[實用新型]一種基于超聲波的鍋爐爐膛煙氣溫度測量裝置

有效

• 申請號: 201720029682.8
• 申請日: 2017-01-11
• 公開（公告）號: CN206818327U
• 公開（公告）日: 2017-12-29
• 發明（設計）人: 沈國清;韓平;王天堃;陳棟
• 申請（專利權）人: 華北電力大學;神華國能集團有限公司
• 主分類號: G01K11/24
• 分類號: G01K11/24
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司11246
• 代理人: 朱琨

技術領域

本實用新型屬于高溫煙氣溫度測量技術領域，尤其涉及一種基于超聲波的鍋爐爐膛煙氣溫度測量裝置。

背景技術

在大型燃煤、燃油鍋爐中，例如火力發電廠鍋爐、煉鋼高爐、水泥回轉窯、煉焦器等高溫設備，爐內煙氣溫度的測量，直接關系到燃燒的穩定與優化，對于設備的安全、經濟運行具有重要意義。

常用的火焰溫度測量方法分為非接觸式溫度測量和接觸式溫度測量兩種。接觸式溫度測量方法有常用的熱電偶溫度計、膨脹式偶溫度計、壓力表溫度計、黑體腔溫度計和光纖測溫法，舉例來說，采用抽氣式高溫煙氣探針實現高溫測量，其實質是基于熱電偶測量原理，該方法需要復雜的冷卻裝置，而且只能用于鍋爐點火時，防止管道超溫做短時間測量，超過540℃時探針自動退出，無法實現鍋爐運行時的實時測量。受物理因素限制，接觸式溫度測量方法僅僅在實驗室或者爐內溫度不太高的區域使用，其缺點是響應速度較慢、誤差較大，難以實現溫度場測量。

非接觸式溫度測量分為光學法和聲學法，雖然光學法是目前實驗室火焰研究和診斷的主要手段，然而其以激光技術為基礎的測量方法不能適應大尺寸的爐內燃燒溫度分布的測量。由上可知，現有的鍋爐爐膛煙氣溫度測量方法誤差較大，無法實現鍋爐運行時的實時測量。聲學法作為實際工業爐膛內高溫煙氣溫度分布的一項實用測量技術，具有測量精度高、測溫范圍寬、測量空間大、非接觸、實時連續操作、維護方便等優點，日益受到重視和采用，已成為目前國內外研究的熱點。

實用新型內容

針對上述問題，本實用新型提出了一種基于超聲波的鍋爐爐膛煙氣溫度測量裝置，該裝置能夠實現對爐膛煙氣溫度長期穩定、準確、實時的在線監測。

該裝置包括：電腦、接線盒、左超聲波換能器、右超聲波接收器、信號調理器和雙通道數據采集卡，所述左超聲波換能器和所述右超聲波接收器在爐膛的兩側爐墻對稱位置設置，且分別連接所述信號調理器，所述信號調理器連接所述雙通道數據采集卡，所述雙通道數據采集卡通過USB線連接所述電腦，所述左超聲波換能器通過所述接線盒連接所述電腦并接收所述電腦發出的超聲信號。

進一步地，所述左超聲波換能器、所述右超聲波接收器與所述鍋爐之間通過法蘭連接，便于組裝、拆卸和更換。換能器自身既可以作為超聲波發射端又可以作為超聲波接收端。

進一步地，所述左超聲波換能器、所述右超聲波接收器均采用柱型換能器，聲阻在截止頻率附近變化均勻，指向性強，便于聲波的直線傳播。

進一步地，所述左超聲波換能器、右超聲波接收器均封裝在不銹鋼套管中，防止爐膛內飛灰由于自身重力而產生沉積，影響傳聲效果。

進一步地，所述雙通道數據采集卡具有兩路輸出和兩路輸入，分別對應所述左超聲波換能器和所述右超聲波接收器發送聲波或接收聲波。

進一步地，所述信號調理器對接收到的超聲信號進行濾波和放大。

進一步地，所述電腦選用筆記本電腦，用USB線與雙通道數據采集卡連接，形成一套便攜式測量系統。

本實用新型提出了一種新型的基于超聲波的鍋爐爐膛煙氣溫度測量裝置，其在鍋爐爐膛兩側爐墻對稱位置上各安裝一個超聲波換能器和超聲波接受器；作為發射端的超聲波換能器發出超聲信號，同時被對側作為接收端的超聲波換能器接收并將其轉變成電壓信號，通過信號調理器后用電纜輸入雙通道數據采集卡轉換為數字信號，再通過互相關分析得出聲波飛渡時間，最后經計算機和軟件計算出煙氣溫度。

本實用新型所述裝置不受爐內高溫、多塵、腐蝕、湍流等復雜惡劣環境限制，具有非插入式、準確、實時、便攜測量等優點，能夠及時判斷鍋爐的燃燒情況，便于調節和控制。

附圖說明

圖1是基于超聲波的鍋爐爐膛煙氣溫度測量裝置的結構示意圖

具體實施方式

下面結合附圖，對實施例作詳細說明。

圖1是基于超聲波的鍋爐爐膛煙氣溫度測量裝置的結構示意圖，如圖1所示，在爐膛(4)的爐墻側壁中部以上對稱位置分別安裝左超聲波換能器(3-1)和右超聲波接收器(3-2)，左超聲波換能器(3-1)通過接線盒(2)連接電腦(1)，左超聲波換能器(3-1)和右超聲波接收器(3-2)均連接到信號調理器(5)，信號調理器(5)與雙通道數據采集卡(6)連接，雙通道數據采集卡(6)具有兩路輸出和兩路輸入，分別對應左超聲波換能器(3-1)和右超聲波接收器(3-2)發生聲波或接收聲波；雙通道數據采集卡(6)通過USB線連接到采用筆記本電腦的電腦(1)，形成一套便攜式測量系統。