[發明專利]一種聲學法測量煙道內煙氣流速的裝置及方法

在審

• 申請號: 202010314545.5
• 申請日: 2020-04-20
• 公開（公告）號: CN111487437A
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發明（設計）人: 周賓;劉奇;姚琛;王一紅
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01P5/24
• 分類號: G01P5/24
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 李倩

本發明公開了一種聲學法測量煙道內煙氣流速的裝置，包括控制機柜、聲波發射裝置和聲波接收裝置，聲波發射裝置和聲波接收裝置相對設置在煙道外壁的兩側；其中，控制機柜包括工控機、信號發送采集模塊、功率放大器和信號調理模塊，工控機通過電纜與信號發送采集模塊連接，信號發送采集模塊分別通過電纜與功率放大器和信號調理模塊連接，聲波發射裝置通過電纜與功率放大器連接，聲波接收裝置通過電纜與信號調理模塊連接。本發明還公開了上述測量裝置對煙道內煙氣流速的測量方法。本發明測量方法采用二次函數凸型掃頻方式的電聲源信號進行測量，可以對煙道內煙氣流速進行連續測量，抗干擾性強，測速結果穩定可靠，測量精度高。

技術領域

本發明涉及一種聲學法測量煙道內煙氣流速的裝置，還涉及上述裝置測量煙道內煙氣流速的方法，屬于環保工程技術領域。

背景技術

煙氣流速的測量在能源、化工、電力、煤礦及冶金等領域都具有十分重要的意義，尤其是電廠煙氣流速的準確測量對電廠安全生產和節能減排具有重要的指導意義。受煙塵阻塞、顆粒磨損、安裝方式等因素的制約，皮托管等接觸式測量方式的準確度會隨使用時間的增加逐漸降低，且需要定期維護和標定，影響流場分布。激光多普勒測速(LDV)、粒子圖像測速(PIV)和可調諧二極管激光吸收光譜(TDLAS)等最小侵入和非侵入性方法雖然具備不易堵塞、不影響流場等優點，但這些技術受應用環境影響較大，容易失準，實現成本高，因此在工業現場應用難度較大。

發明內容

發明目的：本發明所要解決的技術問題是提供一種聲學法測量煙道內煙氣流速的裝置，該測量裝置安裝在煙道外側，測量過程中不易堵塞、不影響煙道內的流場。

本發明還要解決的技術問題是提供上述裝置對煙道內煙氣流速的測量方法，該測量方法采用二次函數凸型掃頻方式的電聲源信號進行測量，可以對煙道內煙氣流速進行連續測量，抗干擾性強，測速結果穩定可靠，測量精度高，能夠適用于電廠煙道、鍋爐等測試區域截面、煙塵含量較大，且噪聲強度較高的場所的煙氣流速測量。

發明內容：本發明所采用的技術方案為：

一種聲學法測量煙道內煙氣流速的裝置，包括控制機柜、聲波發射裝置和聲波接收裝置，聲波發射裝置和聲波接收裝置相對設置在煙道外壁的兩側；其中，控制機柜包括工控機、信號發送采集模塊、功率放大器和信號調理模塊，工控機通過電纜與信號發送采集模塊連接，信號發送采集模塊分別通過電纜與功率放大器和信號調理模塊連接，聲波發射裝置通過電纜與功率放大器連接，聲波接收裝置通過電纜與信號調理模塊連接。

其中，所述控制機柜還包括電源模塊、斷路器I、斷路器II、排風扇和模擬量輸出模塊，工業現場的電源分別給斷路器I、排風扇和功率放大器供電，斷路器I的通斷控制對斷路器II的供電；斷路器II的通斷控制對電源模塊的供電；電源模塊給工控機、信號發送接收模塊、信號調理模塊和模擬量輸出模塊供電。

其中，所述聲波發射裝置包括聲波發射器I、聲波發射器II以及分別與聲波發射器I和聲波發射器II相對應連接的聲波導管，聲波發射器I和聲波發射器II分別通過法蘭固定在與其相對應的聲波導管上，在煙道壁面進行開孔，聲波導管通過焊接固定在煙道壁面。

其中，所述聲波發射器I和聲波發射器II的發射端(前端)還套設有遮塵罩，遮塵罩用于阻擋大體積的煙塵顆粒和障礙物堵塞聲波發射器。

其中，所述聲波接收裝置包括聲波接收裝置I和聲波接收裝置II，還包括安裝于聲波接收裝置I和聲波接收裝置II內部的氣體吹掃降溫裝置，氣體吹掃降溫裝置的前端和后端均伸出聲波接收裝置，氣體吹掃降溫裝置的后端通過氣管接入壓縮空氣，利用壓縮空氣通過氣體吹掃降溫裝置對聲波接收裝置進行吹掃，以防聲波接收裝置堵塞。在煙道壁面開孔，聲波接收裝置固定在煙道壁面上。

其中，聲波發射器I與聲波接收裝置I處于同一直線方向上的煙道兩側，與煙道壁面的夾角為45°。聲波發射器II與聲波接收裝置II處于同一直線方向上的煙道兩側，與煙道壁面的夾角為45°。