ES2966165T3 - Método y dispositivo para medir una velocidad del flujo de una corriente de gas - Google Patents
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Abstract
La invención se refiere a un método para medir la velocidad del flujo (v) de una corriente de gas (14), que comprende las etapas de: (a) medición resuelta en el tiempo de un parámetro de radiación IR (E) de la radiación IR de la corriente de gas (14) a un primer punto de medición (P1) fuera de la corriente de gas (14), de modo que se obtenga una primera curva de parámetro de radiación IR (Eg1,1(t)), (b) medición resuelta en el tiempo de un parámetro de radiación IR (E) en un segundo punto de medición (P2) fuera de la corriente de gas (14), de modo que se obtenga una segunda curva del parámetro de radiación IR (Eg1,2(t)), (c) calcular un tiempo de tránsito (τ1) a partir del primer curva de parámetros de radiación IR (Eg1,1(t)) y la segunda curva de parámetros de radiación IR (Eg1,2(t)), en particular mediante correlación cruzada, y (d) calcular la velocidad de flujo (vG) a partir de la tiempo de tránsito (τ1), (e) el parámetro de radiación IR (Eg1) se mide fotoeléctricamente a una longitud de onda (g1) de al menos 780 nm y (f) una frecuencia de medición (f) que asciende a al menos 1 kilohercio. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Método y dispositivo para medir una velocidad del flujo de una corriente de gas
La invención se refiere a un método, así como un dispositivo para medir la velocidad de flujo de una corriente de gas.
La velocidad de flujo de gases debe medirse en muchos puntos. Esta tarea de medición resulta especialmente complicada cuando los gases están muy calientes y/o son agresivos. A altas temperaturas, por ejemplo por encima de 1000° C, se deben utilizar materiales resistentes a la temperatura, lo cual es complejo. Los gases agresivos provocan un mayor desgaste. Si, por ejemplo, la corriente de gas transporta partículas sólidas, como partículas de cenizas, carbón, escoria o cemento, se puede producir un desgaste abrasivo importante en el aparato de medición utilizado. Por ejemplo, si el gas contiene componentes oxidantes, también puede producirse desgaste químico. A pesar de las posibles condiciones ambientales adversas, dado el caso, se desea una alta precisión de medición, porque, por ejemplo, esto mejora la capacidad de regulación de la instalación técnica en el que se mide la velocidad del flujo.
Se sabe cómo medir las fluctuaciones de temperatura en la corriente de gas en puntos separados entre sí y cómo determinar el desfase temporal de ambas curvas de temperatura mediante correlación cruzada. A partir del desfase temporal y de la distancia entre ambos puntos de medición se puede determinar la velocidad del flujo de la corriente de gas.
La desventaja de estos métodos para medir la velocidad del flujo es que es difícil lograr los niveles más altos de precisión.
Por el documento DE 699 21 009 T2 se conoce un caudalímetro óptico específico para líneas de gas natural, en el que se mide la luz dispersada sobre partículas. Si la concentración de partículas es demasiado pequeña, se añaden más partículas.
Por el documento DE 3827913 A1 se conocen un método y un dispositivo para determinar la velocidad de un flujo, en el que se realizan mediciones de luz dispersada en partículas. Los respectivos lugares de medición están separados entre sí. La velocidad se obtiene mediante un cálculo de correlación de los resultados de la medición.
Por el documento US 9157778 B2 se conoce un método para medir el flujo de gas, en el que la absorción de radiación se mide en dos puntos de medición separados entre sí. La velocidad del flujo se calcula determinando el tiempo de tránsito de una interferencia. Esta interferencia puede deberse, por ejemplo, a un gas iniciador.
El documento WO 02 /077578 A1 describe un método activo en el que se absorbe parcialmente luz emitida por una fuente de luz por la corriente de gas. La absorción se mide en dos lugares distantes entre sí y a partir de ahí se calcula la velocidad del flujo.
El documento US 2013/0228689 A1 también describe un método activo en el que se introducen cambios adicionales en el patrón de absorción provocando turbulencias o inyectando gas en la corriente de gas que va a medirse.
