CN104977053A - 烟气流量计及烟气流量检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种烟气流量计及烟气流量检测方法，改善了现有技术中的烟气流量检测测量精度差、实现较为繁琐问题。该烟气流量计，包括固定架、控制器、第一超声波发射接收传感器和第二超声波发射接收传感器；第一超声波发射接收传感器和第二超声波发射接收传感器间隔安装在固定架上，二者的探头相对；控制器用于控制第一超声波发射接收传感器和第二超声波发射接收传感器发射超声波，记录发射超声波的时间点，记录第一超声波发射接收传感器和第二超声波发射接收传感器接收到超声波的时间点。使用该烟气流量计及烟气流量检测方法，可以显著提高检测便捷性和检测精度，实施方便，易于推广应用。

Description

烟气流量计及烟气流量检测方法

技术领域

本发明涉及检测技术领域，具体而言，涉及一种烟气流量计及烟气流量检测方法。

背景技术

对气态、颗粒物等的排放量的准确检测是很多监管部门十分重视的问题，目前，大多应用在热力厂和发电厂的烟气自动监控系统(Continuous Emission Monitoring System，CEMS)，测量流量过程中面对的困难与问题很多：高温、高粉尘、高水份、负压及腐蚀性较强等；工况条件通常是：烟气介质温度在150℃左右，热电厂的一次风或二次风一般在200℃，个别有400℃左右，现有测量流量的方法主要包括：

皮托管压力差法：通过测量压力差来计算流量，测量时将测速管放置在烟道内中心位置，使管口与烟气流量方向垂直，测得该位置上的动压和静压之差，从而计算出该点的流量。

流体热变量法：流体流过发热物体时，发热物体的热量散失多少与流体的流量呈一定的比例关系，通过该比例关系与散失的热量计算出流量。

这两种测量方式存在测量精度差、实现较为繁琐的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种烟气流量计及烟气流量检测方法，以改善现有技术中的烟气流量检测测量精度差、实现较为繁琐的问题。

为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种烟气流量计，用于放置于待检测烟气流量的空间中，检测烟气流量，所述流量计包括固定架，还包括安装在所述固定架上的控制器，分别与所述控制器耦合的第一超声波发射接收传感器和第二超声波发射接收传感器；

所述第一超声波发射接收传感器和所述第二超声波发射接收传感器间隔安装在所述固定架上，所述第一超声波发射接收传感器和所述第二超声波发射接收传感器之间的间隔为L，所述第一超声波发射接收传感器的探头与所述第二超声波发射接收传感器的探头相对；

所述控制器用于控制所述第一超声波发射接收传感器和所述第二超声波发射接收传感器发射超声波，记录发射超声波的时间点，记录所述第一超声波发射接收传感器和所述第二超声波发射接收传感器接收到超声波的时间点。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述固定架包括控制器固定架和传感器固定架，所述控制器固定架的一端和所述传感器固定架的一端相连，所述控制器安装在所述控制器固定架上，所述第一超声波发射接收传感器和第二超声波发射接收传感器均安装在所述传感器固定架上。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述控制器固定架和所述传感器固定架均为直杆，所述控制器固定架的一端和所述传感器固定架的一端相连，所述控制器固定架和所述传感器固定架沿同一方向延伸。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述固定架还包括弯管，所述控制器固定架和所述传感器固定架均为直杆，所述控制器固定架与所述弯管一端相连，所述传感器固定架与所述弯管另一端相连。

结合第一方面的第二种或第三种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述控制器固定架和所述传感器固定架一体式连接；所述控制器一体式安装在所述控制器固定架上，所述第一超声波发射接收传感器和所述第二超声波发射接收传感器均一体式安装于所述传感器固定架上。

结合第一方面的第四种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述控制器通过法兰一体式安装在所述控制器固定架上。

第二方面，本发明实施例提供了一种烟气流量检测方法，应用于烟气流量计，所用烟气流量计包括固定架，安装在所述固定架上的控制器、第一超声波发射接收传感器和第二超声波发射接收传感器；所述第一超声波发射接收传感器和所述第二超声波发射接收传感器间隔安装在所述固定架上，所述第一超声波发射接收传感器和所述第二超声波发射接收传感器之间的间隔为L，所述第一超声波发射接收传感器的探头与所述第二超声波发射接收传感器的探头相对，所述方法包括：

将所述烟气流量计放置于待检测烟气流量的空间中，使所述第一超声波发射接收传感器和所述第二超声波发射接收传感器之间传递超声波的传输路径与所述待检测烟气流量的空间中的烟气流动方向成夹角α，0<α<90度；

