專利名稱：基于聲學(xué)測溫的爐膛灰污分區(qū)段的在線監(jiān)測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于燃燒在線監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于聲學(xué)測溫的爐膛灰污分區(qū) 段的在線監(jiān)測裝置。
背景技術(shù)：
火力發(fā)電機(jī)組鍋爐在正常運(yùn)行，當(dāng)燃料為固體燃料(如煤)或者含灰份的液體燃 料，由高溫?zé)煔鈯A帶的熔化或部分熔化的粘性顆粒碰撞在爐墻或受熱面則造成結(jié)渣，而溫 度低于灰熔點(diǎn)的灰粒在受熱面上沉積則造成積灰，一旦鍋爐受熱面形成積灰或者結(jié)渣，受 熱面的傳熱能力降低，工質(zhì)吸熱量減少，煙氣側(cè)溫度升高，易形成高溫腐蝕，影響鍋爐的經(jīng) 濟(jì)性，降低發(fā)電廠效率，嚴(yán)重則導(dǎo)致意外停爐，直接危及鍋爐的運(yùn)行安全。為了能夠有效地清除鍋爐受熱面的灰污，提高鍋爐效率和降低排煙損失，各火力 發(fā)電機(jī)組都配有吹灰器。但是，目前電廠大多采用定時(shí)定量的吹灰方式，此種方法常常使受 熱面吹灰過于頻繁或者吹灰力度不夠。吹灰過于頻繁，不僅浪費(fèi)吹灰所使用的工質(zhì)，而且致 使受熱面機(jī)械疲勞和熱疲勞加劇，受熱面的壽命降低；吹灰力度不夠，不僅會造成受熱面灰 污狀況加劇，而且容易致使受熱面形成難以清除掉渣層。雖然目前開發(fā)出一些在線監(jiān)測受 熱面灰污狀況的裝置，但都是基于整體灰污狀況的監(jiān)測，例如爐膛內(nèi)輻射受熱面的灰污監(jiān) 測裝置，倘若需要監(jiān)測具體區(qū)段的灰污狀況(如爐膛內(nèi)主燃區(qū))，則目前還缺少此項(xiàng)監(jiān)測裝 置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決爐膛分區(qū)段灰污狀況的在線監(jiān)測，進(jìn)而提供一種能夠?qū)崟r(shí) 在線監(jiān)測爐膛分區(qū)段灰污狀況的在線監(jiān)測裝置。本發(fā)明采用的技術(shù)方案為安裝在爐膛四壁的聲源收發(fā)傳感器與信號調(diào)理器相連，信號經(jīng)放大與濾波輸出至 數(shù)據(jù)采集卡，數(shù)據(jù)采集卡與電子計(jì)算機(jī)通過USB接口連接，電廠DAS系統(tǒng)與爐膛分區(qū)段灰污 在線監(jiān)測模塊連接；電子計(jì)算機(jī)與爐膛分區(qū)段灰污在線監(jiān)測模塊連接，且電子計(jì)算機(jī)的輸 出端與電廠DCS控制系統(tǒng)連接。所述聲源收發(fā)傳感器為偶數(shù)個(gè)，對稱安裝在爐膛的同一個(gè)橫截面上；各個(gè)聲源收 發(fā)傳感器均向同一橫截面內(nèi)發(fā)送聲波信號，同時(shí)接收來自同一橫截面的各個(gè)聲源收發(fā)傳感 器發(fā)出的聲波信號。所述爐膛分區(qū)段灰污在線監(jiān)測模塊通過電子計(jì)算機(jī)上由Matlab軟件編輯的計(jì)算 程序和由Delphi軟件編輯的可視化軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的調(diào)用，對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，將結(jié)果傳輸?shù)?電廠DCS控制系統(tǒng)。電子計(jì)算機(jī)計(jì)算得到煙氣側(cè)溫度傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫提供給爐膛分區(qū)段灰污在 線監(jiān)測模塊。電廠DAS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)傳輸線傳輸?shù)綘t膛分區(qū)段灰污在線監(jiān)測模塊，爐 膛分區(qū)段灰污在線監(jiān)測模塊把監(jiān)測結(jié)果傳輸?shù)诫姀SDCS控制系統(tǒng)。
