一种锅炉炉膛测温方法和测温装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种锅炉炉膛测温方法和测温装置，涉及测温技术。一种锅炉炉膛测温方法，该方法采用红外测温与声学测温相耦合的方法，重建出由声学与红外测温结果耦合而成的炉膛内三维温度场。测温装置包括固定在锅炉炉膛同一水平面的四个炉墙角处的红外测温装置，相邻两个红外测温装置的中间位置分别固定声学测温装置，所述的红外测温装置和声学测温装置分别连接光电转化装置和声电转化装置，所述的光电转化装置和声电转化装置分别连接一个信号耦合装置，所述的信号耦合装置连接显示输出装置。本发明专利技术既可以实现温度场的实时监测，同时也节省了一部分设备的安装和后续维护所需要的经费，成本低。

【技术实现步骤摘要】
一种锅炉炉膛测温方法和测温装置
本专利技术涉及测温技术，具体涉及一种锅炉炉膛测温方法和测温装置。
技术介绍
随着锅炉炉膛测温技术的需求不断提高，温度测量技术也随之发生了改进。温度测量技术发展到当今，不仅有技术较为成熟的直接接触测温方法，如红外CT测温法；还包括了以声学测温等为代表的非接触测温方法。使用直接接触测温方法是将测温设备布置在温度场中进行测量，但这种方法测温周期不宜过长，因而难以实现对整个炉膛进行在线监控测温。而对于非直接接触测温方法，在测量的过程中不与炉膛内燃料进行接触，因此对被测物的温度分布影响很小，使得对于锅炉燃烧这种快速变化且不恒定的热力过程中温度测量的精度更高。现有的主流锅炉炉膛测温方法主要是红外和声学两种方法、但是两种方法都存在测量范围有局限性，以及信号容易失真，且难以实现汕尾温度场测量的目的。CN201210291564公开了一种声学的炉膛测温方法，是在烟气流动的炉膛一侧内壁上，每隔4-6米均匀设置一个测点，并在每个测点处安装一套监测装置；监测装置的结构为：由声波导管、声波发生装置和驻极体式传声器组成的声波收发器布置在测点处；声波发生装置连接到功率放大器，功率放大器与接线盒输出端连接；驻极体式传声器连接到信号调理器，信号调理器与接线盒的输入端连接；接线盒与双通道数据采集卡连接，双通道数据采集卡连接到工控机。此方法虽然可以克服烟道气流不稳定等情况，但其声波过渡时间长，信号容易失真；而且其可测量的温度范围具有局限性。CN201110228815公开了一种红外线测温装置及建立燃煤锅炉温度场的方法，包括设置于装置外壳内部的光学系统和光电探测及信号处理单元，在光学系统的前端设置有与装置外壳连接并与其内部光路连通的导光管，导光管的长度足以穿过炉墙及水冷壁上的开孔且伸入锅炉内部；在所述装置外壳的外侧端设有冷却介质接口，所述冷却介质接口和装置外壳内部空腔以及导光管连通。所述建立燃煤锅炉温度场的方法，在位于锅炉的灰斗上沿水平面的上方垂直于锅炉轴线的截面上设置温度测点，使用所述的测量燃煤锅炉内部温度的红外线测温装置或红外线热像仪测量出各个点的真实温度。但此方法安装性价比低，炉膛中心温度难以测量，实现三维温度场的重建困难很大。为了解决现有技术存在的上述缺陷，本专利技术研发了一种将声学与红外测温相结合进行测温的技术。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种锅炉炉膛测温方法和测温装置，以实现对锅炉炉膛实时、精确和立体的测温效果。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种锅炉炉膛测温方法，该方法采用红外测温与声学测温相耦合的方法，重建出由声学与红外测温结果耦合而成的炉膛内三维温度场。进一步地，上述锅炉炉膛测温方法，步骤为：（1）红外测温：在炉膛的同一平面的四个炉角设置红外测温装置，炉内每一个矩形的测温平面中都会形成2条由对称的红外测温装置形成的红外测温路径，将红外测温装置测得的光电信号转化成电信号，重建炉内二维温度场，模拟出某一平面的温度场，得出红外测量点温度之间相关关系函数为：；（2）声学测温:是在与红外测温装置同一平面的炉墙的中心位置设置四个声学测温装置，炉内每一个矩形的测温平面中都有6条由位于四周的声学测温装置形成的声学测温路径，将声学测温装置测得的声电信号转化成电信号，重建炉内温度场，得到平面上的温度分布相关关系函数式可表示为：；（3）声学测温与红外测温Area-X耦合函数的拟合：将炉内平面抽象成区域A和区域B，其中区域A为四周区域，区域B为中心区域，两种区域各有不同的系数，最终将用声学与红外测得的温度乘以这个系数相加，得出Area-X函数：为拟合系数，即当，主要计算拟合系数为，反之为，且根据两种测温技术在炉膛中的测温深度，将进行进一步数学描述：x,y为测量点的横纵坐标；ε为测量点声学测量所占的权重比；（4）将声学测温和红外测温耦合的测温系统所得到的数据进行收集、转化、拟合后接入电脑后并入电厂炉膛温度监测系统，从而实时监测炉膛的温度分布。更进一步地，上述锅炉炉膛测温方法是在以下测温装置中进行的，所述的测温装置包括固定在锅炉炉膛同一水平面的四个炉墙角处的红外测温装置，相邻两个红外测温装置的中间位置分别固定声学测温装置，所述的红外测温装置和声学测温装置分别连接光电转化装置和声电转化装置，所述的光电转化装置和声电转化装置分别连接一个信号耦合装置，所述的信号耦合装置连接显示输出装置。所述的红外测温装置为红外探测仪，所述的声学测温装置为声波探测仪。本专利技术在锅炉炉膛同一平面布置布置测温装置，然后将测温装置与信号转化模块连接，由声电和光电转化装置进一步将信号以电信号的形式传递给信号耦合装置，耦合装置的作用主要有两点：（1）将传递到此处的信号进行耦合，从而将信号传递到显示输出模块来显示炉膛温度信息；（2）对传递到此处的信号进行分析，将一定的反馈返回到数值收集模块，来达到调整信号和稳定信号的目的。本专利技术红外与声学装置测温原理如图2所示，取炉膛中任意A点为测量点时根据布置在炉膛周围的测温装置，通过由安装在对称炉墙面上的声波发射器和接收器构成的声学装置进行有效的测温，通过布置在炉内的接收器接收由发射器发出的信号并输出；测量的每条路径长度是确定的，通过一定的测量温度公式我们可以快速有效的得出各条测量路径上的平均温度；考虑到锅炉炉膛当中复杂的燃烧条件，我们将红外区的波段作为测量的光谱波段；红外测温利用普朗克辐射定律的原理来测量燃烧过程的温度，在炉膛燃烧条件之下，普朗克公式可由维恩公式代替，利用红外探测仪可以测量炉膛温度。本专利技术声光信号收集装置布置如图3所示，温度测量点位于area-B（通过将声学测温法和红外测温法进行耦合，计算所得的温度，但由于红外不能测量炉膛中心的温度，所以温度表达式声学所占计算拟合系数的比例更大）温度测量点位于area-A（通过将声学测温法和红外测温法进行耦合，计算所得的温度，但由于红外所测精度更高，所以温度表达式中红外所占计算拟合系数的比例更大）本专利技术系统耦合模块分析：（1）声学测温模块分析：通过由安装在对称炉墙面上的声波发射器和接收器构成的声学装置进行有效的测温，通过布置在炉内的接收器接收由发射器发出的信号并输出，测量的每条路径长度是确定的，通过测量温度的公式我们可以快速有效的得出各条测量路径上的平均温度。基于数据之间相关关系的原理通过计算机仿真应用线性插值方法将二维温度场进行重建，得到某一研究平面上的温度分布相关关系函数式可表示为：。（2）红外测温模块分析：考虑到锅炉炉膛当中复杂的燃烧条件，我们将红外区的波段作为测量的光谱波段，红外测温利用普朗克辐射定律的原理来测量燃烧过程的温度，在炉膛燃烧条件之下，普朗克公式可由维恩公式代替，可以得出单点的温度，基于平方反比法的基理，模拟出某一平面的温度场，得出红外测量点温度之间相关关系函数为：。（3）声学测温与红外测温Area-X耦合函数的拟合：将炉膛内侧测温区进行区域划分，分别为A、B区域，如图3所示，依据声学测温和红外测温的温度相关关系式进行数学建模，拟合出两者共同测量结果下的温度场Area-X耦合函数：定义为拟合系数，即当，主要计算拟合系数为，反之，为，且根据两种测温技术在炉膛中的测温深度，将进行进一步数学描述：本专利技术装置显示输出模块分析，是将声学测温和红外测温本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锅炉炉膛测温方法，其特征在于：该方法采用红外测温与声学测温相耦合的方法，重建出由声学与红外测温结果耦合而成的炉膛内三维温度场。