El documento WO 2012/145829 A1 da a conocer un método para medir la velocidad de flujo de un gas con una temperatura de más de 1000° C, en donde una curva de parámetro de radiación IR temporal de un gas que fluye se mide mediante dos fotodetectores separados entre sí, dispuestos a lo largo de una línea en la dirección del flujo y la velocidad de flujo se determina mediante la correlación cruzada de las curvas de los parámetros de radiación IR.
La invención se basa en el objetivo de mejorar la medición de la velocidad de flujo de una corriente de gas.
La invención resuelve el problema mediante un método con las características de la reivindicación 1.
De acuerdo con un segundo aspecto, la invención resuelve el problema mediante un dispositivo con las características de la reivindicación 5.
La ventaja de la invención es que la velocidad del flujo se puede medir con mayor precisión. La razón de esto es que la medición fotoeléctrica del parámetro de radiación IR es absolutamente posible, lo que por regla general sólo es posible con una medición pirométrica, por ejemplo, si el coeficiente de emisión es constante, lo que a menudo no se puede garantizar.
La radiación de cuerpo negro puede surgir, por ejemplo, de las paredes de una línea que guía la corriente de gas o de partículas en la corriente de gas. Los gases con longitudes de onda de excitación superiores a 1,5 gm absorben y reemiten en el rango de longitudes de onda, de la radiación de fondo del cuerpo negro, de modo que las fluctuaciones en las concentraciones de gas son particularmente pronunciadas. El fondo constante en el tiempo es irrelevante, por ejemplo, cuando se calcula mediante correlación cruzada.
Es ventajoso que el parámetro de radiación IR se mida con una longitud de onda de como máximo<6>gm, en particular como máximo de 5,3 gm. Se ha demostrado que de esta manera se puede conseguir una precisión de medición especialmente alta para la velocidad del flujo.
La invención se basa en el conocimiento de que las fluctuaciones locales o faltas de homogeneidad en el parámetro de radiación IR son similares durante un tiempo tan largo que estas fluctuaciones se mueven a la misma velocidad que la propia corriente de gas. Estas fluctuaciones pueden tener varias causas. Por un lado, pueden tratarse de fluctuaciones térmicas, lo que significa que la temperatura de la corriente de gas en un momento dado no es espacialmente homogénea. Si esta falta de homogeneidad se mueve con la velocidad del flujo de la corriente de gas, la velocidad del flujo se puede deducir de las fluctuaciones de temperatura.
Si el gas es una mezcla de diferentes gases, es decir, si el gas es una mezcla de gases según lo previsto de acuerdo con una forma de realización preferida, pueden producirse fluctuaciones en la concentración de los gases. La distribución espacial de la concentración de gas ha demostrado ser localmente más estable que la distribución de temperatura. La razón podría ser que se conocen tres mecanismos para compensar las diferencias de temperatura: la mezcla, la conducción de calor y la radiación de calor. Sin embargo, las fluctuaciones de concentración sólo pueden compensarse mediante la difusión. Por tanto, la distribución local de las diferencias de concentración es más estable en el tiempo. Por esta razón, la primera curva de parámetro de radiación IR y la segunda curva de parámetro de radiación IR son más similares entre sí, de modo que el cálculo del tiempo de tránsito es posible con una menor incertidumbre de medición.
En el marco de la presente descripción, se entiende por parámetro de radiación IR un valor o un vector que indica la intensidad de irradiación de la radiación infrarroja electromagnética provocada por la radiación IR de la corriente de gas en un intervalo de medición. Si cambia la densidad, temperatura y composición de la corriente de gas, también cambia el parámetro de radiación IR.
Preferentemente, la corriente de gas fluye en una línea y el parámetro de radiación IR se mide desde un lugar de medición fuera de la línea. Alternativamente, también es posible que la corriente de gas se propague libremente, por ejemplo, salga de una abertura de salida y escape al entorno o a una cavidad más grande.
La frecuencia de medición es preferentemente de al menos 1,5 kilohercios, de manera especialmente preferente al menos 16 kilohercios. Cuanto más alta sea la frecuencia de medición, menor será, por regla general, la incertidumbre de medición con la que normalmente se determina el tiempo de tránsito. Sin embargo, hasta ahora el aumento de la frecuencia de medición tenía límites, ya que en el estado de la técnica sólo se utilizan mediciones pirométricas, pero no fotoeléctricas.
