CN204007929U - 一种炉膛温度测量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种炉膛温度测量装置，其声波发射器和声波接收器各通过一导管安装在锅炉的炉壁上，声波发射器和声波接收器相对设置，且分处在锅炉的两侧；微控制单元经发射信号放大电路连接声波发射器的控制端，微控制单元经接收信号放大电路连接声波接收器的控制端；发射传声器安装在声波发射器与锅炉之间的导管内，接收传声器安装在声波接收器与锅炉之间的导管内；微控制单元经发射信号调理电路连接发射传声器，微控制单元经接收信号调理电路连接接收传声器；液晶显示器连接在微控制单元上。本实用新型具有精确度高、测量温度范围广、测量空间不受限、测量灵敏度高和可维护性好的特点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种温度检测装置，具体一种炉膛温度测量装置。
背景技术
炉膛温度测量对锅炉燃烧控制有重要作用，长期来人们进行了大量研究，开发出了各种不同原理的测量装置，但由于其固有的缺点，应用情况一直不佳，甚至大部分锅炉上至今仍是一个空白，使锅炉燃烧监控失去了一个重要依据。
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像检测***，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(包括一定波长红外光，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。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是传统炉膛温度测量装置测量温度范围窄、误差大及费用高等不足，提供一种炉膛温度测量装置。
为解决上述问题，本实用新型所设计的一种炉膛温度测量装置，其主要由声波发射器、声波接收器、发射信号放大电路、接收信号放大电路、发射传声器、接收传声器、发射信号调理电路、接收信号调理电路、微控制单元和液晶显示器组成；声波发射器和声波接收器各通过一导管安装在锅炉的炉壁上，声波发射器和声波接收器相对设置，且分处在锅炉的两侧；微控制单元经发射信号放大电路连接声波发射器的控制端，微控制单元经接收信号放大电路连接声波接收器的控制端；发射传声器安装在声波发射器与锅炉之间的导管内，接收传声器安装在声波接收器与锅炉之间的导管内；微控制单元经发射信号调理电路连接发射传声器，微控制单元经接收信号调理电路连接接收传声器；液晶显示器连接在微控制单元上。
上述方案中，所述声波发射器和声波接收器的个数可以相等，也可以不相等。
当锅炉的横剖面呈四边形时，所述声波发射器的个数为4个，所述声波接收器的个数为8个，其中4个声波发射器分别安装在锅炉的4条边线的中部，8个声波接收器分别安装在锅炉的4个边角的两侧。
上述方案中，所述发射信号放大电路和接收信号放大电路均由低噪声电压反馈放大器、精密运算放大器和数模转换器组成；数模转换器的输出端经精密运算放大器与低噪声电压反馈放大器的输入端相连；其中发射信号放大电路和接收信号放大电路的数模转换器的输入端同时连接微控制单元；发射信号放大电路的低噪声电压反馈放大器的输出端连接声波发射器，接收信号放大电路的低噪声电压反馈放大器的输出端连接声波接收器。
上述方案中，所述发射信号调理电路和接收信号调理电路均由低噪声场效应管输入运算放大器、低噪声电压反馈放大器和比较器组成；低噪声场效应管输入运算放大器的输出端经低噪声电压反馈放大器连接比较器的输入端；其中发射信号调理电路的低噪声场效应管输入运算放大器的输入端连接微控制单元，发射信号调理电路的比较器的输出端连接发射传声器；接收信号调理电路的低噪声场效应管输入运算放大器的输入端连接接收传声器，接收信号调理电路的比较器的输出端连接微控制单元。
上述炉膛温度测量装置，还进一步包括上位机，该上位机经串行通讯总线与微控制单元相连。
上述方案中，所述串行通讯总线为RS485总线。
与现有技术相比，本实用新型具有如下特点：
1、精确度高，不受辐射等不确定因素的影响，其精确度可以达到±1％；
2、测量温度范围广，在锅炉全负荷范围内均可使用；
3、测量空间不受限，不仅可以测量平均温度，还可以确定炉膛温度场分布；
4、测量灵敏度高，实时性好；
5、可维护性好。
附图说明
图1为一种炉膛温度测量装置的***框图。
图2为一种炉膛温度测量装置的声波发射器(4个)和声波接收器(8个)的分布示意图。
图3为一种炉膛温度测量装置的信号放大电路原理图。
图4为一种炉膛温度测量装置的信号调理电路原理图。
具体实施方式
一种炉膛温度测量装置，如图1所示，其主要由声波发射器、声波接收器、发射信号放大电路、接收信号放大电路、发射传声器、接收传声器、发射信号调理电路、接收信号调理电路、微控制单元、液晶显示器和上位机组成。声波发射器和声波接收器各通过一导管安装在锅炉的炉壁上，声波发射器和声波接收器相对设置，且分处在锅炉的两侧。微控制单元经发射信号放大电路连接声波发射器的控制端，微控制单元经接收信号放大电路连接声波接收器的控制端。发射传声器安装在声波发射器与锅炉之间的导管内，接收传声器安装在声波接收器与锅炉之间的导管内。微控制单元经发射信号调理电路连接发射传声器，微控制单元经接收信号调理电路连接接收传声器。液晶显示器连接在微控制单元上。为了能够对声波信号进行进一步地分析和研究，如显示和存储测量的温度信息和重构二维温度场等，本实用新型还进一步包括有上位机，该上位机经串行通讯总线与微控制单元相连。在本发明优选实施例中，所述上位机和微控制单元之间通过RS485串行通讯总线进行数据传输。