【技术特征摘要】
1.一种锅炉炉膛测温方法，其特征在于：步骤为：（1）红外测温：在炉膛的同一平面的四个炉角设置红外测温装置，炉内每一个矩形的测温平面中都会形成2条由对称的红外测温装置形成的红外测温路径，将红外测温装置测得的光电信号转化成电信号，重建炉内二维温度场，模拟出某一平面的温度场，得出红外测量点温度之间相关关系函数为：；其中代表B区域横坐标，代表B区域纵坐标，代表B区误差参数函数，代表B区温度函数；（2）声学测温:是在与红外测温装置同一平面的炉墙的中心位置设置四个声学测温装置，炉内每一个矩形的测温平面中都有6条由位于四周的声学测温装置形成的声学测温路径，将声学测温装置测得的声电信号转化成电信号，重建炉内温度场，得到平面上的温度分布相关关系函数式可表示为：；其中代表A区域横坐标，代表A区域纵坐标，代表A区误差参数函数，代表A区温度函数；（3）声学测温与红外测温Area-X耦合函数的拟合：将炉内平面抽象成区域A和区域B，其中区域A为四周区域，区域B为中心区域，两种区域各有不同的系数，最终将用声学与红外测得的温度乘以这个系数相加，得出Area...

【专利技术属性】
技术研发人员：渠晓军，苏铁熊，马理强，吕沁阳，崔旭阳，金喆，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：山西;14