[發明專利]一種非侵入式聲波測量溫度的方法及系統

無效

• 申請號: 201110240978.1
• 申請日: 2011-08-22
• 公開（公告）號: CN102410885A
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發明（設計）人: 蔣培;楊高利
• 申請（專利權）人: 蔣培;楊高利
• 主分類號: G01K11/24
• 分類號: G01K11/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及溫度測量領域，尤其涉及一種非侵入式聲波測量溫度的方法及系統。

背景技術

對于工業鍋爐來說，其燃燒的基本要求在于建立和保持穩定的燃燒火焰。燃燒不穩定不僅會降低鍋爐的熱效率、產生污染物和噪聲，而且在極端情況下，還會引起鍋爐爐膛滅火，如果處理不當會誘發爐膛爆燃，造成安全事故。另外，工業燃燒過程具有瞬態變化、隨機湍流、設備尺寸龐大、環境惡劣等特征，這些都給有關熱物理量場參數的在線測量帶來了困難，難以獲得描述實際燃燒過程的熱物理量場參數。特別是溫度分布的測量很困難，導致燃燒調整得不到可靠的依據，燃燒優化運行無法實現。傳統測溫手段的局限是DCS(分散控制系統)所能監視到的僅是火焰有和無的信息；火焰視頻可以直接觀察爐膛火焰圖像，但僅提供了定性的火焰有/無和一定的火色信息，沒有定量的溫度信息；煙溫探針僅在啟動過程中監視爐膛出口煙溫，但不能完成全負荷工況監視。

因此，需要提供一種非侵入式聲波測量溫度的方法及系統以解決上述問題。

發明內容

為了解決該問題，本發明公開了一種非侵入式聲波測量溫度的方法，所述方法包括以下步驟：(1)通過高壓氣體在鍋爐中產生聲源；(2)由導波器接收聲波并將聲波傳遞給傳聲器，并通過放大器將聲波放大；(3)通過信號電纜傳送上述聲波；(4)將上述聲波通過數據采集卡接入計算機，以獲得聲波在鍋爐的爐膛中傳播的時間t；(5)根據下述公式計算出爐膛中的溫度T：

V=d/t=rRT/M]]>①

T=(d∂t)2×106-273.16]]>②

其中：V-聲波在某種氣體中的聲速；d-聲波傳播距離；t-聲波飛行時間；r-氣體絕熱指數；R-氣體常數；T-絕對溫度；M-氣體分子量。

較佳地，所述高壓氣體的壓力在6MPa以上。

較佳地，所述鍋爐上設置有多個聲源。

較佳地，在獲得溫度T后，進一步擬合出溫度場等溫線圖、路徑平均溫度、區塊平均溫度。

本發明還公開了一種非侵入式聲波測量溫度的系統，所述系統包括導波管、傳聲器、前置放大器、信號電纜、控制線、電磁閥、現場控制柜、數據采集卡、現場工控機和中心監控系統，所述導波管安裝在被測高溫裝置的檢測口處，在所述導波管上設置有所述傳聲器，所述前置放大器與所述傳聲器連接，用以對所述聲波進行放大，所述信號電纜與所述前置放大器連接以將所述聲波接入所述數據采集卡，然后接入所述現場工控機，所述現場工控機以及所述控制線還與所述現場控制柜連接，所述現場控制柜和所述中心監控系統連接以進行監控，所述導波管上開孔并連接有所述電磁閥，以對進入的高壓氣體進行控制。

較佳地，所述導波管中通入高壓氣體，以產生聲源。

較佳地，所述現場工控機通過上面的公式計算出爐膛中的溫度T。

根據本發明的非侵入式聲波測量溫度的方法及系統，實時確定被測對象內部燃燒場的空間溫度分布狀態；非侵入式、全自動化不需日常維護，可長期穩定、可靠地工作。

在發明內容部分中引入了一系列簡化形式的概念，這將在具體實施方式部分中進一步詳細說明。本發明內容部分并不意味著要試圖限定出所要求保護的技術方案的關鍵特征和必要技術特征，更不意味著試圖確定所要求保護的技術方案的保護范圍。

以下結合附圖，詳細說明本發明的優點和特征。

附圖說明

圖1是根據本發明一個實施例的非侵入式聲波測量溫度系統的示意圖。

具體實施方式