虽然只有一对声波发射器和声波接收器也能够实现锅炉温度的测量，但为了提升测量的精确度，本实用新型采用多个声波发射器和声波接收器来实现，而声波发射器和声波接收器的选用个数可以相等，也可以不相等。在本实用新型优选实施例中，一对多的发射和接收方式，即一个声波发生器发出的声波可以有多个接收器同时监听，一个控制平台可采用多达16个发生器和接受器,比起一个发生器对一个接受器的***来说，不仅简化了***，更重要的是大大减少了锅炉上安装发生器必须在水冷壁弯管开孔带来的麻烦。在本实用新型优选实施中，锅炉呈方柱形，即锅炉的横剖面为四边形，此时，所述声波发射器的个数为4个，所述声波接收器的个数为8个，其中4个声波发射器分别安装在锅炉的4条边线的中部，8个声波接收器分别安装在锅炉的4个边角的两侧。参见图2。
所述发射信号放大电路和接收信号放大电路均由低噪声电压反馈放大器(THS031)、精密运算放大器(OPA177)和数模转换器(AD7945)组成。参见图3。数模转换器的输出端经精密运算放大器与低噪声电压反馈放大器的输入端相连。其中发射信号放大电路和接收信号放大电路的数模转换器的输入端同时连接微控制单元。发射信号放大电路的低噪声电压反馈放大器的输出端连接声波发射器，接收信号放大电路的低噪声电压反馈放大器的输出端连接声波接收器。
所述发射信号调理电路和接收信号调理电路均由低噪声场效应管输入运算放大器(OPA657)、低噪声电压反馈放大器(THS4031)和比较器(MAX999)组成。参见图4。低噪声场效应管输入运算放大器的输出端经低噪声电压反馈放大器连接比较器的输入端。其中发射信号调理电路的低噪声场效应管输入运算放大器的输入端连接微控制单元，发射信号调理电路的比较器的输出端连接发射传声器。接收信号调理电路的低噪声场效应管输入运算放大器的输入端连接接收传声器，接收信号调理电路的比较器的输出端连接微控制单元。
声波发射器和声波接收器被安装在锅炉壁上，把声波发射器安装在锅炉的一边，把声波接收器安装在另外一边，声波信号经过发射传声器发射出去，声波信号穿过锅炉后在接收器端就可以被接收传声器探测到。由于发射器和接收器之间的距离是已知并固定的，因此微处理单元通过测量声音信号的传播时间就可以计算出发射器和接收器之间的路径的气体平均温度。
Claims (7)
1.一种炉膛温度测量装置，其特征在于：主要由声波发射器、声波接收器、发射信号放大电路、接收信号放大电路、发射传声器、接收传声器、发射信号调理电路、接收信号调理电路、微控制单元和液晶显示器组成；声波发射器和声波接收器各通过一导管安装在锅炉的炉壁上，声波发射器和声波接收器相对设置，且分处在锅炉的两侧；微控制单元经发射信号放大电路连接声波发射器的控制端，微控制单元经接收信号放大电路连接声波接收器的控制端；发射传声器安装在声波发射器与锅炉之间的导管内，接收传声器安装在声波接收器与锅炉之间的导管内；微控制单元经发射信号调理电路连接发射传声器，微控制单元经接收信号调理电路连接接收传声器；液晶显示器连接在微控制单元上。
2.根据权利要求1所述的一种炉膛温度测量装置，其特征在于：所述声波发射器和声波接收器的个数相等或不相等。
3.根据权利要求1或2所述的一种炉膛温度测量装置，其特征在于：当锅炉的横剖面呈四边形时，所述声波发射器的个数为4个，所述声波接收器的个数为8个，其中4个声波发射器分别安装在锅炉的4条边线的中部，8个声波接收器分别安装在锅炉的4个边角的两侧。
4.根据权利要求1所述的一种炉膛温度测量装置，其特征在于：所述发射信号放大电路和接收信号放大电路均由低噪声电压反馈放大器、精密运算放大器和数模转换器组成；数模转换器的输出端经精密运算放大器与低噪声电压反馈放大器的输入端相连；其中发射信号放大电路和接收信号放大电路的数模转换器的输入端同时连接微控制单元；发射信号放大电路的低噪声电压反馈放大器的输出端连接声波发射器，接收信号放大电路的低噪声电压反馈放大器的输出端连接声波接收器。
5.根据权利要求1所述的一种炉膛温度测量装置，其特征在于：所述发射信号调理电路和接收信号调理电路均由低噪声场效应管输入运算放大器、低噪声电压反馈放大器和比较器组成；低噪声场效应管输入运算放大器的输出端经低噪声电压反馈放大器连接比较器的输入端；其中发射信号调理电路的低噪声场效应管输入运算放大器的输入端连接微控制单元，发射信号调理电路的比较器的输出端连接发射传声器；接收信号调理电路的低噪声场效应管输入运算放大器的输入端连接接收传声器，接收信号调理电路的比较器的输出端连接微控制单元。
6.根据权利要求1所述的一种炉膛温度测量装置，其特征在于：还进一步包括上位机，该上位机经串行通讯总线与微控制单元相连。
7.根据权利要求6所述的一种炉膛温度测量装置，其特征在于：所述串行通讯总线为RS485总线。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105549645A (zh) * | 2016-01-25 | 2016-05-04 | 王晶怡 | 一种基于声波测温的冷藏箱温度控制方法 |
| CN106706156A (zh) * | 2017-01-11 | 2017-05-24 | 华北电力大学 | 一种基于超声波的锅炉炉膛烟气温度测量装置 |
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| CN113916397A (zh) * | 2021-09-30 | 2022-01-11 | 陕西岱南新能源工程有限公司 | 一种炉膛测温*** |
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- 2014-09-02 CN CN201420502114.1U patent/CN204007929U/zh not_active Expired - Fee Related
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