[发明专利]一种烟道或烟囱等常压大口径管道截面面积在线校准装置

说明书

本发明提供一种烟道或烟囱等常压大口径管道截面面积在线校准装置，其包括：至少一个激光测距传感器；保温壳体及换热结构，所述至少一个激光测距传感器安装在保温壳体及换热结构中；至少一个控制电机；以及可调位置多孔法兰；所述至少一个控制电机对所述至少一个激光测距传感器的俯仰角和旋转角进行控制，所述可调位置多孔法兰调整所述至少一个激光测距传感器插入管道内的深度。本发明的装置直接测量管道内部的几何结构，避免了从管道外部几何参数和管道壁厚推算管道内部几何参数引入的误差，能够避免对装置安装位置和安装角度的依赖，能够在管道内流体介质静止或流动，常温或高温的状态下进行测量，避免对校准工作的限制。

技术领域

本发明涉及一种在线校准装置，特别是涉及一种烟道或烟囱等常压大口径管道截面面积在线校准装置。

背景技术

烟道或烟囱是工业、商业、住宅等领域废气的主要排放通道，为了实现对烟道或烟囱大气污染物或温室气体排放量的监管与控制，通常在烟道或烟囱上安装连续排放监测系统(CEMS)。CEMS除监测烟气中大气污染物或温室气体浓度以外，还需使用烟气流量计监测烟气流量，使用浓度和流量测量数据计算得到小时排放量或年度总排放量。此外，在发电、冶金、化工等工业领域，需要使用常压大口径气体流量计进行工艺控制，例如电厂给风控制、冶金通风控制、原料气体流量控制等。烟道/烟囱流量计和常压大口径气体流量计都存在一些共同的特点：口径大、流量大、不易拆卸、不易送检、无法直接溯源到现有实验室流量计量标准。针对烟道/烟囱流量计和常压大口径气体流量计难以实现实验室校准的问题，可以在现场使用基于速度面积法的流量标准装置对烟道/烟囱/大口径常压气体管道上安装的流量计进行在线校准。

目前，国际上有多个基于速度面积法的标准流量测量方法，包括EPA方法1、EPA方法2、ISO3966和ISO7194等。在现场对烟道/烟囱/大口径常压气体管道上安装的流量计进行在线校准时，一方面使用校准过的、可识别速度大小和方向的流速测量仪对管道内平均流速进行扫描测量，另一方面需要测量管道的横截面积。通常管道横截面积是通过设计图纸获得，但在实际管道制造过程中，由于加工精度、焊接精度、应力变形，管道腐蚀和附着颗粒等诸多原因，实际管道截面面积和图纸截面尺寸会有所差异，并且这一差异大小很难判断；或者使用激光测距仪从管道法兰孔向管道内粗略测量圆形管道直径或矩形管道宽度计算得到，使用激光测距仪从烟道法兰孔向烟道内粗略测量一个圆形管道直径或矩形管道宽度时，由于手持仪器很难掌握激光打入方向是否为直径方向或者宽度方向，任何俯仰角度或者偏斜角度都会造成较大的测量不确定度，而且此种方法只能获得少量的管道内几何参数，无法获得完整的截面面积信息，在通过测量值获得截面面积时需要对形状参数进行假设；或者通过测量管道外部周长和管壁壁厚计算得到，对于规则截面形状且壁厚均匀的管道，采用高精度测量仪器能够获得较好的测量准确度；但如果管道口径很大、截面形状不规则、壁厚不均匀、测量仪器准度不高或适用性差都会引入较大的测量不确定度。

因此，上述截面面积测量方法会造成较大的测量误差，从而影响烟道或烟囱等大口径常压气体管道的流量测量结果准确度。

发明内容

本发明的目的是提供一种可溯源、高准确度的烟道或烟囱等常压大口径管道截面面积在线校准装置，此装置能够从烟道或烟囱等常压大口径管道侧面的法兰开孔中放入，并对管道内部结构进行自动快速扫描，对管道内部几何结构进行拟合并计算得到截面面积。

本发明提供一种烟道或烟囱等常压大口径管道截面面积在线校准装置，其包括：至少一个激光测距传感器；保温壳体及换热结构，所述至少一个激光测距传感器安装在保温壳体及换热结构中；至少一个控制电机；以及可调位置多孔法兰；所述至少一个控制电机对所述至少一个激光测距传感器的俯仰角和旋转角进行控制，所述可调位置多孔法兰调整所述至少一个激光测距传感器插入管道内的深度。

其中，所述至少一个控制电机包括俯仰角控制电机和旋转角控制电机。

其中，进一步包括有控制箱。