Aunque el parámetro de radiación se mide preferentemente de forma analógica, sin embargo luego se digitaliza, siendo la profundidad de bits preferentemente de 16 bits.
De acuerdo con una forma de realización preferida, la corriente de gas es una corriente de una mezcla de gases que contiene un primer gas y al menos un segundo gas, en donde el primer gas presenta una longitud de onda de excitación del primer gas y en donde el parámetro de radiación IR es una intensidad de irradiación de un sensor de radiación IR en la longitud de onda de excitación del primer gas. El primer gas puede ser, por ejemplo, vapor de agua, óxido nitroso, metano, dióxido de carbono, monóxido de carbono, dióxido de azufre o trióxido de azufre, NOx, H.<2>S, HF, NH<3>y todas las moléculas activas en IR. El segundo gas es un gas diferente del primer gas y es también, por ejemplo, vapor de agua, óxido nitroso, metano, dióxido de carbono, monóxido de carbono, dióxido de azufre o trióxido de azufre.
Por la característica de que el parámetro de radiación IR es una intensidad de irradiación en la longitud de onda de excitación del primer gas, se entiende en particular que un cambio en la concentración del primer gas conduce a un cambio en el parámetro de radiación IR en condiciones por lo demás idénticas. Preferentemente se filtran los componentes de radiación que se encuentran fuera de un intervalo de medición predeterminado que contiene la primera longitud de onda de excitación del primer gas. La anchura del intervalo de este intervalo de medición es preferentemente inferior a 0,5 gm, preferentemente inferior a 0,4 gm.
El segundo gas presenta preferentemente una segunda longitud de onda de excitación de segundo gas y el método comprende las etapas (a) de detectar en función del tiempo un segundo parámetro de radiación IR en forma de una intensidad de irradiación en la longitud de onda de excitación de segundo gas en el primer punto de medición, de modo que se obtiene una primera curva de intensidad de irradiación, (b), detectar en función del tiempo el segundo parámetro de radiación IR en el segundo punto de medición, de modo que se obtiene una segunda curva de intensidad de irradiación, (c) calcular un segundo tiempo de tránsito entre las curvas de intensidad de irradiación, en particular mediante medios de correlación cruzada, y (d) calcular la velocidad de flujo a partir del primer tiempo de tránsito y del segundo tiempo de tránsito. En otras palabras, los tiempos de tránsito se miden mediante dos fluctuaciones de concentración diferentes. Esto tiene la ventaja de que se puede reducir aún más la incertidumbre de medición.
Preferentemente, se filtra la radiación IR de la corriente de gas que no está dentro de un intervalo de medición predeterminado de, por ejemplo, ± 0,3 gm alrededor de la primera longitud de onda de excitación de primer gas o dentro de un intervalo predeterminado de ± 0,3 gm alrededor de la segunda longitud de onda de excitación de segundo gas. Se prefiere especialmente filtrar la radiación IR que no se encuentre dentro de intervalos predeterminados de ± 0,2 gm alrededor de la correspondiente longitud de onda de excitación. La ventaja de esto es que la incertidumbre de la medición se puede reducir aún más porque hay menos superposición con componentes de radiación que de otro modo fluctuarían, lo que puede conducir a un efecto de promediación.
La temperatura de la corriente de gas es de al menos 1000° C. Las ventajas de la invención resultan especialmente evidentes a altas temperaturas.
Para medir el parámetro de radiación IR, se utiliza preferentemente un detector de antimoniuro de indio-arsénico. Alternativa o adicionalmente se puede utilizar un detector de mercurio-cadmio-telurito.
En un dispositivo de acuerdo con la invención, el rango de medición de los sensores de radiación IR se sitúa entre 1,5 y<6>gm.
Es ventajoso que la unidad de evaluación esté configurada para llevar a cabo automáticamente un método de acuerdo con la invención. Esto significa que la unidad de evaluación lleva a cabo el método de forma automática sin intervención humana.
