[發明專利]用于測量流體流的溫度和速度的工廠、測量系統及方法

有效

• 申請號: 201680010062.8
• 申請日: 2016-02-10
• 公開（公告）號: CN107209203B
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發明（設計）人: K.Y.哈夫納;D.海尼斯;P.德庫塞梅克
• 申請（專利權）人: 通用電器技術有限公司
• 主分類號: G01P5/24
• 分類號: G01P5/24;G01K11/24;G01K13/02;G01F1/66
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 肖日松;譚祐祥

一種測量經過工廠(1)的裝置(5,7,11)的流體流的溫度和速度的方法，包括將至少兩個傳感器(13)定位在裝置中的步驟。對于各個傳感器(13)，確定用于從另一個傳感器(13)接收的聲信號(17)的行進路徑(18a,18b)。各個傳感器(13)發射處于與待由流體流中的其他傳感器(13)發射的聲信號(17)的頻率不同的頻率的聲信號(17)。基于由傳感器接收到的聲信號(17)來確定流體流的速度分布和溫度分布。測量系統可包括傳感器(13)和計算機裝置(15)，計算機裝置(15)可基于由傳感器(13)接收到的聲信號(17)來確定經過裝置(5,7,11)的流體流的速度分布和溫度分布。工廠(1)可構造成實施該方法，或包括測量系統的實施例。

技術領域

本創新涉及構造成探測以及探測和/或測量流體流的溫度和速度的設備，具有此至少一個此類設備的工廠，以及制作和使用其的方法。

背景技術

美國專利申請公布第2012/0150413號公開了一種方法，燃氣渦輪的氣體流的溫度可由該方法測量。用于測量工廠的氣體流的溫度的機構和方法的其他示例可從美國專利申請公布第2014/0144156號、第2013/0047576號、和第2010/0050591號了解。用于識別氣體的溫度的測量系統可能無法提供關于測量的氣體的其他信息。此類系統還可能無法提供可用于識別對計劃預防性維護的需要的信息。

發明內容

根據本文所示的方面，一種測量經過工廠的裝置的流體流的溫度和速度的方法，包括將至少兩個傳感器定位在裝置中的步驟。對于各個傳感器，可確定用于從其他傳感器接收的聲信號的行進路徑。各個傳感器可將處于與待由其他傳感器發射的聲信號的頻率不同的頻率的聲信號發射到流體流中。還可基于由傳感器接收到的聲信號來確定流體流的速度分布和溫度分布。

根據本文所示的其他方面，一種用于工廠的裝置的測量系統可包括傳感器陣列和計算機裝置。傳感器陣列可構造成探測將經過裝置的流體的溫度和速度。傳感器中的每一個可構造成發射處于與待由傳感器陣列中的另一個或多個傳感器發射的聲信號的頻率不同的頻率的聲信號。傳感器中的每一個還可構造成接收由另一個或多個傳感器中的至少一者發射的聲信號。計算機裝置可具有硬件，其包括通信地連接至非暫時性存儲器的至少一個處理器。計算機裝置可構造成可通信地連接至傳感器，以基于從傳感器接收的數據來確定將經過裝置的流體的速度分布和溫度分布。從傳感器中的每一個接收的數據可基于由該傳感器接收到的各個聲信號。

根據本文所示的其他方面，一種工廠可包括裝置、傳感器陣列以及計算機裝置。裝置可為燃燒裝置、鍋爐、爐子、燃氣渦輪、熱回收蒸汽發生器、或換熱器。傳感器陣列可定位在裝置中，以在裝置的操作期間探測經過裝置的流體的溫度和速度。傳感器中的每一個可構造成發射處于與待由另一個或多個傳感器發射的聲信號的頻率不同的頻率的聲信號。傳感器中的每一個還可構造成接收由另一個或多個傳感器中的至少一者發射的聲信號。計算機裝置可具有硬件，其包括通信地連接至非暫時性存儲器的至少一個處理器。計算機裝置可構造成可通信地連接至傳感器，以基于從傳感器接收的數據來確定經過裝置的流體流的速度分布和溫度分布。從傳感器中的每一個接收的數據可基于由該傳感器接收到的各個聲信號。由計算機裝置進行的速度分布和溫度分布的確定，可基于流體的溫度和速度波動之間的理論相關性，估算由傳感器接收的聲信號的行進路徑，且估算聲信號的行進時間和聲信號的預期的行進時間之間的差異。行進時間的變化可由計算來確定，其中由計算機裝置確定流體流的速度空間平均。由計算機裝置確定與確定的速度空間平均相比的速度空間平均的局部波動。可通過從速度空間平均減去確定的局部波動來確定聲信號的行進時間。流體流的速度空間平均可基于以下確定：

其中i是迭代步驟，t是時間，L是用于聲信號的行進路徑的長度，c₀是聲速的空間平均，U₀是在沿限定的x軸的方向上的流體的平均速度分量，V₀是在沿限定的y軸的方向上的流體的平均速度分量，且φ是聲音傳播與限定的x軸的角度。確定速度空間平均的局部波動可基于：