CN202770855U - 一种基于声学的锅炉炉膛烟气流速监测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型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。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。
Description
技术领域
本实用新型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。
背景技术
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。
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。
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。
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。
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
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,不能适应高温、腐蚀、多尘等恶劣环境的不足,本实用新型提供了一种基于声学的锅炉炉膛烟气流速监测系统。
本实用新型所述监测系统采用的技术方案为:
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。
本实用新型的有益效果为:利用声波在炉膛烟气中传播速度的变化,来计算炉膛烟气流速。本实用新型采用多点采样,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
附图说明
图1为炉膛烟气流速监测系统示意图。
图2为炉膛烟气流速在线监测系统布置图。
图中标号:
10-声波收发器;11-工控机;12-数据采集卡;13-接线盒;14-功率放大器; 15-声波发生装置;16-声波导管;17-特制驻极体式传声器;18-信号调理器;19-锅炉炉膛。
具体实施方式
本实用新型提供了一种基于声学的锅炉炉膛烟气流速监测系统,下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明。
图1为炉膛烟气流速监测系统示意图。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。
系统工作时,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;
Claims (1)
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)。
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