Es ventajoso que el dispositivo presente una línea para conducir la corriente de gas, estando dispuestos fuera de la línea el primer sensor de radiación IR y el segundo sensor de radiación IR para detectar la radiación IR. En particular, los sensores de radiación IR están dispuestos fuera de la línea. Si la temperatura de la corriente de gas durante el funcionamiento del dispositivo es superior a 200° C, los sensores de radiación IR están dispuestos preferentemente a una distancia tal de la corriente de gas que la temperatura allí sea como máximo de 100° C, preferentemente como máximo de 80° C. C. La distancia entre los sensores de radiación IR y el flujo de gas tiene además la ventaja de que el desgaste químico y/o por abrasión puede ser insignificante.
El dispositivo de acuerdo con la invención presenta preferentemente (a) una primera línea de medición que discurre transversalmente a la línea de la corriente de gas y que está configurado para conducir un primer haz de radiación IR desde la corriente de gas hasta el primer sensor de radiación IR, (b) una segunda línea de medición que discurre transversalmente a la línea y que está configurada para conducir un segundo haz de radiación IR desde la corriente de gas hasta el segundo sensor de radiación IR, estando dispuestas las líneas de medición de manera que los haces de radiación IR presentan un ángulo de desalineación<9>de como máximo 45°, en particular de como máximo 20°, preferentemente como máximo 10°, entre sí. De esta manera, los patrones de turbulencia en el primer punto de medición y en el segundo punto de medición son particularmente similares, de modo que se puede lograr una incertidumbre de medición baja de la velocidad del flujo.
Preferentemente, los sensores de radiación IR no son sensibles por debajo de una longitud de onda de 1,5 gm. Esto significa que la sensibilidad espectral por debajo de esta longitud de onda es como máximo un tercio, en particular como máximo una décima parte de la sensibilidad espectral máxima. Por ejemplo, la sensibilidad espectral se expresa en amperios por vatio.
Los sensores de radiación IR tampoco son sensibles ya por encima de 15 gm, preferiblemente por encima de 5,5 gm. Las longitudes de onda de excitación por vibración de gases comunes como, por ejemplo, dióxido de carbono, monóxido de carbono y agua, se encuentran en el intervalo de longitud de onda entre 1,5 y<6>gm. Al mismo tiempo, como se mencionó anteriormente, la radiación de fondo de cuerpo negro es lo suficientemente intensa como para obtener una buena relación señal-ruido.
Los sensores de radiación IR están dispuestos preferentemente de modo que el diámetro máximo del haz de radiación IR sea como máximo de 200 milímetros. Cuanto menor es el diámetro del haz de radiación IR, menos fluctuaciones se promedian y más intensamente fluctúa la señal. Es ventajoso que el diámetro mínimo del haz de radiación IR sea de al menos 1 milímetro. Si el diámetro del haz de radiación IR se vuelve demasiado pequeño, la relación señal-ruido se deteriora.
Preferentemente (a) el primer sensor de radiación IR está dispuesto de modo que el primer haz de radiación IR discurra en una primera línea recta, (b) el segundo sensor de radiación IR está dispuesto de modo que el segundo haz de radiación IR discurra a lo largo de una segunda línea recta y el un recorrido de distancia mínima entre las dos líneas rectas se extienda en la dirección del flujo. La distancia entre las dos líneas rectas es la distancia de medición. La distancia de medición asciende preferentemente a al menos 50 a 1000 milímetros, en particular a como máximo 600. También es ventajoso que la distancia de medición sea como máximo de 600 milímetros.
Es especialmente favorable si las dos líneas rectas son paralelas en el sentido técnico, es decir, el paralelismo es idealmente favorable en el sentido matemático, pero por regla general no se puede lograr. Por tanto, son tolerables desviaciones de, por ejemplo, ± 5°.
La distancia de medición entre las dos líneas rectas corresponde preferentemente al menos al cociente de la velocidad del flujo y 1000 hercios y/o como máximo al cociente de la velocidad de flujo y 100 hercios. A esta distancia, la incertidumbre de medición al determinar la velocidad del flujo ya es muy baja debido a la incertidumbre en el tiempo de tránsito. Además, la incertidumbre causada por un cambio en el patrón de falta de homogeneidad aún no es demasiado grande como para influir demasiado negativamente en la incertidumbre de la medición.
