和三维坐标信号传输至分析***，并通过图像进行展示。可见，该烟道流场测量装置及烟道流场测量方法不仅可以测得气流的风速，还可以测得气流的流动方向，从而可以最大限度地还原烟道真实的流场；同时，采用本烟道流场测量装置及烟道流场测量方法安全易于实施。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的烟道流场测量装置的结构示意图；

图2为测量网格的俯视图；

图3为本发明实施例提供的烟道流场测量装置在测量时的状态示意图；

图4为本发明实施例提供的烟道流场测量装置在测量时的状态示意图，其中，图中箭头为气流方向；

图5为SCR装置能够示出催化剂的剖视图。

图标：

10-测量装置；101-流线型外壳；102-尾翼；103-牵引绳；104-压差传感器；105-姿态传感器；106-采集控制电路；107-无线传输模块；108-供电电池；

20-测量网格；201-交叉点；

30-SCR装置催化剂。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例一

参照图1至图5，本实施例一提供一种烟道流场测量装置，烟道流场测量装置包括流线型外壳101，流线型外壳101的首端连接牵引绳103；流线型外壳101的内部设有压差传感器104、姿态传感器105、采集控制电路106和无线传输模块107；压差传感器104用于获取气流的压差信号，压差传感器104与采集控制电路106电连接，采集控制电路106通过计算用于将压差信号转换为风速信号；姿态传感器105用于通过三轴加速度值和角速度值计算出烟道流场测量装置在烟道内的三维姿态信号，姿态传感器105与采集控制电路106电连接，采集控制电路106通过计算用于将三维姿态信号转换为三维坐标信号；采集控制电路106连接无线传输模块107，用于将风速信号和三维坐标信号传输至分析***，并通过图像进行展示。

在测量时，测量装置10通过牵引绳103吊装在测量网格20的其中一个交叉点201上，在风力、牵引绳103和测量装置10的作用下，测量装置10可呈现出近似于平行气流的姿态；由于流线型外壳101的内部设有压差传感器104、姿态传感器105、采集控制电路106和无线传输模块107，压差传感器104可获取气流的压差信号，压差传感器104与采集控制电路106电连接，采集控制电路106通过计算可压差信号转换为风速信号；姿态传感器105可通过三轴加速度值和角速度值计算出烟道流场测量装置在烟道内的三维姿态信号，姿态传感器105与采集控制电路106电连接，采集控制电路106通过计算可将三维姿态信号转换为三维坐标信号；采集控制电路106连接无线传输模块107，可将风速信号和三维坐标信号传输至分析***，并通过图像进行展示。可见，该烟道流场测量装置及烟道流场测量方法不仅可以测得气流的风速，还可以测得气流的流动方向，从而可以最大限度地还原烟道真实的流场；同时，采用本烟道流场测量装置及烟道流场测量方法安全易于实施。

需要说明的是，上述提到的“近似平行”是指测量装置10的姿态可与气流为严格意义上的平行，也可以为近似的平行，两者之间的平行度可存在一定的偏差。

具体的，采集控制电路106连接到压差传感器104、姿态传感器105，采集压差信息和姿态信息，对数据做初步的加工处理，采集控制电路106通过串口连接到无线传输模块107。

进一步的，流线型外壳101的尾端设有尾翼102，如此设置，可增强整个测量装置10的稳定性，在采集数据时避免数据波动大。

参照图1，流线型外壳101的内部还设有供电电池108，供电电池108与采集控制电路106连接，用于为烟道流场测量装置供电。

本实施例中，压差传感器104包括两个端口，其中一个端口朝向迎风面设置，另一个端口朝向背风面设置。

结合图1和图4，压差传感器104具有上下两个端口，上端口朝向迎风面设置，下端口朝向背风面设置。

具体的，压差传感器104为数字型微差压传感器，微差压传感器被测介质的两种压力通入高、低两压力室，作用在δ敏感元件的两侧隔离膜片上，通过隔离片和元件内的填充液传送到测量膜片两侧，测量膜片与两侧绝缘片上的电极各组成一个电容器，通过容值的变化测量两个进气口的压差。

请继续参照图1，流线型外壳101包括首段、中间段和尾段；首段的横向尺寸由前至后逐渐增大设置；中间段的横向尺寸由前至后保持不变；尾段的横向尺寸由前至后逐渐减小设置，如此设置，可使烟道流场测量装置在风力作用下保持稳定的姿态。

其中，尾翼102连接于流线型外壳101的尾段。

参照图2和图3，该烟道流场测量装置还包括测量网格20；测量网格20包括多个交叉点201；在测量时，牵引绳103连接在其中一个交叉点201上；在用于网格法测量时，布置的点数可以任意增加减少。

在本申请的一种实施方式中，测量网格20由多根铁丝交织呈网状构建。

参照图5，在测量时，测量网格20布置在SCR装置催化剂30上方1~2m之间，这样做的目的是，气流遇到催化剂后，由于催化剂有阻力，会在催化剂上方产生不稳定的流场，影响测量结果，所以测量时布置在催化剂上方的1~2m处。