本發(fā)明的有益效果為本發(fā)明爐膛分區(qū)段灰污在線監(jiān)測模塊是基于聲學(xué)測溫技術(shù) 的在線監(jiān)測模塊，通過安裝在鍋爐爐膛二維平面聲源收發(fā)傳感器測量爐膛二維平面的溫度 場分布，利用熱平衡的數(shù)學(xué)模型，將各區(qū)段的灰污程度量化，使各區(qū)段的灰污程度可視化。


圖1為本發(fā)明所述爐膛分區(qū)段灰污在線監(jiān)測裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖2本軟件系統(tǒng)流程圖。圖中標(biāo)號1-爐膛；2-聲源收發(fā)傳感器；3-信號調(diào)理器；4-數(shù)據(jù)采集卡；5-電子計(jì)算機(jī)； 6-爐膛分區(qū)段灰污在線監(jiān)測模塊；7-電廠DAS系統(tǒng)；8-電廠DCS控制系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供了一種基于聲學(xué)測溫的爐膛灰污分區(qū)段的在線監(jiān)測裝置，下面結(jié)合附 圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。圖1為本發(fā)明所述的爐膛分區(qū)段灰污在線監(jiān)測裝置結(jié)構(gòu)示意圖，爐膛1四個(gè)壁面 對稱安裝聲源收發(fā)傳感器2，信號由信號調(diào)理器3的放大和濾波，同時(shí)信號調(diào)理器3向聲源 收發(fā)傳感器供電的功能，數(shù)據(jù)采集卡4采集信號調(diào)理器輸出的信號，數(shù)據(jù)采集卡4通過USB 接口連接到電子計(jì)算機(jī)5中。電廠DAS系統(tǒng)7中的相關(guān)數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)線傳輸?shù)綘t膛分區(qū)段 在線監(jiān)測模塊6，爐膛分區(qū)段在線監(jiān)測模塊6的結(jié)果存入數(shù)據(jù)庫中，數(shù)據(jù)庫時(shí)時(shí)將結(jié)果傳輸 到電廠DCS控制系統(tǒng)8，因此形成爐膛分區(qū)段灰污在線監(jiān)測模型。聲學(xué)測溫原理為根據(jù)熱力學(xué)原理和聲波波動方程可以推導(dǎo)出聲波在介質(zhì)中的傳 播速度與介質(zhì)的溫度存在以下關(guān)系C = f(y , R, m, T)其中，c表示聲波在氣體中的傳播速度，Y表示氣體的絕熱指數(shù)，R表示氣體的普 適常數(shù)，m表示氣體的分子量，T表示氣體溫度。所以當(dāng)氣體絕熱指數(shù)、普適常數(shù)和分子量為 定值，則可以通過測量聲波的速度計(jì)算氣體溫度。聲源收發(fā)傳感器2按次序開啟和關(guān)閉，采集到的聲信號由傳感器轉(zhuǎn)換為電壓信 號，并有信號調(diào)理器3放大和濾波，數(shù)據(jù)采集卡4采集信號傳輸?shù)诫娮佑?jì)算機(jī)5中的軟件， 對聲波間進(jìn)行互相關(guān)分析，得出兩個(gè)聲源收發(fā)傳感器之間的傳播速度，而兩個(gè)聲源收發(fā)傳 感器的距離固定且為定值，通過關(guān)系式c = f ( Y，R，m，Τ)，得到爐膛的煙氣溫度場。爐膛分區(qū)段在線監(jiān)測模塊基于熱平衡原理，采用半經(jīng)驗(yàn)公式，利用煙氣側(cè)溫度倒 推爐膛各個(gè)區(qū)段的熱有效系數(shù)^，由于0 = χ<Γ，其中χ為角系數(shù)，ζ為污染系數(shù)，而鍋爐結(jié)構(gòu) 確定時(shí)，角系數(shù)為定值，則熱有效系數(shù)能夠表征爐膛的灰污狀況。本發(fā)明定義重新定義灰污系數(shù)為;7 = 1-0，η為灰污系數(shù)。由上式得出，當(dāng)爐膛受 熱面清潔時(shí)，熱有效系數(shù)^為1，灰污系數(shù)n為ο ；當(dāng)爐膛受熱面灰污時(shí)，熱有效系數(shù)^小于 1，灰污系數(shù)大于0，爐膛受熱面灰污程度嚴(yán)重時(shí)，灰污系數(shù)越接近于1。本發(fā)明軟件系統(tǒng)程序流程如圖2所示。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括信號采集及A/D轉(zhuǎn)換，數(shù) 據(jù)處理，數(shù)據(jù)顯示，數(shù)據(jù)存儲；每個(gè)采樣周期開始計(jì)時(shí)器發(fā)出采集命令，采集聲波信號轉(zhuǎn)換 電壓信號，數(shù)據(jù)傳輸?shù)诫娮佑?jì)算機(jī)計(jì)算煙氣溫度，DAS相關(guān)數(shù)據(jù)、煙氣溫度傳輸?shù)綘t膛分區(qū)段灰污在線監(jiān)測模塊，計(jì)算各個(gè)區(qū)段的灰污系數(shù)，存入數(shù)據(jù)庫，傳輸?shù)诫姀SDCS控制系統(tǒng)， 供電廠運(yùn)行人員參考。