Preferentemente el dispositivo no sobresale dentro de la línea. Esto significa en particular que ninguna parte del dispositivo sobresale más de una décima parte en el interior de la sección transversal de la línea. Los sistemas del estado de la técnica suelen tener lanzas que crean turbulencias en la corriente de gas. La desventaja de esto es que esto conduce a una pérdida de velocidad del flujo y, por tanto, a una pérdida de eficiencia de la instalación monitorizada. En otras palabras, los parámetros de radiación IR se miden preferentemente en una corriente de gas no perturbada o no perturbada activamente.
La invención se explica con más detalle a continuación con referencia a los dibujos adjuntos. A este respecto muestra
La Figura 1, un dispositivo de acuerdo con la invención para la realización de un método de acuerdo con la invención de acuerdo con una primera forma de realización y
la Figura 2, un dispositivo de acuerdo con la invención para la realización de un método de acuerdo con la invención de acuerdo con una segunda forma de realización,
la Figura 3 muestra un dispositivo de acuerdo con la invención para la realización de un método de acuerdo con la invención de acuerdo con una tercera forma de realización.
La Figura 1 muestra una instalación de combustión 10, en la que se genera una corriente de gas 14, en el presente caso en forma de una corriente de gas de escape, mediante combustión u otros procesos exotérmicos o suministro de calor externo de un combustible usando un quemador 12. Una temperatura T de la corriente de gas 14 es, por ejemplo, superior a T = 1400° C. La instalación de combustión 10 puede ser, como en el presente caso, un dispositivo para calentar un baño de metal o un baño de vidrio 16. La instalación de combustión también puede formar parte, por ejemplo, de una central eléctrica o de una cementera. También es objeto de la presente invención un horno, una central eléctrica o una cementera con un dispositivo de medición de acuerdo con la invención. La corriente de gas 14 discurre a través de una línea 18.
La Figura 1 muestra además un dispositivo de medición 20 para medir la velocidad de flujo vG de la corriente de gas 14. La velocidad de flujo vG es la velocidad de flujo promedio que, cuando se multiplica por un área de sección transversal A de la línea 18, da como resultado el flujo volumétrico de gas. En el presente caso, la línea 18 es circular, de modo que el área de la sección transversal arroja A=nD2/4.
El dispositivo de medición 20 comprende un sensor de radiación IR 22.1 y un segundo sensor de radiación IR 22.2. El primer sensor de radiación IR 22 está dispuesto para detectar un primer haz de radiación IR 24.1, que se propaga a través de una línea de medición 25.1.
Si una molécula 26.1 dibujada esquemáticamente, que se encuentra en el primer haz de radiación IR 24.1, emite un fotón IR 28, que se mueve en el primer haz de radiación IR 24.1 hacia el primer sensor de radiación IR 22.1, éste incide en un elemento sensor 30.1 con forma de fotodetector de InAsSb, que luego genera un voltaje. El fotovoltaje U<1>generado por el elemento sensor 30.1 depende de la intensidad de irradiación de la radiación que incide sobre el elemento sensor 30.1. El elemento sensor 30.1 está dispuesto a cierta distancia de la línea 18.
La línea de medición 25.1 no sobresale en el interior del conducto 18, de modo que se excluye en gran medida la formación de turbulencias adicionales.
El elemento sensor 30.1 tiene un rango de medición M =[Amín,Amáx] con una longitud de onda límite inferior Amín y una longitud de onda límite superiorKm&xEn el presente caso se aplica Amín= 0,78 pm yÁm¿x=5,3 pm.
El sensor de radiación IR 22.1 mide una curva de parámetro de radiación IR Eg<1,1>(t) en función del tiempo t con una frecuencia de medición fmedición de al menos 1 kHz, en el presente caso desde fmedición = 16 kHz. Es ventajoso que la frecuencia de medición fmedición sea como máximo 1 MHz. Los datos analógicos sin procesar se convierten en valores digitales mediante un convertidor analógico-digital del sensor de radiación 22.1. La profundidad de bits del muestreo es de<8>a 24, preferentemente 16 bits.