示例性地，测量网格20布置在SCR装置催化剂30上方1.1m、1.2m、1.3m、1.4m、1.5m、1.6m、1.7m、1.8m、1.9m或2m。

综合以上，该烟道流场测量装置的测量过程为：

用牵引绳103将测量装置10吊装测量网格20的相应交叉点201处，布置好测点后，启动风机，等风速稳定后，测量装置10在风的作用下随气流的走向将基本保持在一个稳定的姿态；

采集控制电路106连接无线传输模块107，可将风速信号和三维坐标信号传输至分析***，并通过图像进行展示。

实施例二

本实施例二还提供一种烟道流场测量方法，包括以下步骤：

将测量装置10吊装在烟道内；

通过风机向测量装置10吹送气流；

在风力、牵引绳103和测量装置10的作用下，测量装置10呈现出近似于平行气流的姿态；

通过测量装置10内的压差传感器104获取压差信息，并转换为风速信号；

通过测量装置10内的姿态传感器105获取测量装置10在烟道内的三维姿态信号，并转换为三维坐标信号；

将风速信号和三维坐标信号传输至分析***，并通过图像进行展示。

在测量装置10吊装在烟道内的步骤中，需要在烟道内布置包括多个交叉点201的测量网格20，并通过牵引绳103将测量装置10吊装在其中一个交叉点201上。

将多组测量装置10分开吊装在对应的交叉点201上，以获取多组风速信号的平均值，以及多组三维坐标信号的平均值；将多组风速信号的平均值和多组三维坐标信号的平均值传输至分析***，并通过图像进行展示，如此设置，布置多组测量装置10与布置一组测量装置10相比，前者可以提高测量的准确性。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种烟道流场测量装置，其特征在于，包括：流线型外壳（101），所述流线型外壳（101）的首端连接牵引绳（103）；

所述流线型外壳（101）的内部设有压差传感器（104）、（104）姿态传感器（105）、采集控制电路（106）和无线传输模块（107）；

所述压差传感器（104）用于获取气流的压差信号，所述压差传感器（104）与所述采集控制电路（106）电连接，所述采集控制电路（106）通过计算用于将所述压差信号转换为风速信号；

所述姿态传感器（105）用于通过三轴加速度值和角速度值计算出所述烟道流场测量装置在烟道内的三维姿态信号，所述姿态传感器（105）与所述采集控制电路（106）电连接，所述采集控制电路（106）通过计算用于将所述三维姿态信号转换为三维坐标信号；

所述采集控制电路（106）连接所述无线传输模块（107），用于将所述风速信号和所述三维坐标信号传输至分析***，并通过图像进行展示。

2.根据权利要求1所述的烟道流场测量装置，其特征在于，所述流线型外壳（101）的内部还设有供电电池（108），所述供电电池（108）与所述采集控制电路（106）连接，用于为所述烟道流场测量装置供电；

和/或，所述流线型外壳（101）的尾端设有尾翼（102）。

3.根据权利要求1所述的烟道流场测量装置，其特征在于，所述压差传感器（104）包括两个端口，其中一个端口朝向迎风面设置，另一个端口朝向背风面设置。

4.根据权利要求1-3任一项所述的烟道流场测量装置，其特征在于，所述流线型外壳（101）包括首段、中间段和尾段；

所述首段的横向尺寸由前至后逐渐增大设置；

所述中间段的横向尺寸由前至后保持不变；

所述尾段的横向尺寸由前至后逐渐减小设置。

5.根据权利要求1-3任一项所述的烟道流场测量装置，其特征在于，还包括测量网格（20）；

所述测量网格（20）包括多个交叉点（201）；

在测量时，所述牵引绳（103）连接在其中一个所述交叉点（201）上。

6.根据权利要求5所述的烟道流场测量装置，其特征在于，所述测量网格（20）由多根铁丝交织呈网状构建。

7.根据权利要求5所述的烟道流场测量装置，其特征在于，在测量时，所述测量网格（20）布置在SCR装置催化剂（30）上方1~2m之间。

8.一种烟道流场测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

将测量装置（10）吊装在烟道内；

通过风机向所述测量装置（10）吹送气流；

在风力、牵引绳（103）和所述测量装置（10）的作用下，所述测量装置（10）呈现出近似于平行气流的姿态；

通过所述测量装置（10）内的压差传感器（104）获取压差信息，并转换为风速信号；

通过所述测量装置（10）内的姿态传感器（105）获取所述测量装置（10）在烟道内的三维姿态信号，并转换为三维坐标信号；

将所述风速信号和所述三维坐标信号传输至分析***，并通过图像进行展示。

9.根据权利要求8所述的烟道流场测量方法，其特征在于，在测量装置（10）吊装在烟道内的步骤中，需要在烟道内布置包括多个交叉点（201）的测量网格（20），并通过牵引绳（103）将测量装置（10）吊装在其中一个所述交叉点（201）上。

10.根据权利要求9所述的烟道流场测量方法，其特征在于，将多组测量装置（10）分开吊装在对应的所述交叉点（201）上，以获取多组所述风速信号的平均值，以及多组所述三维坐标信号的平均值；

将多组所述风速信号的平均值和多组所述三维坐标信号的平均值传输至分析***，并通过图像进行展示。

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