專利名稱：基于聲學(xué)測(cè)溫的爐膛灰污分區(qū)段的在線監(jiān)測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于燃燒在線監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于聲學(xué)測(cè)溫的爐膛灰污分區(qū)段的在線監(jiān)測(cè)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(huì)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(cè)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(cè)，例如爐膛內(nèi)輻射受熱面的灰污監(jiān)測(cè)裝置，倘若需要監(jiān)測(cè)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(cè)裝置。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于解決爐膛分區(qū)段灰污狀況的在線監(jiān)測(cè)，進(jìn)而提供一種能夠?qū)崟r(shí)在線監(jiān)測(cè)爐膛分區(qū)段灰污狀況的在線監(jiān)測(cè)裝置。本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為安裝在爐膛四壁的聲源收發(fā)傳感器與信號(hào)調(diào)理器相連，信號(hào)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(cè)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(cè)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(duì)稱安裝在爐膛的同一個(gè)橫截面上。所述爐膛分區(qū)段灰污在線監(jiān)測(cè)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(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，將結(jié)果傳輸?shù)诫姀SDCS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(cè)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(cè)模塊，爐膛分區(qū)段灰污在線監(jiān)測(cè)模塊把監(jiān)測(cè)結(jié)果傳輸?shù)诫姀SDCS控制系統(tǒng)。本實(shí)用新型的有益效果為本實(shí)用新型爐膛分區(qū)段灰污在線監(jiān)測(cè)模塊是基于聲學(xué)測(cè)溫技術(shù)的在線監(jiān)測(cè)模塊，通過安裝在鍋爐爐膛二維平面聲源收發(fā)傳感器測(cè)量爐膛二維平面的溫度場(chǎng)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為本實(shí)用新型所述爐膛分區(qū)段灰污在線監(jiān)測(cè)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(hào)1-爐膛；2-聲源收發(fā)傳感器；3-信號(hào)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(cè)模塊；7-電廠DAS系統(tǒng)；8-電廠DCS控制系統(tǒng)。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型提供了一種基于聲學(xué)測(cè)溫的爐膛灰污分區(qū)段的在線監(jiān)測(cè)裝置，
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。圖1為本實(shí)用新型所述的爐膛分區(qū)段灰污在線監(jiān)測(cè)裝置結(jié)構(gòu)示意圖，爐膛1四個(gè)壁面對(duì)稱安裝聲源收發(fā)傳感器2，信號(hào)由信號(hào)調(diào)理器3的放大和濾波，同時(shí)信號(hào)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(hào)調(diào)理器輸出的信號(hào)，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(cè)模塊6，爐膛分區(qū)段在線監(jiān)測(cè)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?shù)诫姀SDCS控制系統(tǒng)8，因此形成爐膛分區(qū)段灰污在線監(jiān)測(cè)模型。聲學(xué)測(cè)溫原理為根據(jù)熱力學(xué)原理和聲波波動(dòng)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(cè)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(hào)由傳感器轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，并有信號(hào)調(diào)理器3放大和濾波，數(shù)據(jù)采集卡4采集信號(hào)傳輸?shù)诫娮佑?jì)算機(jī)5中的軟件， 對(duì)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(chǎng)。爐膛分區(qū)段在線監(jiān)測(cè)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。本實(shí)用新型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)識(shí)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。本實(shí)用新型軟件系統(tǒng)程序流程如圖2所示。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括信號(hào)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(chǔ)；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(hào)轉(zhuǎn)換電壓信號(hào)，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(cè)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
4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(cè)溫的爐膛灰污分區(qū)段的在線監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，安裝在爐膛 (1)四壁的聲源收發(fā)傳感器( 依次與信號(hào)調(diào)理器(3)、數(shù)據(jù)采集卡以及電子計(jì)算機(jī) (5)連接，電廠DAS系統(tǒng)(7)與爐膛分區(qū)段灰污在線監(jiān)測(cè)模塊(6)連接；電子計(jì)算機(jī)(5)與爐膛分區(qū)段灰污在線監(jiān)測(cè)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(cè)溫的爐膛灰污分區(qū)段的在線監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述聲源收發(fā)傳感器O)為偶數(shù)個(gè)，對(duì)稱安裝在爐膛(1)的同一個(gè)橫截面上。
專利摘要本實(shí)用新型屬于燃燒在線監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種在線監(jiān)測(cè)鍋爐爐膛分區(qū)段灰污程度的在線監(jiān)測(cè)裝置。安裝在爐膛四壁的聲源收發(fā)傳感器與信號(hào)調(diào)理器相連，數(shù)據(jù)采集卡采集信號(hào)調(diào)理器輸出信號(hào)，信號(hào)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(cè)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(cè)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。本實(shí)用新型有基于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(duì)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(hào)F22B37/38GK201983249SQ20112001216
公開日2011年9月21日 申請(qǐng)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(guó)清, 鄧喆 申請(qǐng)人:華北電力大學(xué)