El segundo sensor de radiación IR 22.2 está configurado para medir la radiación de un haz de radiación IR 24.2, que se propaga en una segunda línea de medición 25.2. La radiación IR del segundo haz de radiación IR 24.2 procede, por ejemplo, de una segunda molécula 26.2. El primer haz de radiación IR 24.1 se extiende a lo largo de una primera línea recta G1, el segundo haz de radiación IR 24.2 se extiende a lo largo de una segunda línea recta G2. Las dos rectas G1, G2 se encuentran entre sí a una distancia de medición d. Preferentemente, como se muestra en el presente caso, discurren paralelos entre sí.
La distancia de medición d asciende preferentemente como máximo a 500 milímetros, por ejemplo, a 350 ± 50 milímetros.
Los fotovoltajes Ui, U<2>, que son generados por los respectivos elementos sensores 30.1, 30.2, se conducen a una unidad de evaluación 32. El fotovoltaje U<1>es una medida de una intensidad de irradiación E<1>, que se mide desde el elemento sensor 30.1 y representa un parámetro de radiación IR. La intensidad de irradiación E<2>se mide mediante el segundo elemento sensor 30.2 y también depende del tiempo.
La unidad de evaluación 32 calcula un tiempo de tránsito<t>como el tiempo en el que la función de correlación cruzadaRe i,e2(t ') =E<1>®E<2>(t’) se vuelve máxima, en donde ® es el símbolo del operador para la correlación cruzada.
Si en la corriente de gases de escape 14 fluctúa una concentración local c de un primer gas g1, por ejemplo, metano, agua, dióxido de carbono, monóxido de carbono, trióxido de azufre, dióxido de azufre u óxido nitroso, esto conduce a una variación de la intensidad de irradiación E.g<1,1>cuando la fluctuación correspondiente recorre la zona del primer haz de radiación IR 24.1. En caso de heterogeneidades espaciales de la concentración, la concentración permanece prácticamente constante a lo largo de la distancia de medición d, de modo que en el primer elemento sensor 30.1 y en el elemento sensor 30.2 se producen curvas similares de las respectivas intensidades de irradiación Eg<1,1>(t) y Eg1,2(t).
La radiación de cuerpo negro que emana de una pared 34 en la línea 18 no interfiere con esta medición. Por ejemplo, como primer gas se utiliza H<2>O, entonces este tiene una longitud de onda de excitación de primer gas Ag<1>de 3,2 gm. En este caso es favorable que los sensores de radiación IR 22.1,22.2 tengan un intervalo de medición de M=[Ag<1>- 0,3 gm, Ag<1>+0,3gm].
Si, como se prevé de acuerdo con una forma de realización preferida, se selecciona un segundo gas g2, cuya longitud de onda de excitación de segundo gas Ag<2>no se encuentra en el intervalo de medición M para el primer gas g1, a menudo se puede aumentar la precisión de la medición. Por ejemplo, como segundo gas se puede utilizar dióxido de carbono, cuya longitud de onda de excitación de segundo gas es Ag<2>= 4,27 gm.
La Figura 2 muestra esquemáticamente un motor a reacción 36, en el que está dispuesto el dispositivo de medición 20, de modo que se mide la corriente de gas 14, que en este caso sale del motor a reacción 36 a través de una abertura de salida 38.
La Figura 3 muestra esquemáticamente una parte de un horno de arco eléctrico 40 con un recipiente de fusión 42, en el que se funde chatarra de acero mediante un arco entre los electrodos 43.1,43.2, 43.3, de modo que se crea el baño metálico 16. A la derecha de la imagen puede verse una ampliación del área delimitada con líneas discontinuas. Los gases de escape formados durante la fusión forman la corriente de gas 14 y se evacuan a través de la línea 18. La línea 18 tiene un intersticio anular 44 a través del cual puede entrar aire adicional 46 en la línea 18. Para medir la corriente de gas 14, el dispositivo de medición 20 está dispuesto en el lado del intersticio en el conducto 18.
