[發明專利]一種用于提高聲波測溫系統測量精度的修正裝置及方法

在審

• 申請號: 202010910827.1
• 申請日: 2020-09-02
• 公開（公告）號: CN112050965A
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發明（設計）人: 梁昊;姚勝;孟桂祥;王祝成;曹壽峰;韓國慶;徐凱;王暉
• 申請（專利權）人: 蘇州西熱節能環保技術有限公司;西安熱工研究院有限公司
• 主分類號: G01K11/24
• 分類號: G01K11/24
• 代理公司: 蘇州國誠專利代理有限公司 32293
• 代理人: 王會

1.一種用于提高聲波測溫系統測量精度的修正裝置，其特征在于，包括：聲波信號發射模塊、聲波信號接收模塊、路徑聲速計算模塊、煙氣溫度計算模塊、溫度場還原模塊、煙氣成分測量模塊和氣體常數修正模塊，所述聲波信號發射模塊依次與聲波信號接收模塊、路徑聲速計算模塊和煙氣溫度計算模塊連接，煙氣成分測量模塊與氣體常數修正模塊連接再連接煙氣溫度計算模塊，煙氣溫度計算模塊與溫度場還原模塊連接；

通過引入煙氣成分測量模塊和氣體常數修正模塊得到測量區域平均煙氣成分實時反饋信號，煙氣溫度計算模塊與氣體常數修正模塊構成參數循環，通過設置初參數并實施迭代計算完成收斂并獲得最終修正后的煙氣溫度，通過溫度場還原模塊進行溫度場還原，獲取爐膛截面溫度場數據。

2.根據權利要求1所述的一種用于提高聲波測溫系統測量精度的修正裝置，其特征在于，所述聲波信號發射模塊包括沿信號傳輸方向依次連接的信號發生電路、信號放大電路、信號輸出設備、信號記錄電路，所述信號輸出設備采用氣動發聲器或電動發聲器，信號輸出設備設有3個且分別布置于垃圾焚燒爐第一通道前墻及左右墻。

3.根據權利要求1所述的一種用于提高聲波測溫系統測量精度的修正裝置，其特征在于，所述聲波信號接收模塊包括與聲波信號發射模塊的信號輸出設備連接的信號接收設備，所述信號接收設備設有9個，信號接收設備與信號輸出設備之間共18條聲波傳輸路徑。

4.根據權利要求1所述的一種用于提高聲波測溫系統測量精度的修正裝置，其特征在于，所述煙氣成分測量模塊包括采樣管、煙氣混合器、伴熱管線、煙氣預處理、煙氣分析儀，所述采樣管共10根，垃圾焚燒爐第一通道左墻和右墻分別布置3根采樣管，垃圾焚燒爐第一通道前墻和后墻分別布置2根采樣管，其中后墻布置的2根采樣管分別從左、右墻進入，貼著后墻延伸至布置位置，穿過垃圾焚燒爐第一通道與垃圾焚燒爐第二通道的隔墻進入第一通道。

5.根據權利要求1-4任一所述的一種用于提高聲波測溫系統測量精度的修正裝置的修正方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)初始數據獲取

聲波從信號發射模塊發出，經過18條聲波傳輸路徑傳輸至信號接收模塊，通過路徑聲速計算模塊計算各條聲波傳輸路徑的聲波飛渡時間，通過信號接收設備與信號輸出設備之間的距離及聲波信號飛渡時間計算聲波平均傳播速度：

c＝l/t (1)

式中，c為聲波平均傳播速度，單位為m/s；

l為信號接收設備與信號輸出設備之間的距離，單位為m；

t為聲波信號飛渡時間，單位為s；

煙氣溫度計算模塊根據初始氣體常數Z₀計算得到初始煙氣溫度T₀：

T₀＝(c/Z₀)² (2)

式中，T₀為初始煙氣溫度，單位為K；

Z₀為初始氣體常數，單位為m/(K^0.5·s)；

2)煙氣成分分析及計算

煙氣成分測量模塊通過10根采樣管抽取并混合后測量截面平均氣體成分，獲得測量區域煙氣各組分體積濃度后上傳至氣體常數修正模塊進行處理，得出修正后氣體常數；

3)迭代計算

煙氣溫度計算模塊與氣體常數修正模塊構成參數循環，通過設置初參數并實施迭代計算完成收斂并獲得最終修正后的煙氣路徑平均溫度；

根據步驟2)計算得出的修正后氣體常數計算得到修正后的煙氣路徑平均溫度：

T_j＝(c/Z_j)² (8)

式中，T_j為第j次修正后的煙氣路徑平均溫度，j≥1，單位為K；

Z_j為第j次修正計算氣體常數，單位為m/(K^0.5·s)；

前后兩次修正后的煙氣溫度不一致時，T_j≠T_j-1，將修正后的煙氣溫度帶入步驟2)進行迭代計算；

4)結果分析

當連續兩次迭代計算結果相等時，T_j＝T_j-1，獲得所需最終修正煙氣溫度T_c＝T_j＝T_j-1，最終修正氣體常數Z_c＝Z_j＝Z_j-1，最終修正系數k＝T_c/T₀；

5)溫度場還原

煙氣溫度計算模塊將數據傳送至溫度場還原模塊進行處理，溫度場還原模塊采用修正后煙氣平均溫度對測量截面溫度場進行還原，獲取爐膛截面溫度場數據，完成一次完整的煙氣溫度測量工作。