權(quán)利要求
1.一種基于聲學(xué)測溫的爐膛灰污分區(qū)段的在線監(jiān)測裝置，其特征在于，安裝在爐膛 (1)四壁的聲源收發(fā)傳感器( 與信號調(diào)理器C3)相連，信號經(jīng)放大與濾波輸出至數(shù)據(jù)采集 卡G)，數(shù)據(jù)采集卡(4)與電子計(jì)算機(jī)(5)通過USB接口連接，電廠DAS系統(tǒng)(7)與爐膛分 區(qū)段灰污在線監(jiān)測模塊(6)連接；電子計(jì)算機(jī)( 與爐膛分區(qū)段灰污在線監(jiān)測模塊(6)連 接，且電子計(jì)算機(jī)(5)的輸出端與電廠DCS控制系統(tǒng)⑶連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于聲學(xué)測溫的爐膛灰污分區(qū)段的在線監(jiān)測裝置，其特 征在于，所述聲源收發(fā)傳感器(2)為偶數(shù)個(gè)，對稱安裝在爐膛(1)的同一個(gè)橫截面上；各個(gè) 聲源收發(fā)傳感器( 均向同一橫截面內(nèi)發(fā)送聲波信號，同時(shí)接收來自同一橫截面的各個(gè)聲 源收發(fā)傳感器( 發(fā)出的聲波信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于聲學(xué)測溫的爐膛灰污分區(qū)段的在線監(jiān)測裝置，其特 征在于，所述爐膛分區(qū)段灰污在線監(jiān)測模塊通過電子計(jì)算機(jī)上由Matlab軟件編輯的計(jì)算 程序和由Delphi軟件編輯的可視化軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的調(diào)用，對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，將結(jié)果傳輸?shù)?電廠DCS控制系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明屬于燃燒在線監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種在線監(jiān)測鍋爐爐膛分區(qū)段灰污程度的在線監(jiān)測裝置。安裝在爐膛四壁的聲源收發(fā)傳感器與信號調(diào)理器相連，數(shù)據(jù)采集卡采集信號調(diào)理器輸出信號，信號輸入到電子計(jì)算機(jī)，內(nèi)置于電子計(jì)算機(jī)中爐膛分區(qū)段在線監(jiān)測模塊接收電廠DAS系統(tǒng)傳輸?shù)南嚓P(guān)數(shù)據(jù)，爐膛分區(qū)段在線監(jiān)測模塊將計(jì)算結(jié)果存入數(shù)據(jù)庫中，數(shù)據(jù)庫將相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸?shù)诫姀SDCS控制系統(tǒng)，供電廠運(yùn)行人員參考。本發(fā)明有基于Delphi的軟件系統(tǒng)和基于Matlab程序的計(jì)算模塊，通過計(jì)算模塊的計(jì)算和軟件系統(tǒng)對結(jié)果的數(shù)據(jù)處理，將灰污系數(shù)傳輸?shù)诫姀SDCS控制系統(tǒng)，將各區(qū)段的灰污程度量化，使各區(qū)段的灰污程度可視化。
文檔編號F22B37/38GK102102870SQ201110008290
公開日2011年6月22日 申請日期2011年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月14日
發(fā)明者安連鎖, 張世平, 沈國清, 鄧喆 申請人:華北電力大學(xué)