Lista de referencias
<10>Instalación de combustión
<12>Quemador A Área de sección transversal
14 Corriente de gas c Concentración
16 Baño metálico D Diámetro
18 Línea d Distancia de medición
E Intensidad de irradiación
Curva de parámetro de radiación
<20>Dispositivo de medición E(t) IR
<22>Sensor de radiación IR
24 Haz de radiación IR fmedición Frecuencia de medición
25 Línea de mediciónfg1Longitud de onda de excitación de
primer gas
26 Molécula fg2<Longitud de onda de excitación de>
segundo gas
28 Fotón IR M<Intervalo de medición, rango de>
medición
vG Velocidad de flujo
30 Elemento sensor T Temperatura
32 Unidad de evaluación t Tiempo
34 Pared U<1>Fotovoltaje
36 Motor a reacción
38 Abertura de salida
40 Horno de arco
42 Recipiente de fusión
43 Electrodo
44 Intersticio anular
46 Aire
Amín Longitud de onda límite superior
Amáx Longitud de onda límite inferior
A Longitud de onda de excitación de
g1 primer gas
. Longitud de onda de excitación de
g2 segundo gas
t Tiempo de tránsito
Claims (1)
- REIVINDICACIONES1. Método para medir una velocidad de flujo (v) de una corriente de gas (14), con las etapas:(a) medir con resolución de tiempo un parámetro de radiación IR (E) en un primer punto de medición (P1) fuera de la corriente de gas (14), de modo que se obtiene una primera curva de parámetro de radiación IR (Eg<1,1>(t)), (a) medir con resolución de tiempo el parámetro de radiación IR (E) en un primer punto de medición (P2) fuera de la corriente de gas (14), de modo que se obtiene una segunda curva de parámetro de radiación IR (Eg<1>,<2>(t)), (c) calcular un tiempo de tránsito (<t>1) a partir de la primera curva del parámetro de radiación IR (Eg<1,1>(t)) y la segunda curva del parámetro de radiación IR (Eg<1>,<2>(t)) utilizando correlación cruzada y(d) calcular la velocidad de flujo (vG) a partir del tiempo de tránsito (t1 ), en donde(e) la corriente de gas se guía en una línea cuyas paredes emiten radiación de cuerpo negro y contiene partículas que emiten radiación de cuerpo negro,(f) el parámetro de radiación IR (Eg<1>) a una longitud de onda (Ag<1>) de al menos 1,5 gm y como máximo 15 gm se mide fotoeléctricamente,(g) una frecuencia de medición (f) es de al menos<1>kilohercio,(h) el parámetro de radiación IR indica la intensidad de irradiación de la radiación IR de la corriente de gas (14) y(i) la temperatura (T) de la corriente de gas (14) es de al menos 1000° C.2. Método según la reivindicación 1,caracterizado por que(i) la corriente de gas (14) es una corriente de una mezcla de gases que contiene un primer gas (g1) y al menos un segundo gas (g<2>),(ii) el primer gas (g1) presenta una longitud de onda de excitación de primer gas (Ag<1>),(iii) el parámetro de radiación IR (E) es una intensidad de irradiación (Eg<1>) en la primera longitud de onda de excitación de primer gas (Ag<1>),(iv) el segundo gas (g<2>) presenta una longitud de onda de excitación de segundo gas (Ag<2>) y(v) el método tiene las siguientes etapas:(a) detectar en función del tiempo un segundo parámetro de radiación IR (Eg<2>) en forma de una intensidad de irradiación en la segunda longitud de onda de excitación de segundo gas (Ag<2>) en el primer punto de medición (P<1>), de modo que se obtiene una primera curva de intensidad de irradiación (Eg<2>,<1>(t), (b) detectar en función del tiempo el segundo parámetro de radiación IR (Eg<2>) en el segundo punto de medición (P2), de modo que se obtiene una segunda curva de intensidad de irradiación (Eg<2>,<2>(t)), (c) calcular un segundo tiempo de tránsito (T<2>) entre las curvas de intensidad de irradiación (Eg<2,1>(t)) (Eg<2>,<2>(t)), en particular utilizando correlación cruzada, y(d) calcular la velocidad del flujo (vG) a partir del primer tiempo de tránsito (T<1>) y el segundo tiempo de tránsito (T<2>).3. Método según la reivindicación 2,caracterizado porlas etapas:filtrar la radiación IR de la corriente de gas (14) que no se sitúa dentro de un primer intervalo de medición predeterminado (Mg<1>) de 0,3 gm alrededor de la longitud de onda de excitación de primer gas (Ag<1>) o de un segundo intervalo de medición (Mg<2>) de 0,3 gm alrededor de la segunda longitud de