分别控制所述第一超声波发射接收传感器和所述第二超声波发射接收传感器发射超声波，记录超声波的发射时间点和接收时间点，得到超声波从所述第一超声波发射接收传感器传递至所述第二超声波发射接收传感器所用时长T1；得到超声波从所述第二超声波发射接收传感器传递至所述第一超声波发射接收传感器所用时长T2；

根据所述时长T1、T2，计算得到所述待检测烟气流量空间中的烟气流速；

根据所述烟气流速和待检测烟气流量空间的横截面面积S，计算得到所述待检测烟气流量空间中的烟气流量，所述横截面与烟气流量方向垂直。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，设所述烟气流速为v，当超声波从所述第一超声波发射接收传感器传递至所述第二超声波发射接收传感器为顺流方向时，所述根据所述时长T1、T2，计算得到所述待检测烟气流量空间中的烟气流速，包括：

根据公式T1＝L/(C+v*cosα)；T2＝L/(C－v*cosα)计算得到所述待检测烟气流量空间中的烟气流速v，其中，C为超声波音速。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，所述固定架包括控制器固定架和传感器固定架，所述控制器安装在所述控制器固定架上，所述第一超声波发射接收传感器和第二超声波发射接收传感器均安装在所述传感器固定架上；

所述控制器固定架和所述传感器固定架均为直杆，所述控制器固定架的一端和所述传感器固定架的一端相连，所述控制器固定架和所述传感器固定架沿同一方向延伸；

所述将所述烟气流量计放置于待检测烟气流量的空间中，包括：

将所述烟气流量计相对于所述待检测烟气流量空间的横截面倾斜放置，所述横截面与烟气流量方向垂直。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第三种可能的实施方式，其中，所述固定架包括控制器固定架、传感器固定架和弯管，所述控制器安装在所述控制器固定架上，所述第一超声波发射接收传感器和第二超声波发射接收传感器均安装在所述传感器固定架上；

所述控制器固定架和所述传感器固定架均为直杆，所述控制器固定架与所述弯管一端相连，所述传感器固定架与所述弯管另一端相连；

所述将所述烟气流量计放置于待检测烟气流量的空间中，包括：

将所述烟气流量计放置于待检测烟气流量的空间中，使所述控制固定架相对于所述待检测烟气流量空间的横截面平行，所述横截面与烟气流量方向垂直。

本发明实施例中所提供的烟气流量计及烟气流量检测方法，对烟气流量计进行了巧妙设计——包括控制器、间隔L的第一超声波发射接收传感器和所述第二超声波发射接收传感器，在实施时，只需将烟气流量计放置于待检测烟气流量的空间中，使得第一超声波发射接收传感器和所述第二超声波发射接收传感器之间传递超声波的传输路径与所述待检测烟气流量的空间中的烟气流动方向成夹角α，便可根据超声波顺流方向、逆流方向在相同间隔内传递所用时间计算获得待检测烟气流量空间中的烟气流量，与现有技术中的测量方法相比，结构简单、实施方便，精确度较高，符合实际需求。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1示出了本发明实施例1所提供的一种烟气流量计结构示意图；

图2示出了本发明实施例1所提供的另一种烟气流量计结构示意图；

图3示出了本发明实施例1所提供的一种烟气流量计安装示意图；

图4示出了本发明实施例1所提供的另一种烟气流量计安装示意图；

图5示出了本发明实施例2所提供的一种烟气流量检测流程示意图。

各附图标志名称为：

控制器100，第二超声波发射接收传感器101，第一超声波发射接收传感器102，控制器固定架103，传感器固定架104，法兰105。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。

实施例1

为了改善现有技术中的烟气流量检测测量精度差、实现较为繁琐的问题，本发明实施例提供了一种能够通过测量超声波脉冲的滞后时间来实现气体流量测量的流量计。

该烟气流量计，用于放置于待检测烟气流量的空间中，检测烟气流量，所述流量计包括固定架，还包括安装在所述固定架上的控制器100，分别与所述控制器100耦合的第一超声波发射接收传感器102和第二超声波发射接收传感器101；所述第一超声波发射接收传感器102和所述第二超声波发射接收传感器101间隔安装在所述固定架上，所述第一超声波发射接收传感器102和所述第二超声波发射接收传感器101之间的间隔为L，所述第一超声波发射接收传感器102的探头与所述第二超声波发射接收传感器101的探头相对；所述控制器100用于控制所述第一超声波发射接收传感器102和所述第二超声波发射接收传感器101发射超声波，记录发射超声波的时间点，记录所述第一超声波发射接收传感器102和所述第二超声波发射接收传感器101接收到超声波的时间点。

控制器100、第一超声波发射接收传感器102和第二超声波发射接收传感器101均安装在固定架上，第一超声波发射接收传感器102和所述第二超声波发射接收传感器101之间间隔L，这种烟气流量计结构简单，所用器件较少，性价比较高。

基于上述结构，在实施时，只需将所述烟气流量计放置于待检测烟气流量的空间中，使所述第一超声波发射接收传感器102和所述第二超声波发射接收传感器101之间传递超声波的传输路径与所述待检测烟气流量的空间中的烟气流动方向成夹角α，0<α<90度，便可根据超声波顺流方向、逆流方向在相同间隔内传递所用时间计算获得待检测烟气流量空间中的烟气流量。

在测量中，声波脉冲与气体流动的方向成夹角α；超声波与气体流动方向逆流与顺流的传送时间由夹角α和气体的流速v决定，超声波传输时间的差值越大，则说明气体的流动速度越快。根据气体流速和待检测烟气流量的空间的横截面即可得出烟气流量，精度较高，简单可靠。

优选所述固定架包括控制器固定架103和传感器固定架104，所述控制器固定架103的一端和所述传感器固定架104的一端相连，所述控制器100安装在所述控制器固定架103上，所述第一超声波发射接收传感器102和第二超声波发射接收传感器101均安装在所述传感器固定架104上。

烟气流量计的设计结构有多种，本发明实施例中，提供了其中两种，本发明实施例中的烟气流量计的设计结构包括但不限于以下两种：

第一种，如图1所示，所述控制器固定架103和所述传感器固定架104均为直杆，所述控制器固定架103的一端和所述传感器固定架104的一端相连，所述控制器固定架103和所述传感器固定架104沿同一方向延伸。

第二种，如图2所示，所述固定架还包括弯管，所述控制器固定架103和所述传感器固定架104均为直杆，所述控制器固定架103与所述弯管一端相连，所述传感器固定架104与所述弯管另一端相连。

采用第一种设计结构时，控制器固定架103和传感器固定架104连接后在同一水平线上，为了使得所述第一超声波发射接收传感器102和所述第二超声波发射接收传感器101之间传递超声波的传输路径与所述待检测烟气流量的空间中的烟气流动方向成夹角α，在实施时，需将该种结构的烟气流量计倾斜放置，如图3所示，将所述烟气流量计相对于所述待检测烟气流量空间的横截面倾斜放置，所述横截面与烟气流量方向垂直。

采用第二种设计结构时，控制器固定架103和传感器固定架104连接后在相互间存在一定角度，该角度为弯管的弯曲弧度，为了使得所述第一超声波发射接收传感器102和所述第二超声波发射接收传感器101之间传递超声波的传输路径与所述待检测烟气流量的空间中的烟气流动方向成夹角α，在实施时，如图4所示，将所述烟气流量计放置于待检测烟气流量的空间中，使所述控制固定架相对于所述待检测烟气流量空间的横截面平行，所述横截面与烟气流量方向垂直。

为了确保烟气流量计结构的稳定性，优选所述控制器固定架103和所述传感器固定架104一体式连接；所述控制器100一体式安装在所述控制器固定架103上，所述第一超声波发射接收传感器102和所述第二超声波发射接收传感器101均一体式安装于所述传感器固定架104上。为了确保固定的可靠性，优选所述控制器100通过法兰105一体式安装在所述控制器固定架103上。

本发明实施例中所提供的烟气流量计，对烟气流量计进行了巧妙设计——包括控制器100、间隔L的第一超声波发射接收传感器102和所述第二超声波发射接收传感器101，在实施时，只需将烟气流量计放置于待检测烟气流量的空间中，使得第一超声波发射接收传感器102和所述第二超声波发射接收传感器101之间传递超声波的传输路径与所述待检测烟气流量的空间中的烟气流动方向成夹角α，便可根据超声波顺流方向、逆流方向在相同间隔内传递所用时间计算获得待检测烟气流量空间中的烟气流量，与现有技术中的测量方法相比，结构简单、实施方便，精确度较高，符合实际需求。

实施例2

本发明实施例提供了一种烟气流量检测方法，应用于烟气流量计，所用烟气流量计包括固定架，安装在所述固定架上的控制器、第一超声波发射接收传感器和第二超声波发射接收传感器；所述第一超声波发射接收传感器和所述第二超声波发射接收传感器间隔安装在所述固定架上，所述第一超声波发射接收传感器和所述第二超声波发射接收传感器之间的间隔为L，所述第一超声波发射接收传感器的探头与所述第二超声波发射接收传感器的探头相对，如图5所示，所述方法包括：