onda de excitación de segundo gas (Ag<2>).4. Método según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizado por que(a) una primera línea de medición, que discurre transversalmente a la línea de la corriente de gas, conduce un primer haz de radiación IR desde la corriente de gas hasta el primer sensor de radiación IR, y(b) una segunda línea de medición, que discurre transversalmente a la línea, conduce un segundo haz de radiación IR desde la corriente de gas al segundo sensor de radiación IR, en donde las líneas de medición están dispuestas de manera que los haces de radiación IR forman un ángulo de desalineación<9>entre sí de como máximo 10° y en donde los sensores de radiación IR (22.1, 22.2) están dispuestos de manera que un diámetro máximo de los haces de radiación IR sea como máximo 200 milímetros y al menos 1 milímetro y (c) en donde los sensores de radiación IR están dispuestos a una distancia tal de la corriente de gas que la temperatura allí sea como máximo de 100° C.5. Dispositivo para medir una velocidad del flujo de una corriente de gas (14), con(a) un primer sensor de radiación IR (22.1) para la medición con resolución en el tiempo de un parámetro de radiación IR (Eg<1>) de radiación IR de la corriente de gas (14) para obtener una primera curva de parámetro de radiación IR (Eg<1>,<1>(t)),(a) un segundo sensor de radiación IR (22.2) para la medición con resolución en el tiempo del parámetro de radiación IR (Eg<1>) de radiación IR de la corriente de gas (14) para obtener una segunda curva de parámetro de radiación IR (Egi<,2>(t)), y(c) una unidad de evaluación (32) que está configurada para- calcular automáticamente un tiempo de tránsito (<t 1>) entre la primera curva de parámetro de radiación IR (Eg<1,1>(t)) y la segunda curva de parámetro de radiación IR (Eg<1,2>(t)), en particular utilizando correlación cruzada y- calcular la velocidad del flujo (vG) a partir del tiempo de tránsito (<t>1),(d) en donde los sensores de radiación IR (22.1,22.2) son sensores de radiación IR fotoeléctricos (22.1,22.2), en donde(e) los sensores de radiación IR (22) tienen un rango de medición M, cuya longitud de onda límite inferior (Amín.) es de al menos 0,78 pm y tienen una frecuencia de medición (fmedición) de al menos 1 kilohercio,(f) una longitud de onda límite superior (Amáx.) del rango de medición (M) es como máximo de 15 pm y (g) la unidad de evaluación (32) está configurada para realizar automáticamente un método según una de las reivindicaciones 1 a 4.<6>. Dispositivo según la reivindicación 5,caracterizado por(a) una línea (18) para conducir la corriente de gas (14), en donde el primer sensor de radiación IR (22.1) y el segundo sensor de radiación IR (22.2) están dispuestos para detectar la radiación IR desde la línea (18), o (b) una abertura de salida o de paso (38), en donde el primer sensor de radiación IR (22.1) y el segundo sensor de radiación IR (22.2) están dispuestos para detectar la radiación IR de la corriente de gas (14) que sale de la abertura de salida (38).7. Dispositivo según la reivindicación 5 o<6>,caracterizado por quelos sensores de radiación IR (22.1, 22.2) son detectores de antimoniuro de indio-arsénico o detectores de mercurio-cadmio-telurito.<8>. Dispositivo según una de las reivindicaciones 5 a 7,caracterizado por(a) una primera línea de medición que discurre transversalmente a la línea de la corriente de gas y que está configurada para conducir un primer haz de radiación IR desde la corriente de gas hasta el primer sensor de radiación IR, y(b) una segunda línea de medición que discurre transversalmente a la línea y que está configurada para conducir un segundo haz de radiación IR desde la corriente de gas hasta el segundo sensor de radiación IR, (c) en donde las líneas de medición están dispuestas de manera que los haces de radiación IR forman entre sí un ángulo de desalineación<9>de como máximo<10>° y(d) en donde los sensores de radiación IR (22.1, 22.2) están dispuestos de manera que un diámetro máximo de los haces de radiación IR es como máximo de 200 milímetros y al menos 1 milímetro.
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