步骤S200：将所述烟气流量计放置于待检测烟气流量的空间中，使所述第一超声波发射接收传感器和所述第二超声波发射接收传感器之间传递超声波的传输路径与所述待检测烟气流量的空间中的烟气流动方向成夹角α，0<α<90度；

步骤S201：分别控制所述第一超声波发射接收传感器和所述第二超声波发射接收传感器发射超声波，记录超声波的发射时间点和接收时间点，得到超声波从所述第一超声波发射接收传感器传递至所述第二超声波发射接收传感器所用时长T1；得到超声波从所述第二超声波发射接收传感器传递至所述第一超声波发射接收传感器所用时长T2；

步骤S202：根据所述时长T1、T2，计算得到所述待检测烟气流量空间中的烟气流速；

步骤S203：根据所述烟气流速和待检测烟气流量空间的横截面面积S，计算得到所述待检测烟气流量空间中的烟气流量，所述横截面与烟气流量方向垂直。

上述中，计算烟气流速的方式有多种，本发明实施例提供了其中一种：设所述烟气流速为v，当超声波从所述第一超声波发射接收传感器传递至所述第二超声波发射接收传感器为顺流方向时，所述根据所述时长T1、T2，计算得到所述待检测烟气流量空间中的烟气流速，包括：根据公式T1＝L/(C+v*cosα)；T2＝L/(C－v*cosα)计算得到所述待检测烟气流量空间中的烟气流速v，其中，C为超声波音速。

烟气流量计的设计结构有多种，本发明实施例中，提供了其中两种，本发明实施例中的烟气流量计的设计结构包括但不限于以下两种：

第一种，如图1所示，所述固定架包括控制器固定架和传感器固定架，所述控制器安装在所述控制器固定架上，所述第一超声波发射接收传感器和第二超声波发射接收传感器均安装在所述传感器固定架上；

所述控制器固定架和所述传感器固定架均为直杆，所述控制器固定架的一端和所述传感器固定架的一端相连，所述控制器固定架和所述传感器固定架沿同一方向延伸。

第二种，如图2所示，所述固定架包括控制器固定架、传感器固定架和弯管，所述控制器安装在所述控制器固定架上，所述第一超声波发射接收传感器和第二超声波发射接收传感器均安装在所述传感器固定架上；

所述固定架还包括弯管，所述控制器固定架和所述传感器固定架均为直杆，所述控制器固定架与所述弯管一端相连，所述传感器固定架与所述弯管另一端相连。

采用第一种设计结构时，控制器固定架和传感器固定架连接后在同一水平线上，为了使得所述第一超声波发射接收传感器和所述第二超声波发射接收传感器之间传递超声波的传输路径与所述待检测烟气流量的空间中的烟气流动方向成夹角α，在实施时，需将该种结构的烟气流量计倾斜放置，如图3所示，将所述烟气流量计相对于所述待检测烟气流量空间的横截面倾斜放置，所述横截面与烟气流量方向垂直。

采用第二种设计结构时，控制器固定架和传感器固定架连接后在相互间存在一定角度，该角度为弯管的弯曲弧度，为了使得所述第一超声波发射接收传感器和所述第二超声波发射接收传感器之间传递超声波的传输路径与所述待检测烟气流量的空间中的烟气流动方向成夹角α，在实施时，如图4所示，将所述烟气流量计放置于待检测烟气流量的空间中，使所述控制固定架相对于所述待检测烟气流量空间的横截面平行，所述横截面与烟气流量方向垂直。

本发明实施例所提供的方法中的流量计，其实现原理、结构及产生的技术效果和前述实施例1相同，为简要描述，方法实施例部分未提及之处，可参考前述实施例1中相应内容。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种烟气流量计，用于放置于待检测烟气流量的空间中，检测烟气流量，所述流量计包括固定架，其特征在于，还包括安装在所述固定架上的控制器，分别与所述控制器耦合的第一超声波发射接收传感器和第二超声波发射接收传感器；

所述第一超声波发射接收传感器和所述第二超声波发射接收传感器间隔安装在所述固定架上，所述第一超声波发射接收传感器和所述第二超声波发射接收传感器之间的间隔为L，所述第一超声波发射接收传感器的探头与所述第二超声波发射接收传感器的探头相对；

所述控制器用于控制所述第一超声波发射接收传感器和所述第二超声波发射接收传感器发射超声波，记录发射超声波的时间点，记录所述第一超声波发射接收传感器和所述第二超声波发射接收传感器接收到超声波的时间点。

2.根据权利要求1所述的烟气流量计，其特征在于，所述固定架包括控制器固定架和传感器固定架，所述控制器固定架的一端和所述传感器固定架的一端相连，所述控制器安装在所述控制器固定架上，所述第一超声波发射接收传感器和第二超声波发射接收传感器均安装在所述传感器固定架上。

3.根据权利要求2所述的烟气流量计，其特征在于，所述控制器固定架和所述传感器固定架均为直杆，所述控制器固定架的一端和所述传感器固定架的一端相连，所述控制器固定架和所述传感器固定架沿同一方向延伸。

4.根据权利要求2所述的烟气流量计，其特征在于，所述固定架还包括弯管，所述控制器固定架和所述传感器固定架均为直杆，所述控制器固定架与所述弯管一端相连，所述传感器固定架与所述弯管另一端相连。

5.根据权利要求3或4所述的烟气流量计，其特征在于，所述控制器固定架和所述传感器固定架一体式连接；所述控制器一体式安装在所述控制器固定架上，所述第一超声波发射接收传感器和所述第二超声波发射接收传感器均一体式安装于所述传感器固定架上。

6.根据权利要求5所述的烟气流量计，其特征在于，所述控制器通过法兰一体式安装在所述控制器固定架上。

7.一种烟气流量检测方法，其特征在于，应用于烟气流量计，所用烟气流量计包括固定架，安装在所述固定架上的控制器、第一超声波发射接收传感器和第二超声波发射接收传感器；所述第一超声波发射接收传感器和所述第二超声波发射接收传感器间隔安装在所述固定架上，所述第一超声波发射接收传感器和所述第二超声波发射接收传感器之间的间隔为L，所述第一超声波发射接收传感器的探头与所述第二超声波发射接收传感器的探头相对，所述方法包括：

将所述烟气流量计放置于待检测烟气流量的空间中，使所述第一超声波发射接收传感器和所述第二超声波发射接收传感器之间传递超声波的传输路径与所述待检测烟气流量的空间中的烟气流动方向成夹角α，0<α<90度；

分别控制所述第一超声波发射接收传感器和所述第二超声波发射接收传感器发射超声波，记录超声波的发射时间点和接收时间点，得到超声波从所述第一超声波发射接收传感器传递至所述第二超声波发射接收传感器所用时长T1；得到超声波从所述第二超声波发射接收传感器传递至所述第一超声波发射接收传感器所用时长T2；

根据所述时长T1、T2，计算得到所述待检测烟气流量空间中的烟气流速；

根据所述烟气流速和待检测烟气流量空间的横截面面积S，计算得到所述待检测烟气流量空间中的烟气流量，所述横截面与烟气流量方向垂直。

8.根据权利要求7所述的烟气流量检测方法，其特征在于，设所述烟气流速为v，当超声波从所述第一超声波发射接收传感器传递至所述第二超声波发射接收传感器为顺流方向时，所述根据所述时长T1、T2，计算得到所述待检测烟气流量空间中的烟气流速，包括：

根据公式T1＝L/(C+v*cosα)；T2＝L/(C－v*cosα)计算得到所述待检测烟气流量空间中的烟气流速v，其中，C为超声波音速。

9.根据权利要求7所述的烟气流量检测方法，其特征在于，所述固定架包括控制器固定架和传感器固定架，所述控制器安装在所述控制器固定架上，所述第一超声波发射接收传感器和第二超声波发射接收传感器均安装在所述传感器固定架上；

所述控制器固定架和所述传感器固定架均为直杆，所述控制器固定架的一端和所述传感器固定架的一端相连，所述控制器固定架和所述传感器固定架沿同一方向延伸；

所述将所述烟气流量计放置于待检测烟气流量的空间中，包括：

将所述烟气流量计相对于所述待检测烟气流量空间的横截面倾斜放置，所述横截面与烟气流量方向垂直。

10.根据权利要求7所述的烟气流量检测方法，其特征在于，所述固定架包括控制器固定架、传感器固定架和弯管，所述控制器安装在所述控制器固定架上，所述第一超声波发射接收传感器和第二超声波发射接收传感器均安装在所述传感器固定架上；

所述控制器固定架和所述传感器固定架均为直杆，所述控制器固定架与所述弯管一端相连，所述传感器固定架与所述弯管另一端相连；

所述将所述烟气流量计放置于待检测烟气流量的空间中，包括：

将所述烟气流量计放置于待检测烟气流量的空间中，使所述控制固定架相对于所述待检测烟气流量空间的横截面平行，所述横截面与烟气流量方向垂直。